Номер 240, страница 58 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

2.240. Предложите реагенты, с помощью которых можно осуществить следующие превращения, и запишите соответствующие уравнения реакций:

а) метан ⟶ ацетилен ⟶ винилацетилен ⟶ бутан ⟶ уксусная кислота;

б) пропин ⟶ 2-метилацетиленид натрия ⟶ бутин-2 ⟶ цис-бутен-2 ⟶ цис-1,2-диметилоксиран;

в) ацетилен ⟶ ацетиленид натрия ⟶ бутин-1 ⟶ октадиин-3,5 ⟶ ⟶ октан;

г) пропин ⟶ пропанон (ацетон) ⟶ 2-метилбутин-3-ол-2 ⟶ 2-метилбутанол-2 ⟶ 2-метилбутен-2;

д) 1-бромбутан ⟶ бутен-1 ⟶ 1,2-дибромбутан ⟶ бутин-1 ⟶ бутин-1-ил-1-бензол;

е) 2-бромбутан ⟶ бутен-2 ⟶ 2,3-дибромбутан ⟶ бутин-2 ⟶ гексаметилбензол;

ж) ацетиленид лития ⟶ пропин-2-ол-1 ⟶ пропен-2-ол-1 ⟶ пропанол-1 ⟶пропен;

з) бутин-1 ⟶ бутанон-2 ⟶ З-метилпентин-1-ол-З ⟶ 3-метилпента- нол-3 ⟶ З-метилпентен-2;

и) пропин ⟶ ацетат натрия ⟶ метан ⟶ ацетилен ⟶ акрилонитрил;

к) 2-хлорпропен ⟶ 2,2-дихлорпропан ⟶ пропин ⟶ ацетон ⟶ 2-метилпентин-3-ол-2;

л) ацетилен ⟶ ацетиленид динатрия ⟶ бутин-2 ⟶ бутин-1 ⟶ бутаналь;

м) ексин-3 ⟶ пропионовая кислота ⟶ пропионат натрия ⟶ этан ⟶ этилен;

н) ацетиленид лития ⟶ пентин-1 ⟶ декадиин-4,6 ⟶ декадиен-4,6 ⟶ декан.

а) 1. Метан → ацетилен. Пиролиз метана при высокой температуре:

$2CH_4 \xrightarrow{1500^\circ C} HC \equiv CH + 3H_2$

2. Ацетилен → винилацетилен. Каталитическая димеризация ацетилена:

$2HC \equiv CH \xrightarrow{CuCl, NH_4Cl} HC \equiv C-CH=CH_2$

3. Винилацетилен → бутан. Полное гидрирование винилацетилена на катализаторе:

$HC \equiv C-CH=CH_2 + 3H_2 \xrightarrow{Ni/Pt/Pd, t} CH_3-CH_2-CH_2-CH_3$

4. Бутан → уксусная кислота. Каталитическое окисление бутана кислородом воздуха:

$2CH_3-CH_2-CH_2-CH_3 + 5O_2 \xrightarrow{кат., t, p} 4CH_3COOH + 2H_2O$

Ответ: 1. Нагревание ($1500^\circ C$); 2. Катализатор ($CuCl, NH_4Cl$); 3. Избыток $H_2$, катализатор ($Ni/Pt/Pd$); 4. $O_2$, катализатор, температура, давление.

б) 1. Пропин → пропинид натрия (в задании, вероятно, опечатка "2-метилацетиленид натрия"). Реакция с амидом натрия в жидком аммиаке:

$CH_3-C \equiv CH + NaNH_2 \xrightarrow{NH_3 (жидк.)} CH_3-C \equiv CNa + NH_3$

2. Пропинид натрия → бутин-2. Реакция с иодметаном (алкилирование):

$CH_3-C \equiv CNa + CH_3I \rightarrow CH_3-C \equiv C-CH_3 + NaI$

3. Бутин-2 → цис-бутен-2. Стереоселективное гидрирование на катализаторе Линдлара:

