Номер 117, страница 103 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

3.117. Получите ацетофенон с помощью реакций: а) окисления; б) гидратации; в) электрофильного замещения.

Ацетофенон (метилфенилкетон, $C_6H_5C(O)CH_3$) можно получить несколькими способами, используя различные типы реакций.

а) окисления

Для получения ацетофенона реакцией окисления в качестве исходного вещества необходимо взять вторичный спирт — 1-фенилэтанол ($C_6H_5CH(OH)CH_3$). Окисление вторичных спиртов приводит к образованию кетонов. В качестве окислителя можно использовать сильные окислители, такие как дихромат калия ($K_2Cr_2O_7$) или перманганат калия ($KMnO_4$) в кислой среде.

Реакция с дихроматом калия в присутствии серной кислоты протекает по следующей схеме:

$3C_6H_5CH(OH)CH_3 + K_2Cr_2O_7 + 4H_2SO_4 \rightarrow 3C_6H_5C(O)CH_3 + Cr_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + 7H_2O$

В этой реакции оранжевый дихромат-ион ($Cr_2O_7^{2-}$) восстанавливается до зеленого иона хрома(III) ($Cr^{3+}$), а спирт окисляется до кетона.

Ответ: Ацетофенон можно получить окислением 1-фенилэтанола, например, с помощью дихромата калия в кислой среде: $3C_6H_5CH(OH)CH_3 + K_2Cr_2O_7 + 4H_2SO_4 \rightarrow 3C_6H_5C(O)CH_3 + Cr_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + 7H_2O$.

б) гидратации

Ацетофенон можно синтезировать путем гидратации (присоединения воды) фенилацетилена ($C_6H_5C \equiv CH$). Эта реакция известна как реакция Кучерова и катализируется солями ртути(II) (например, $HgSO_4$) в кислой среде (например, $H_2SO_4$).

Присоединение воды к тройной связи происходит по правилу Марковникова: атом водорода присоединяется к наиболее гидрированному атому углерода при тройной связи (в данном случае к атому $CH$), а гидроксильная группа — к наименее гидрированному (атому $C$, связанному с фенильной группой). В результате образуется нестойкое промежуточное соединение — енол (1-фенилвиниловый спирт), который сразу же претерпевает таутомеризацию (изомеризацию) в более стабильный кетон — ацетофенон.

$C_6H_5C \equiv CH + H_2O \xrightarrow{H_2SO_4, HgSO_4} [C_6H_5C(OH)=CH_2] \rightarrow C_6H_5C(O)CH_3$

Ответ: Ацетофенон получают гидратацией фенилацетилена по реакции Кучерова: $C_6H_5C \equiv CH + H_2O \xrightarrow{H_2SO_4, HgSO_4} C_6H_5C(O)CH_3$.

в) электрофильного замещения

Классическим методом получения ароматических кетонов, в том числе ацетофенона, является реакция ацилирования по Фриделю-Крафтсу. Это реакция электрофильного замещения в ароматическом кольце.

Для синтеза ацетофенона бензол ($C_6H_6$) ацилируют с помощью ацилирующего агента, содержащего ацетильную группу ($CH_3CO-$), например, ацетилхлорида ($CH_3COCl$) или уксусного ангидрида ($(CH_3CO)_2O$). Реакция требует наличия катализатора — кислоты Льюиса, чаще всего безводного хлорида алюминия ($AlCl_3$).

Катализатор ($AlCl_3$) взаимодействует с ацетилхлоридом, образуя высокореакционноспособный электрофил — ацилий-катион ($CH_3C^+=O$), который затем атакует бензольное кольцо, замещая один из атомов водорода.

Уравнение реакции с ацетилхлоридом:

$C_6H_6 + CH_3COCl \xrightarrow{AlCl_3} C_6H_5C(O)CH_3 + HCl$

Ответ: Ацетофенон получают ацилированием бензола ацетилхлоридом в присутствии хлорида алюминия (реакция Фриделя-Крафтса): $C_6H_6 + CH_3COCl \xrightarrow{AlCl_3} C_6H_5C(O)CH_3 + HCl$.