Номер 127, страница 105 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

3.127. Кетоны можно получать пиролизом кальциевых солей карбоновых кислот. Запишите уравнения реакций, с помощью которых данным способом можно получить: а) ацетон; б) пентанон-3; в) 2,4-диметилпентанон-З; г) циклопентанон; д) циклогексанон.

Пиролиз (сухая перегонка) кальциевых солей карбоновых кислот является классическим методом получения кетонов. При нагревании солей происходит декарбоксилирование с образованием кетона и карбоната кальция.

а) ацетон

Ацетон (пропанон-2, диметилкетон) — это простейший симметричный кетон с формулой $CH_3-C(O)-CH_3$. Два радикала, связанные с карбонильной группой, являются метильными ($CH_3-$). Следовательно, для получения ацетона необходимо взять кальциевую соль уксусной кислоты — ацетат кальция ($(CH_3COO)_2Ca$). При его нагревании происходит отщепление карбоната кальция и образование ацетона.

Уравнение реакции:

$(CH_3COO)_2Ca \xrightarrow{t^\circ} CH_3-C(O)-CH_3 + CaCO_3$

Ответ: $(CH_3COO)_2Ca \xrightarrow{t^\circ} CH_3-C(O)-CH_3 + CaCO_3$.

б) пентанон-3

Пентанон-3 (диэтилкетон) имеет формулу $CH_3CH_2-C(O)-CH_2CH_3$. В этом симметричном кетоне два радикала — этильные ($CH_3CH_2-$). Исходным веществом для его синтеза служит кальциевая соль пропановой (пропионовой) кислоты — пропаноат кальция ($(CH_3CH_2COO)_2Ca$).

Уравнение реакции:

$(CH_3CH_2COO)_2Ca \xrightarrow{t^\circ} CH_3CH_2-C(O)-CH_2CH_3 + CaCO_3$

Ответ: $(CH_3CH_2COO)_2Ca \xrightarrow{t^\circ} CH_3CH_2-C(O)-CH_2CH_3 + CaCO_3$.

в) 2,4-диметилпентанон-3

2,4-диметилпентанон-3 (диизопропилкетон) — это симметричный кетон с формулой $(CH_3)_2CH-C(O)-CH(CH_3)_2$. Радикалы, связанные с карбонильной группой, — изопропильные ($(CH_3)_2CH-$). Для его получения необходима кальциевая соль 2-метилпропановой (изомасляной) кислоты — 2-метилпропаноат кальция.

Уравнение реакции:

$((CH_3)_2CHCOO)_2Ca \xrightarrow{t^\circ} (CH_3)_2CH-C(O)-CH(CH_3)_2 + CaCO_3$

Ответ: $((CH_3)_2CHCOO)_2Ca \xrightarrow{t^\circ} (CH_3)_2CH-C(O)-CH(CH_3)_2 + CaCO_3$.

г) циклопентанон

Для получения циклических кетонов (реакция Ружички) используют пиролиз кальциевых солей дикарбоновых кислот. При этом происходит внутримолекулярная циклизация. Циклопентанон содержит пятичленный цикл. Для его образования нужна дикарбоновая кислота, содержащая на один атом углерода больше, то есть 6 атомов углерода. Это гександиовая (адипиновая) кислота, $HOOC-(CH_2)_4-COOH$. Её кальциевая соль — гександиоат (адипинат) кальция.

Уравнение реакции:

$Ca(OOC-(CH_2)_4-COO) \xrightarrow{t^\circ} \text{циклопентанон} + CaCO_3$

Ответ: Пиролиз гександиоата (адипината) кальция: $Ca(OOC-(CH_2)_4-COO) \xrightarrow{t^\circ} \text{циклопентанон} + CaCO_3$.

д) циклогексанон

Аналогично получению циклопентанона, для синтеза циклогексанона (шестичленный цикл) требуется кальциевая соль дикарбоновой кислоты с 7 атомами углерода. Этой кислотой является гептандиовая (пимелиновая) кислота, $HOOC-(CH_2)_5-COOH$. Пиролизу подвергают её кальциевую соль — гептандиоат (пимелинат) кальция.

Уравнение реакции:

$Ca(OOC-(CH_2)_5-COO) \xrightarrow{t^\circ} \text{циклогексанон} + CaCO_3$

Ответ: Пиролиз гептандиоата (пимелината) кальция: $Ca(OOC-(CH_2)_5-COO) \xrightarrow{t^\circ} \text{циклогексанон} + CaCO_3$.