Номер 185, страница 117 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

3.185. Приведите примеры реакций, в ходе которых из карбоновой кислоты получается: а) алкан; б) кетон; в) спирт; г) сложный эфир; д) хлорангидрид.

а) алкан;

Алканы с укороченной на один атом углерода цепью можно получить из карбоновых кислот путем декарбоксилирования. Для этого соль карбоновой кислоты сплавляют со щелочью (реакция Дюма). В качестве примера приведем получение этана из пропионовой кислоты. Сначала кислоту нейтрализуют щелочью, получая ее натриевую соль (пропионат натрия), а затем эту соль сплавляют с гидроксидом натрия (обычно в присутствии оксида кальция, такая смесь называется натронной известью).

Реакция получения соли: $CH_3CH_2COOH + NaOH \rightarrow CH_3CH_2COONa + H_2O$

Реакция декарбоксилирования: $CH_3CH_2COONa + NaOH \xrightarrow{t, CaO} CH_3-CH_3 + Na_2CO_3$

Ответ: При сплавлении пропионата натрия с натронной известью из пропионовой кислоты (в виде ее соли) получается алкан - этан.

б) кетон;

Симметричные кетоны получают пиролизом (термическим разложением) кальциевых или бариевых солей карбоновых кислот. Другой способ - каталитическое разложение карбоновых кислот при пропускании их паров над нагретым катализатором (например, $MnO$, $ThO_2$ при $300-400 ^\circ C$). Например, из двух молекул уксусной кислоты образуется ацетон (пропанон).

$2CH_3COOH \xrightarrow{t, MnO} CH_3-C(O)-CH_3 + CO_2 + H_2O$

Ответ: При каталитическом разложении уксусной кислоты при нагревании получается кетон - ацетон.

в) спирт;

Спирты получают восстановлением карбоновых кислот. Карбоксильная группа $-COOH$ восстанавливается до первичной спиртовой группы $-CH_2OH$. Для этого требуются сильные восстановители, такие как алюмогидрид лития ($LiAlH_4$). Реакция обычно проводится в среде безводного диэтилового эфира с последующей обработкой реакционной смеси водой или разбавленной кислотой. В качестве примера приведем восстановление уксусной кислоты до этанола.

$CH_3COOH \xrightarrow{1. LiAlH_4, (C_2H_5)_2O \quad 2. H_2O} CH_3CH_2OH$

Ответ: При восстановлении уксусной кислоты алюмогидридом лития получается первичный спирт - этанол.

г) сложный эфир;

Сложные эфиры образуются в обратимой реакции этерификации между карбоновой кислотой и спиртом в присутствии сильного кислотного катализатора, как правило, концентрированной серной кислоты. Для смещения равновесия в сторону продукта, один из реагентов берут в избытке или удаляют воду из реакционной смеси. Пример: реакция уксусной кислоты с этанолом с образованием этилацетата.

$CH_3COOH + C_2H_5OH \overset{H_2SO_4, t}{\rightleftharpoons} CH_3COOC_2H_5 + H_2O$

Ответ: В результате реакции этерификации между уксусной кислотой и этанолом получается сложный эфир - этилацетат.

д) хлорангидрид.

Хлорангидриды карбоновых кислот получают путем замещения гидроксильной группы $(-OH)$ в карбоксильной группе на атом хлора. Для этого используют хлорирующие агенты, такие как тионилхлорид ($SOCl_2$), пентахлорид фосфора ($PCl_5$) или трихлорид фосфора ($PCl_3$). Реакция с тионилхлоридом удобна тем, что побочные продукты ($SO_2$ и $HCl$) являются газами и легко удаляются из реакционной смеси. Пример: получение ацетилхлорида из уксусной кислоты.

$CH_3COOH + SOCl_2 \rightarrow CH_3COCl + SO_2\uparrow + HCl\uparrow$

Ответ: При реакции уксусной кислоты с тионилхлоридом получается хлорангидрид уксусной кислоты - ацетилхлорид.