Номер 128, страница 105 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

3.128. Взаимодействие реактивов Гриньяра с карбонильными соединениями является важнейшим методом получения спиртов. Определите, какое карбонильное соединение и какой реактив Гриньяра вступили во взаимодействие, если после водной обработки реакционной смеси образовался следующий спирт: а) пропанол-2; б) этанол; в) 2-фенилэтанол; г) 1-фенилэтанол; д) 1,1-дифенилэтанол; е) 1-этилциклогексанол; ж) 2-циклопентил-бутанол-2; з) пентен-1-ол-З; и) 1-фенилпропен-2-ол-1.

Запишите уравнения реакций. В случае, если синтез спирта можно провести несколькими способами, приведите все возможные варианты.

Взаимодействие реактивов Гриньяра с карбонильными соединениями (альдегидами и кетонами) приводит к образованию спиртов после гидролиза промежуточного продукта. Общая схема реакции:

$R-C(=O)-R' + R''MgX \rightarrow R-C(OMgX)(R')-R'' \xrightarrow{H_2O} R-C(OH)(R')-R'' + Mg(OH)X$

Для определения исходных реагентов необходимо провести ретросинтетический анализ: мысленно разорвать одну из C-C связей у атома углерода, связанного с гидроксогруппой. Фрагмент, содержащий гидроксогруппу, соответствует исходному карбонильному соединению, а другой фрагмент — реактиву Гриньяра.

а) пропанол-2

Пропанол-2 ($CH_3CH(OH)CH_3$) — это вторичный спирт. Атом углерода, связанный с OH-группой, соединен с двумя одинаковыми метильными группами. Поэтому существует только один вариант синтеза.

Вариант 1: Реакция между уксусным альдегидом (этаналем) и метилмагнийгалогенидом.

$CH_3CHO + CH_3MgX \rightarrow [CH_3CH(OMgX)CH_3] \xrightarrow{H_2O} CH_3CH(OH)CH_3 + Mg(OH)X$

Ответ: этаналь (уксусный альдегид) и метилмагнийгалогенид.

б) этанол

Этанол ($CH_3CH_2OH$) — это первичный спирт. Первичные спирты получают из формальдегида и соответствующего реактива Гриньяра.

Вариант 1: Реакция между формальдегидом (метаналем) и метилмагнийгалогенидом.

$HCHO + CH_3MgX \rightarrow [CH_3CH_2OMgX] \xrightarrow{H_2O} CH_3CH_2OH + Mg(OH)X$

Ответ: формальдегид (метаналь) и метилмагнийгалогенид.

в) 2-фенилэтанол

2-фенилэтанол ($C_6H_5CH_2CH_2OH$) — это первичный спирт. Для его получения используется формальдегид.

Вариант 1: Реакция между формальдегидом и бензилмагнийгалогенидом.

$HCHO + C_6H_5CH_2MgX \rightarrow [C_6H_5CH_2CH_2OMgX] \xrightarrow{H_2O} C_6H_5CH_2CH_2OH + Mg(OH)X$

Ответ: формальдегид и бензилмагнийгалогенид.

г) 1-фенилэтанол

1-фенилэтанол ($C_6H_5CH(OH)CH_3$) — это вторичный спирт. Атом углерода с OH-группой связан с разными группами (фенильной и метильной), поэтому возможны два способа синтеза.

Вариант 1: Реакция бензальдегида с метилмагнийгалогенидом.

$C_6H_5CHO + CH_3MgX \rightarrow [C_6H_5CH(OMgX)CH_3] \xrightarrow{H_2O} C_6H_5CH(OH)CH_3 + Mg(OH)X$

Вариант 2: Реакция этаналя с фенилмагнийгалогенидом.

$CH_3CHO + C_6H_5MgX \rightarrow [CH_3CH(OMgX)C_6H_5] \xrightarrow{H_2O} C_6H_5CH(OH)CH_3 + Mg(OH)X$

Ответ: 1) бензальдегид и метилмагнийгалогенид; 2) этаналь и фенилмагнийгалогенид.

д) 1,1-дифенилэтанол

1,1-дифенилэтанол ($(C_6H_5)_2C(OH)CH_3$) — это третичный спирт. Атом углерода с OH-группой связан с двумя фенильными и одной метильной группами. Возможны два способа синтеза.

Вариант 1: Реакция ацетофенона (метилфенилкетона) с фенилмагнийгалогенидом.

$C_6H_5C(=O)CH_3 + C_6H_5MgX \rightarrow [(C_6H_5)_2C(OMgX)CH_3] \xrightarrow{H_2O} (C_6H_5)_2C(OH)CH_3 + Mg(OH)X$

Вариант 2: Реакция бензофенона (дифенилкетона) с метилмагнийгалогенидом.

