Номер 197, страница 54 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

2.197. Напишите схему реакции Кучерова для следующих соединений: а) ацетилен; б) пропин; в) бутин-1; г) бутин-2; д) пентин-1; е) пентин-2. Отметьте, в каких случаях в ходе реакции образуются альдегид, кетон или смесь кетонов.

Решение

Реакция Кучерова — это реакция гидратации (присоединения воды) алкинов, катализируемая солями ртути(II) в кислой среде (например, $HgSO_4$ в $H_2SO_4$). Присоединение воды к несимметричным алкинам происходит в соответствии с правилом Марковникова. В ходе реакции первоначально образуется неустойчивый промежуточный продукт — енол (соединение с гидроксильной группой у двойной связи), который затем изомеризуется (таутомеризуется) в более стабильное карбонильное соединение — альдегид или кетон.

а) ацетилен

Гидратация ацетилена является единственным случаем, когда в реакции Кучерова образуется альдегид. Так как молекула ацетилена симметрична, присоединение воды приводит к образованию единственного енола — винилового спирта, который нестабилен и таутомеризуется в уксусный альдегид (этаналь).

$HC \equiv CH + H_2O \xrightarrow{Hg^{2+}, H^+} [H_2C=CH-OH] \rightarrow CH_3-CHO$

В результате реакции образуется альдегид.

Ответ: В ходе реакции образуется альдегид — уксусный альдегид (этаналь).

б) пропин

Пропин — это несимметричный терминальный алкин. Присоединение воды происходит по правилу Марковникова: атом водорода присоединяется к наиболее гидрированному атому углерода (C1), а гидроксогруппа — к менее гидрированному (C2). Образующийся енол (проп-1-ен-2-ол) изомеризуется в кетон — ацетон (пропанон-2).

$CH_3-C \equiv CH + H_2O \xrightarrow{Hg^{2+}, H^+} [CH_3-C(OH)=CH_2] \rightarrow CH_3-C(O)-CH_3$

В результате реакции образуется кетон.

Ответ: В ходе реакции образуется кетон — ацетон (пропанон-2).

в) бутин-1

Гидратация терминального алкина бутина-1 также подчиняется правилу Марковникова. Гидроксогруппа присоединяется ко второму атому углерода, что приводит к образованию енола (бут-1-ен-2-ола), который перегруппировывается в бутанон-2 (метилэтилкетон).

$CH_3CH_2-C \equiv CH + H_2O \xrightarrow{Hg^{2+}, H^+} [CH_3CH_2-C(OH)=CH_2] \rightarrow CH_3CH_2-C(O)-CH_3$

В результате реакции образуется кетон.

Ответ: В ходе реакции образуется кетон — бутанон-2.

г) бутин-2

Бутин-2 — это симметричный внутренний алкин. Присоединение молекулы воды к любому из двух атомов углерода при тройной связи (C2 или C3) приводит к образованию одного и того же енола (бут-2-ен-2-ола), который изомеризуется в бутанон-2.

$CH_3-C \equiv C-CH_3 + H_2O \xrightarrow{Hg^{2+}, H^+} [CH_3-C(OH)=CH-CH_3] \rightarrow CH_3-C(O)-CH_2-CH_3$

В результате реакции образуется кетон.

Ответ: В ходе реакции образуется кетон — бутанон-2.

д) пентин-1

Гидратация терминального алкина пентина-1 происходит по правилу Марковникова. Гидроксогруппа присоединяется к атому углерода C2, образуя енол (пент-1-ен-2-ол), который таутомеризуется в пентанон-2.

$CH_3CH_2CH_2-C \equiv CH + H_2O \xrightarrow{Hg^{2+}, H^+} [CH_3CH_2CH_2-C(OH)=CH_2] \rightarrow CH_3CH_2CH_2-C(O)-CH_3$

В результате реакции образуется кетон.

Ответ: В ходе реакции образуется кетон — пентанон-2.

е) пентин-2

Пентин-2 является несимметричным внутренним алкином. Атомы углерода при тройной связи (C2 и C3) неэквивалентны, поэтому присоединение воды может идти по двум направлениям. Это приводит к образованию смеси двух изомерных кетонов.

1. Присоединение OH-группы к атому C2 с последующей таутомеризацией:

$CH_3-C \equiv C-CH_2CH_3 + H_2O \xrightarrow{Hg^{2+}, H^+} [CH_3-C(OH)=CH-CH_2CH_3] \rightarrow CH_3-C(O)-CH_2CH_2CH_3$

2. Присоединение OH-группы к атому C3 с последующей таутомеризацией:

$CH_3-C \equiv C-CH_2CH_3 + H_2O \xrightarrow{Hg^{2+}, H^+} [CH_3-CH=C(OH)-CH_2CH_3] \rightarrow CH_3CH_2-C(O)-CH_2CH_3$

В результате реакции образуется смесь кетонов.

Ответ: В ходе реакции образуется смесь кетонов — пентанона-2 и пентанона-3.