Номер 228, страница 57 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

2.228. Приведите по два примера реакций алкинов, в ходе которых углеродный скелет молекулы: а) увеличивается; б) уменьшается; в) не изменяется.

а) увеличивается

Увеличение углеродного скелета в реакциях с участием алкинов происходит при образовании новых углерод-углеродных связей. Типичными примерами таких превращений являются реакции алкилирования ацетиленидов и реакции циклизации.

1. Алкилирование ацетиленидов. Терминальные алкины (с тройной связью на конце цепи) обладают слабыми кислотными свойствами. Под действием сильных оснований, например амида натрия, они образуют соли — ацетилениды. Ацетиленид-ионы являются сильными нуклеофилами и могут вступать в реакцию с галогеналканами, что приводит к удлинению углеродной цепи. Например, синтез пропина из ацетилена:
Исходный алкин (ацетилен) содержит 2 атома углерода, а продукт реакции (пропин) — 3.
$HC \equiv CH + NaNH_2 \rightarrow HC \equiv CNa + NH_3$
$HC \equiv CNa + CH_3I \rightarrow CH_3-C \equiv CH + NaI$

2. Тримеризация ацетилена в бензол (реакция Зелинского-Казанского). При пропускании ацетилена над активированным углем при высокой температуре три его молекулы объединяются, образуя молекулу бензола.
Исходный алкин (ацетилен) имеет углеродный скелет из 2 атомов, а продукт (бензол) — из 6.
$3HC \equiv CH \xrightarrow{C_{акт.}, 450-500^\circ C} C_6H_6$

Ответ:Примерами реакций, в ходе которых углеродный скелет увеличивается, являются алкилирование ацетиленидов (например, синтез пропина из ацетилена) и циклотримеризация ацетилена в бензол.

б) уменьшается

Уменьшение (расщепление) углеродного скелета алкинов происходит в реакциях жёсткого окисления, при которых происходит разрыв тройной углерод-углеродной связи.

1. Озонолиз. При взаимодействии алкинов с озоном с последующей обработкой водой (окислительный гидролиз) тройная связь разрывается, и образуются две молекулы карбоновых кислот.
Например, при озонолизе бут-2-ина, имеющего 4 атома углерода в скелете, образуются две молекулы уксусной кислоты, каждая из которых содержит по 2 атома углерода.
$CH_3-C \equiv C-CH_3 \xrightarrow{1) O_3 \quad 2) H_2O} 2CH_3COOH$

2. Окисление перманганатом калия в кислой среде. При нагревании алкинов с подкисленным раствором $KMnO_4$ также происходит разрыв тройной связи. Атомы углерода при тройной связи окисляются до карбоксильных групп, а если алкин терминальный, то концевой атом углерода окисляется до $CO_2$.
Например, при окислении пропина (3 атома углерода) образуется уксусная кислота (2 атома углерода) и диоксид углерода (1 атом углерода).
$5CH_3-C \equiv CH + 8KMnO_4 + 12H_2SO_4 \rightarrow 5CH_3COOH + 5CO_2 \uparrow + 4K_2SO_4 + 8MnSO_4 + 12H_2O$

Ответ:Примерами реакций, в ходе которых углеродный скелет уменьшается, являются реакции окислительного расщепления, такие как озонолиз (например, озонолиз бут-2-ина) и окисление перманганатом калия в кислой среде (например, окисление пропина).

в) не изменяется

Большинство характерных для алкинов реакций — это реакции присоединения по тройной связи. В ходе таких реакций углеродный скелет исходной молекулы, как правило, не изменяется.

1. Гидрирование. Присоединение водорода к алкинам может приводить к образованию алкенов (частичное гидрирование) или алканов (полное гидрирование). В обоих случаях порядок соединения атомов углерода в цепи сохраняется.
Например, при полном гидрировании пропина на платиновом катализаторе образуется пропан. И в реагенте, и в продукте углеродный скелет состоит из 3 атомов углерода.
$CH_3-C \equiv CH + 2H_2 \xrightarrow{Pt/Ni} CH_3-CH_2-CH_3$

2. Гидратация (реакция Кучерова). Присоединение воды к алкинам в присутствии солей ртути(II) в кислой среде приводит к образованию енолов, которые нестабильны и изомеризуются в более устойчивые карбонильные соединения (альдегиды или кетоны). Углеродный скелет при этом не меняется.
Например, при гидратации ацетилена (2 атома углерода) образуется ацетальдегид (2 атома углерода).
$HC \equiv CH + H_2O \xrightarrow{HgSO_4, H_2SO_4} CH_3-CHO$

Ответ:Примерами реакций, в ходе которых углеродный скелет не изменяется, являются реакции присоединения, такие как гидрирование (восстановление водородом) и гидратация (реакция Кучерова).