Номер 304, страница 73 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

2.304. Предложите такую последовательность реакций: спирт ⟶ галогеналкан ⟶ алкен ⟶ галогеналкан ⟶ спирт, чтобы исходный и конечный спирты были: а) одинаковыми; б) разными.

а) чтобы исходный и конечный спирты были одинаковыми

Для того чтобы исходный и конечный спирты были одинаковыми, необходимо, чтобы на стадии присоединения галогеноводорода к алкену (гидрогалогенирования) атом галогена присоединился к тому же атому углерода, от которого он был отщеплен на стадии дегидрогалогенирования. Это достигается, если реакции элиминирования и присоединения следуют одному и тому же правилу (например, правило Зайцева при элиминировании и правило Марковникова при присоединении).

Рассмотрим последовательность реакций на примере пропанола-2:

1. Спирт → Галогеналкан. Получение 2-бромпропана из пропанола-2 действием бромоводорода:
$CH_3-CH(OH)-CH_3 + HBr \longrightarrow CH_3-CH(Br)-CH_3 + H_2O$

2. Галогеналкан → Алкен. Дегидробромирование 2-бромпропана спиртовым раствором щелочи с образованием пропена (реакция элиминирования):
$CH_3-CH(Br)-CH_3 + KOH_{(спирт.)} \xrightarrow{t} CH_2=CH-CH_3 + KBr + H_2O$

3. Алкен → Галогеналкан. Присоединение HBr к пропену по правилу Марковникова. Атом водорода присоединяется к наиболее гидрированному атому углерода при двойной связи, а атом брома — к наименее гидрированному. В результате снова образуется 2-бромпропан:
$CH_2=CH-CH_3 + HBr \longrightarrow CH_3-CH(Br)-CH_3$

4. Галогеналкан → Спирт. Гидролиз 2-бромпропана водным раствором щелочи (реакция нуклеофильного замещения), что приводит к образованию исходного спирта — пропанола-2:
$CH_3-CH(Br)-CH_3 + KOH_{(водн.)} \longrightarrow CH_3-CH(OH)-CH_3 + KBr$

Таким образом, исходный и конечный спирты (пропанол-2) одинаковы.

Ответ: Пример последовательности: пропанол-2 → 2-бромпропан → пропен → 2-бромпропан → пропанол-2.

б) чтобы исходный и конечный спирты были разными

Чтобы получить в конце другой спирт (изомер исходного), необходимо на одной из стадий изменить положение функциональной группы. Это можно сделать на этапе присоединения галогеноводорода к алкену, изменив региоселективность реакции. Например, начав с первичного спирта, получить алкен, а затем провести присоединение по правилу Марковникова, чтобы получить вторичный галогеналкан и, соответственно, вторичный спирт.

Рассмотрим последовательность реакций, начиная с пропанола-1 и заканчивая пропанолом-2:

1. Спирт → Галогеналкан. Получение 1-бромпропана из пропанола-1:
$CH_3-CH_2-CH_2-OH + HBr \longrightarrow CH_3-CH_2-CH_2-Br + H_2O$

2. Галогеналкан → Алкен. Дегидробромирование 1-бромпропана спиртовым раствором щелочи с образованием пропена:
$CH_3-CH_2-CH_2-Br + KOH_{(спирт.)} \xrightarrow{t} CH_2=CH-CH_3 + KBr + H_2O$

3. Алкен → Галогеналкан. Присоединение HBr к пропену по правилу Марковникова. В результате образуется изомерный галогеналкан — 2-бромпропан:
$CH_2=CH-CH_3 + HBr \longrightarrow CH_3-CH(Br)-CH_3$

4. Галогеналкан → Спирт. Гидролиз 2-бромпропана водным раствором щелочи приводит к образованию пропанола-2:
$CH_3-CH(Br)-CH_3 + KOH_{(водн.)} \longrightarrow CH_3-CH(OH)-CH_3 + KBr$

В результате исходный спирт (пропанол-1) превратился в свой изомер (пропанол-2).

Альтернативный вариант: Можно было начать с пропанола-2, получить пропен, а затем провести присоединение HBr в присутствии пероксидов (реакция Харраша-Майо), которое идет против правила Марковникова. Это дало бы 1-бромпропан, из которого затем получают пропанол-1.

Ответ: Пример последовательности: пропанол-1 → 1-бромпропан → пропен → 2-бромпропан → пропанол-2.