$CH_3-C \equiv C-CH_3 + H_2 \xrightarrow{Pd/PbO/CaCO_3} \text{цис-}CH_3-CH=CH-CH_3$

4. Цис-бутен-2 → цис-1,2-диметилоксиран. Эпоксидирование надкислотой (например, надмуравьиной):

$\text{цис-}CH_3-CH=CH-CH_3 + HCOOOH \rightarrow \text{цис-1,2-диметилоксиран} + HCOOH$

Ответ: 1. $NaNH_2$; 2. $CH_3I$; 3. $H_2$, катализатор Линдлара ($Pd/PbO/CaCO_3$); 4. Надкислота ($RCOOOH$).

в) 1. Ацетилен → ацетиленид натрия. Реакция с амидом натрия:

$HC \equiv CH + NaNH_2 \xrightarrow{NH_3 (жидк.)} HC \equiv CNa + NH_3$

2. Ацетиленид натрия → бутин-1. Алкилирование этилбромидом:

$HC \equiv CNa + CH_3CH_2Br \rightarrow HC \equiv C-CH_2CH_3 + NaBr$

3. Бутин-1 → октадиин-3,5. Окислительное сочетание (реакция Эглинтона):

$2HC \equiv C-CH_2CH_3 \xrightarrow{CuCl_2, O_2, пиридин} CH_3CH_2-C \equiv C-C \equiv C-CH_2CH_3 + 2CuCl + H_2O$

4. Октадиин-3,5 → октан. Полное каталитическое гидрирование:

$CH_3CH_2-C \equiv C-C \equiv C-CH_2CH_3 + 4H_2 \xrightarrow{Ni/Pt/Pd} CH_3(CH_2)_6CH_3$

Ответ: 1. $NaNH_2$; 2. $CH_3CH_2Br$; 3. $CuCl_2, O_2$, пиридин; 4. Избыток $H_2$, катализатор ($Ni/Pt/Pd$).

г) 1. Пропин → пропанон (ацетон). Гидратация по реакции Кучерова:

$CH_3-C \equiv CH + H_2O \xrightarrow{HgSO_4, H_2SO_4} [CH_3-C(OH)=CH_2] \rightarrow CH_3-C(O)-CH_3$

2. Пропанон → 2-метилбут-3-ин-2-ол. Реакция с ацетиленидом натрия с последующей обработкой водой:

$(CH_3)_2C=O + HC \equiv CNa \rightarrow (CH_3)_2C(ONa)-C \equiv CH$

$(CH_3)_2C(ONa)-C \equiv CH + H_2O \rightarrow (CH_3)_2C(OH)-C \equiv CH + NaOH$

3. 2-метилбут-3-ин-2-ол → 2-метилбутан-2-ол. Полное каталитическое гидрирование:

$(CH_3)_2C(OH)-C \equiv CH + 2H_2 \xrightarrow{Ni/Pt/Pd} (CH_3)_2C(OH)-CH_2CH_3$

4. 2-метилбутан-2-ол → 2-метилбутен-2. Внутримолекулярная дегидратация в кислой среде:

$(CH_3)_2C(OH)-CH_2CH_3 \xrightarrow{H_2SO_4, t} (CH_3)_2C=CH-CH_3 + H_2O$

Ответ: 1. $H_2O, HgSO_4, H_2SO_4$; 2. $HC \equiv CNa$, затем $H_2O$; 3. Избыток $H_2$, катализатор ($Ni/Pt/Pd$); 4. $H_2SO_4 (конц.)$, нагревание.

