Номер 233, страница 57 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

2.233. Приведите примеры реакций, в результате которых алкин превращается в: а) алкан; б) алкен; в) другой алкин; г) спирт; д) альдегид; е) кетон; ж) карбоновую кислоту; з) ароматический углеводород.

Ниже приведены примеры реакций, в результате которых алкин (на примере ацетилена, пропина или других алкинов) превращается в соединения различных классов.

а) алкан

Алкины могут быть полностью гидрированы до алканов при реакции с избытком водорода в присутствии активных металлических катализаторов, таких как платина (Pt), палладий (Pd) или никель (Ni). При этом происходит присоединение двух молекул водорода по месту тройной связи.

Пример: полное гидрирование пропина до пропана.

$$ CH_3-C \equiv CH + 2H_2 \xrightarrow{Pt, t^\circ, p} CH_3-CH_2-CH_3 $$

Ответ: Реакция каталитического гидрирования алкина в присутствии катализаторов Pt, Pd или Ni; например, гидрирование пропина до пропана.

б) алкен

Для получения алкенов из алкинов проводят частичное (селективное) гидрирование. Чтобы остановить реакцию на стадии образования двойной связи, используют "отравленные" катализаторы, активность которых снижена. Например, катализатор Линдлара ($Pd/PbO_2/CaCO_3$) позволяет получить цис-изомер алкена.

Пример: гидрирование бутина-2 до цис-бутена-2.

$$ CH_3-C \equiv C-CH_3 + H_2 \xrightarrow{\text{кат. Линдлара}} \text{цис-}CH_3-CH=CH-CH_3 $$

Ответ: Реакция частичного каталитического гидрирования на катализаторе Линдлара; например, превращение бутина-2 в цис-бутен-2.

в) другой алкин

Получить другой алкин можно путем удлинения углеродной цепи исходного. Для этого терминальные алкины (имеющие атом водорода при тройной связи) вводят в реакцию с сильным основанием (например, амидом натрия $NaNH_2$) с образованием ацетиленида. Полученный ацетиленид далее реагирует с галогеналканом, образуя алкин с более длинной цепью.

Пример: получение пропина из ацетилена и иодметана.

1. $HC \equiv CH + NaNH_2 \rightarrow HC \equiv CNa + NH_3$
2. $HC \equiv CNa + CH_3I \rightarrow CH_3-C \equiv CH + NaI$

Ответ: Реакция алкилирования ацетиленидов галогеналканами; например, получение пропина из ацетиленида натрия и иодметана.

г) спирт

Прямое превращение алкина в спирт затруднительно. Обычно это делают в две стадии: сначала алкин превращают в алкен (см. пункт б), а затем проводят гидратацию полученного алкена в кислой среде. Присоединение воды к несимметричному алкену идет по правилу Марковникова.

Пример: получение пропанола-2 из пропина.

1. $CH_3-C \equiv CH + H_2 \xrightarrow{\text{кат. Линдлара}} CH_3-CH=CH_2$ (пропен)
2. $CH_3-CH=CH_2 + H_2O \xrightarrow{H_2SO_4} CH_3-CH(OH)-CH_3$ (пропанол-2)

Ответ: Двухстадийный синтез: частичное гидрирование алкина до алкена с последующей кислотно-катализируемой гидратацией алкена.

д) альдегид

Альдегид можно получить только из ацетилена в результате реакции гидратации в присутствии солей ртути(II) (реакция Кучерова). Промежуточно образуется неустойчивый виниловый спирт (енол), который сразу же изомеризуется в уксусный альдегид (этаналь).

Пример: гидратация ацетилена.

$$ HC \equiv CH + H_2O \xrightarrow{Hg^{2+}, H^+} [CH_2=CH-OH] \rightarrow CH_3-CHO $$

Ответ: Реакция гидратации ацетилена в присутствии солей ртути(II) (реакция Кучерова).

е) кетон

Кетоны образуются при гидратации всех гомологов ацетилена (т.е. любых алкинов, кроме самого ацетилена) по реакции Кучерова. Присоединение воды идет по правилу Марковникова, и образующийся енол изомеризуется в кетон.

Пример: гидратация пропина до ацетона (пропанона).

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

Ответ: Реакция гидратации гомологов ацетилена в присутствии солей ртути(II); например, гидратация пропина до ацетона.

ж) карбоновую кислоту

Карбоновые кислоты образуются при жёстком окислении алкинов (например, нагревание с перманганатом калия $KMnO_4$ в кислой среде). При этом происходит разрыв тройной связи. При окислении внутреннего алкина образуются две молекулы карбоновых кислот.

Пример: окисление бутина-2 до уксусной кислоты.

$$ CH_3-C \equiv C-CH_3 + [O] \xrightarrow{KMnO_4, H_2SO_4, t^\circ} 2CH_3COOH $$

Ответ: Реакция окисления алкина сильными окислителями с разрывом углеродной цепи; например, окисление бутина-2 до уксусной кислоты.

з) ароматический углеводород

При пропускании алкинов над активированным углем при высокой температуре (400–600 °C) происходит их циклотримеризация с образованием ароматических углеводородов (реакция Зелинского-Казанского).

Пример: тримеризация ацетилена в бензол.

$$ 3HC \equiv CH \xrightarrow{C_{\text{акт.}}, t^\circ} C_6H_6 $$

Ответ: Реакция каталитической циклотримеризации; например, получение бензола из ацетилена.