Номер 130, страница 105 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

3.130. Выберите растворители, которые применяются для получения реактивов Гриньяра: а) хлороформ; б) этилацетат; в) тетрагидрофуран; г) диэтиловый эфир; д) диметилсульфоксид; е) этанол. Объясните свой выбор.

Для получения реактивов Гриньяра (магнийорганических соединений общей формулы $R-Mg-X$) необходимо использовать растворители, отвечающие строгим требованиям. Реактивы Гриньяра являются чрезвычайно сильными основаниями и нуклеофилами, поэтому они легко реагируют с любыми соединениями, содержащими кислотные протоны (протонные растворители), а также с электрофильными центрами.

Основные требования к растворителю: он должен быть апротонным (не содержать атомов водорода, способных к диссоциации в виде протона, например, в группах -OH, -NH₂, -COOH), координирующим (являться основанием Льюиса, способным сольватировать ион магния за счет неподеленных электронных пар для стабилизации реактива Гриньяра) и инертным (не содержать функциональных групп, реагирующих с реактивом Гриньяра, например, карбонильных).

Рассмотрим предложенные растворители с точки зрения этих требований:

а) хлороформ ($CHCl_3$)

Хотя хлороформ является апротонным растворителем, он не подходит для синтеза реактивов Гриньяра. Он может вступать в побочные реакции с магнийорганическими соединениями. Например, сильное основание, такое как реактив Гриньяра, может отщепить протон от хлороформа с последующим образованием дихлоркарбена.

Ответ: Хлороформ не применяется для получения реактивов Гриньяра.

б) этилацетат ($CH_3COOCH_2CH_3$)

Этилацетат является сложным эфиром. Он содержит электрофильный атом углерода в карбонильной группе ($C=O$). Реактив Гриньяра, будучи сильным нуклеофилом, будет атаковать этот углерод, что приведет к разрушению как реактива Гриньяра, так и растворителя. Следовательно, этилацетат непригоден.

Ответ: Этилацетат не применяется для получения реактивов Гриньяра.

в) тетрагидрофуран (ТГФ)

Тетрагидрофуран — это циклический простой эфир. Он является апротонным и инертным. Атом кислорода в молекуле ТГФ имеет неподеленные электронные пары, благодаря чему он эффективно координируется с атомом магния, сольватируя и стабилизируя реактив Гриньяра. Это один из наиболее распространенных и подходящих растворителей для этой реакции.

Ответ: Тетрагидрофуран применяется для получения реактивов Гриньяра.

г) диэтиловый эфир ($C_2H_5OC_2H_5$)

Диэтиловый эфир — классический растворитель для получения реактивов Гриньяра. Как и ТГФ, он является апротонным простым эфиром. Его молекулы эффективно сольватируют реактив Гриньяра за счет координации атомов кислорода с магнием, обеспечивая его стабильность. Он полностью удовлетворяет всем требованиям.

Ответ: Диэтиловый эфир применяется для получения реактивов Гриньяра.

д) диметилсульфоксид (ДМСО, $(CH_3)_2SO$)

ДМСО — апротонный растворитель, но он реагирует с реактивами Гриньяра. Реактив Гриньяра может атаковать электрофильный атом серы в сульфоксидной группе, что приводит к побочным продуктам. Поэтому ДМСО не используется для получения реактивов Гриньяра.

Ответ: Диметилсульфоксид не применяется для получения реактивов Гриньяра.

е) этанол ($C_2H_5OH$)

Этанол — это спирт, то есть протонный растворитель. Он содержит подвижный (кислый) атом водорода в гидроксильной группе (-OH). Реактив Гриньяра, как сильное основание, немедленно прореагирует с этанолом, отрывая протон и превращаясь в соответствующий алкан ($R-H$), что приводит к его полному разрушению по уравнению: $R-Mg-X + C_2H_5OH \rightarrow R-H + Mg(OC_2H_5)X$. Таким образом, этанол абсолютно непригоден.

Ответ: Этанол не применяется для получения реактивов Гриньяра.