д) 1. 1-бромбутан → бутен-1. Дегидробромирование спиртовым раствором щелочи:

$CH_3CH_2CH_2CH_2Br + KOH_{спирт.} \xrightarrow{t} CH_3CH_2-CH=CH_2 + KBr + H_2O$

2. Бутен-1 → 1,2-дибромбутан. Бромирование:

$CH_3CH_2-CH=CH_2 + Br_2 \rightarrow CH_3CH_2-CHBr-CH_2Br$

3. 1,2-дибромбутан → бутин-1. Двойное дегидробромирование сильным основанием:

$CH_3CH_2-CHBr-CH_2Br + 2NaNH_2 \xrightarrow{NH_3 (жидк.)} CH_3CH_2-C \equiv CH + 2NaBr + 2NH_3$

4. Бутин-1 → 1-фенилбутин-1 (в задании, вероятно, опечатка "бутин-1-ил-1-бензол"). Реакция кросс-сочетания Соногаширы:

$CH_3CH_2-C \equiv CH + C_6H_5Br \xrightarrow{Pd(PPh_3)_4, CuI, Et_3N} CH_3CH_2-C \equiv C-C_6H_5 + Et_3N \cdot HBr$

Ответ: 1. $KOH$ (спиртовой раствор); 2. $Br_2$; 3. $NaNH_2$ (избыток); 4. $C_6H_5Br$, катализатор ($Pd(PPh_3)_4, CuI$), основание ($Et_3N$).

е) 1. 2-бромбутан → бутен-2. Дегидробромирование спиртовым раствором щелочи (по правилу Зайцева):

$CH_3-CHBr-CH_2CH_3 + KOH_{спирт.} \xrightarrow{t} CH_3-CH=CH-CH_3 + KBr + H_2O$

2. Бутен-2 → 2,3-дибромбутан. Бромирование:

$CH_3-CH=CH-CH_3 + Br_2 \rightarrow CH_3-CHBr-CHBr-CH_3$

3. 2,3-дибромбутан → бутин-2. Двойное дегидробромирование:

$CH_3-CHBr-CHBr-CH_3 + 2NaNH_2 \xrightarrow{NH_3 (жидк.)} CH_3-C \equiv C-CH_3 + 2NaBr + 2NH_3$

4. Бутин-2 → гексаметилбензол. Каталитическая тримеризация:

$3 CH_3-C \equiv C-CH_3 \xrightarrow{C_{акт.}, t \text{ или кат.}} C_6(CH_3)_6$

Ответ: 1. $KOH$ (спиртовой раствор); 2. $Br_2$; 3. $NaNH_2$ (избыток); 4. Катализатор (активированный уголь), нагревание.

ж) 1. Ацетиленид лития → проп-2-ин-1-ол. Реакция с формальдегидом с последующей обработкой водой:

$HC \equiv CLi + CH_2O \rightarrow LiOCH_2-C \equiv CH$

$LiOCH_2-C \equiv CH + H_2O \rightarrow HOCH_2-C \equiv CH + LiOH$

2. Проп-2-ин-1-ол → проп-2-ен-1-ол (аллиловый спирт). Гидрирование на катализаторе Линдлара:

$HOCH_2-C \equiv CH + H_2 \xrightarrow{Pd/PbO/CaCO_3} HOCH_2-CH=CH_2$

3. Проп-2-ен-1-ол → пропанол-1. Каталитическое гидрирование:

$HOCH_2-CH=CH_2 + H_2 \xrightarrow{Ni/Pt/Pd} CH_3CH_2CH_2OH$

4. Пропанол-1 → пропен. Дегидратация при нагревании над оксидом алюминия:

$CH_3CH_2CH_2OH \xrightarrow{Al_2O_3, 350-400^\circ C} CH_3-CH=CH_2 + H_2O$

Ответ: 1. $CH_2O$, затем $H_2O$; 2. $H_2$, катализатор Линдлара; 3. $H_2$, катализатор ($Ni/Pt/Pd$); 4. $Al_2O_3$, нагревание.