$(C_6H_5)_2C=O + CH_3MgX \rightarrow [(C_6H_5)_2C(OMgX)CH_3] \xrightarrow{H_2O} (C_6H_5)_2C(OH)CH_3 + Mg(OH)X$

Ответ: 1) ацетофенон и фенилмагнийгалогенид; 2) бензофенон и метилмагнийгалогенид.

е) 1-этилциклогексанол

1-этилциклогексанол — это третичный спирт. Наиболее рациональный способ его получения — реакция циклического кетона (циклогексанона) с реактивом Гриньяра.

Вариант 1: Реакция циклогексанона с этилмагнийгалогенидом.

$C_6H_{10}O + CH_3CH_2MgX \rightarrow [C_6H_{10}(OMgX)CH_2CH_3] \xrightarrow{H_2O} C_6H_{10}(OH)CH_2CH_3 + Mg(OH)X$

Ответ: циклогексанон и этилмагнийгалогенид.

ж) 2-циклопентилбутанол-2

2-циклопентилбутанол-2 ($CH_3C(OH)(C_5H_9)CH_2CH_3$) — это третичный спирт, у которого карбинольный атом углерода связан с тремя различными группами: метильной, этильной и циклопентильной. Следовательно, возможны три способа синтеза.

Вариант 1: Реакция бутанона-2 (метилэтилкетона) с циклопентилмагнийгалогенидом.

$CH_3C(=O)CH_2CH_3 + C_5H_9MgX \rightarrow [CH_3C(OMgX)(C_5H_9)CH_2CH_3] \xrightarrow{H_2O} CH_3C(OH)(C_5H_9)CH_2CH_3 + Mg(OH)X$

Вариант 2: Реакция метилциклопентилкетона с этилмагнийгалогенидом.

$CH_3C(=O)C_5H_9 + CH_3CH_2MgX \rightarrow [CH_3C(OMgX)(C_5H_9)CH_2CH_3] \xrightarrow{H_2O} CH_3C(OH)(C_5H_9)CH_2CH_3 + Mg(OH)X$

Вариант 3: Реакция этилциклопентилкетона с метилмагнийгалогенидом.

$CH_3CH_2C(=O)C_5H_9 + CH_3MgX \rightarrow [CH_3CH_2C(OMgX)(C_5H_9)CH_3] \xrightarrow{H_2O} CH_3C(OH)(C_5H_9)CH_2CH_3 + Mg(OH)X$

Ответ: 1) бутанон-2 и циклопентилмагнийгалогенид; 2) метилциклопентилкетон и этилмагнийгалогенид; 3) этилциклопентилкетон и метилмагнийгалогенид.

з) пентен-1-ол-3

Пентен-1-ол-3 ($CH_2=CHCH(OH)CH_2CH_3$) — это вторичный ненасыщенный спирт. Карбинольный атом связан с винильной и этильной группами. Возможны два способа синтеза.

Вариант 1: Реакция акролеина (пропен-2-аля) с этилмагнийгалогенидом (происходит 1,2-присоединение).

$CH_2=CHCHO + CH_3CH_2MgX \rightarrow [CH_2=CHCH(OMgX)CH_2CH_3] \xrightarrow{H_2O} CH_2=CHCH(OH)CH_2CH_3 + Mg(OH)X$

Вариант 2: Реакция пропаналя с винилмагнийгалогенидом.

$CH_3CH_2CHO + CH_2=CHMgX \rightarrow [CH_3CH_2CH(OMgX)CH=CH_2] \xrightarrow{H_2O} CH_2=CHCH(OH)CH_2CH_3 + Mg(OH)X$

Ответ: 1) акролеин и этилмагнийгалогенид; 2) пропаналь и винилмагнийгалогенид.

и) 1-фенилпропен-2-ол-1

1-фенилпропен-2-ол-1 ($C_6H_5CH(OH)CH=CH_2$) — это вторичный аллильный спирт. Карбинольный атом связан с фенильной и винильной группами, что дает два пути синтеза.

Вариант 1: Реакция бензальдегида с винилмагнийгалогенидом.

$C_6H_5CHO + CH_2=CHMgX \rightarrow [C_6H_5CH(OMgX)CH=CH_2] \xrightarrow{H_2O} C_6H_5CH(OH)CH=CH_2 + Mg(OH)X$

Вариант 2: Реакция акролеина с фенилмагнийгалогенидом (происходит 1,2-присоединение).

$CH_2=CHCHO + C_6H_5MgX \rightarrow [CH_2=CHCH(OMgX)C_6H_5] \xrightarrow{H_2O} C_6H_5CH(OH)CH=CH_2 + Mg(OH)X$

Ответ: 1) бензальдегид и винилмагнийгалогенид; 2) акролеин и фенилмагнийгалогенид.