Номер 238, страница 58 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

2.238. Пропин в определённых условиях способен циклотримеризоваться аналогично ацетилену. Изобразите строение всех ароматических углеводородов, которые могут образоваться в этой реакции.

Циклотримеризация пропина — это реакция, в которой три молекулы пропина ($CH_3-C\equiv CH$) объединяются с образованием ароматического кольца. Этот процесс аналогичен реакции тримеризации ацетилена, в результате которой образуется бензол. Общее уравнение реакции выглядит следующим образом:

$$ 3 CH_3-C\equiv CH \xrightarrow{кат., t} C_9H_{12} $$

Пропин является несимметричным алкином, так как у тройной связи один атом углерода связан с метильной группой ($-CH_3$), а другой — с атомом водорода ($-H$). Из-за этой асимметрии взаимная ориентация трех молекул пропина в момент образования цикла определяет строение конечного продукта. В результате могут образоваться различные изомеры триметилбензола.

Основными продуктами, которые могут образоваться в этой реакции, являются два изомера:

1,3,5-Триметилбензол (мезитилен)

Этот изомер образуется при наиболее симметричном, регулярном соединении молекул пропина по типу "голова к хвосту". В такой ориентации метильная группа одной молекулы оказывается рядом с "водородным" концом другой. Это приводит к минимальным стерическим затруднениям, поэтому 1,3,5-триметилбензол часто является основным продуктом реакции. В его молекуле метильные группы разделены одним атомом углерода бензольного кольца.

Структура представляет собой бензольное кольцо, у которого атомы водорода в положениях 1, 3 и 5 замещены на метильные группы ($-CH_3$).

Ответ: 1,3,5-Триметилбензол (мезитилен), $C_6H_3(CH_3)_3$.

1,2,4-Триметилбензол (псевдокумол)

Образование этого несимметричного изомера происходит при нарушении регулярного чередования молекул. Например, если одна из молекул пропина ориентирована иначе, чем две другие. В результате метильные группы оказываются в положениях 1, 2 и 4 относительно друг друга. Этот продукт также образуется в значительных количествах.

Структура представляет собой бензольное кольцо, у которого атомы водорода в положениях 1, 2 и 4 замещены на метильные группы ($-CH_3$).

Ответ: 1,2,4-Триметилбензол (псевдокумол), $C_6H_3(CH_3)_3$.

Третий возможный изомер, 1,2,3-триметилбензол (гемимеллитен), как правило, в этой реакции не образуется или образуется в ничтожно малых количествах. Его формирование потребовало бы расположения трех объемистых метильных групп у соседних атомов углерода, что создает очень сильные стерические препятствия и является энергетически крайне невыгодным. Поэтому его не считают продуктом данной реакции.