з) 1. Бутин-1 → бутанон. Гидратация по реакции Кучерова:

$HC \equiv C-CH_2CH_3 + H_2O \xrightarrow{HgSO_4, H_2SO_4} [CH_2=C(OH)-CH_2CH_3] \rightarrow CH_3-C(O)-CH_2CH_3$

2. Бутанон → 3-метилпент-1-ин-3-ол. Реакция с ацетиленидом натрия:

$CH_3C(O)CH_2CH_3 + HC \equiv CNa \rightarrow CH_3C(ONa)(C \equiv CH)CH_2CH_3$

$CH_3C(ONa)(C \equiv CH)CH_2CH_3 + H_2O \rightarrow CH_3C(OH)(C \equiv CH)CH_2CH_3 + NaOH$

3. 3-метилпент-1-ин-3-ол → 3-метилпентан-3-ол. Полное гидрирование:

$CH_3C(OH)(C \equiv CH)CH_2CH_3 + 2H_2 \xrightarrow{Ni/Pt/Pd} CH_3C(OH)(CH_2CH_3)CH_2CH_3$

4. 3-метилпентан-3-ол → 3-метилпент-2-ен. Дегидратация в кислой среде (по правилу Зайцева):

$CH_3C(OH)(CH_2CH_3)CH_2CH_3 \xrightarrow{H_2SO_4, t} CH_3-CH=C(CH_3)-CH_2CH_3 + H_2O$

Ответ: 1. $H_2O, HgSO_4, H_2SO_4$; 2. $HC \equiv CNa$, затем $H_2O$; 3. Избыток $H_2$, катализатор ($Ni/Pt/Pd$); 4. $H_2SO_4 (конц.)$, нагревание.

и) 1. Пропин → ацетат натрия. Окисление перманганатом калия в кислой среде с последующей нейтрализацией:

$5CH_3-C \equiv CH + 8KMnO_4 + 12H_2SO_4 \rightarrow 5CH_3COOH + 5CO_2 + 4K_2SO_4 + 8MnSO_4 + 12H_2O$

$CH_3COOH + NaOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O$

2. Ацетат натрия → метан. Реакция Дюма (сплавление с щелочью):

$CH_3COONa + NaOH_{тв.} \xrightarrow{t} CH_4 + Na_2CO_3$

3. Метан → ацетилен. Пиролиз метана:

$2CH_4 \xrightarrow{1500^\circ C} HC \equiv CH + 3H_2$

4. Ацетилен → акрилонитрил. Гидроцианирование (присоединение синильной кислоты):

$HC \equiv CH + HCN \xrightarrow{CuCl, NH_4Cl, t} CH_2=CH-CN$

Ответ: 1. $KMnO_4, H_2SO_4$, затем $NaOH$; 2. $NaOH$ (тв.), нагревание; 3. Нагревание ($1500^\circ C$); 4. $HCN$, катализатор ($CuCl, NH_4Cl$).

к) 1. 2-хлорпропен → 2,2-дихлорпропан. Гидрохлорирование (по правилу Марковникова):

$CH_2=C(Cl)-CH_3 + HCl \rightarrow CH_3-CCl_2-CH_3$

2. 2,2-дихлорпропан → пропин. Двойное дегидрохлорирование сильным основанием:

$CH_3-CCl_2-CH_3 + 2NaNH_2 \xrightarrow{NH_3 (жидк.)} CH_3-C \equiv CH + 2NaCl + 2NH_3$

3. Пропин → ацетон. Гидратация по Кучерову:

$CH_3-C \equiv CH + H_2O \xrightarrow{HgSO_4, H_2SO_4} CH_3-C(O)-CH_3$

4. Ацетон → 2-метилпент-3-ин-2-ол. Реакция с пропинидом натрия с последующей обработкой водой:

$CH_3-C \equiv CH + NaNH_2 \rightarrow CH_3-C \equiv CNa + NH_3$

$(CH_3)_2C=O + CH_3-C \equiv CNa \rightarrow (CH_3)_2C(ONa)-C \equiv C-CH_3$

$(CH_3)_2C(ONa)-C \equiv C-CH_3 + H_2O \rightarrow (CH_3)_2C(OH)-C \equiv C-CH_3 + NaOH$

Ответ: 1. $HCl$; 2. $NaNH_2$ (избыток); 3. $H_2O, HgSO_4, H_2SO_4$; 4. $CH_3-C \equiv CH, NaNH_2$, затем $H_2O$.