Номер 14, страница 133 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

4.14. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие цепочки превращений:

а) этилен ⟶ этан ⟶ нитроэтан ⟶ этиламин ⟶ этанол;

б) бутан ⟶ 2-бромбутан ⟶ втор-бутиламин ⟶ N-втор-бутилацетамид;

в) аммиак ⟶метиламин ⟶ диметиламин ⟶ ацетат диметиламмония;

г) пропан ⟶ 2-бромпропан ⟶ 3-метилпропаннитрил ⟶ изобутиламин;

д) пропанол-1 ⟶ 1-хлорпропан ⟶ бутаннитрил ⟶ бутиламин;

е) бромид диэтиламмония ⟶диэтиламин ⟶триэтиламин ⟶ азот;

ж) бензол ⟶ циклогексан ⟶ бромциклогексан ⟶ циклогексиламин;

з) гидросульфат диметиламмония ⟶ диметиламин ⟶ N,N-диметилацетамид;

и) бутанон-2 ⟶ бутанол-2 ⟶ 2-хлорбутан ⟶ втор-бутиламин;

к) 1,4-дииодбутан ⟶ гександинитрил ⟶ 1,6-диаминогексан ⟶ азот;

л) фенол ⟶ циклогексанол ⟶ хлорциклогексан ⟶ циклогексиламин.

а) этилен → этан → нитроэтан → этиламин → этанол

1. Гидрирование этилена в этан в присутствии катализатора Ni (или Pt, Pd) при нагревании:

$CH_2=CH_2 + H_2 \xrightarrow{t, Ni} CH_3-CH_3$

2. Нитрование этана разбавленной азотной кислотой при нагревании и повышенном давлении (реакция Коновалова):

$CH_3-CH_3 + HNO_3 \xrightarrow{140°C, p} CH_3-CH_2-NO_2 + H_2O$

3. Восстановление нитроэтана до этиламина, например, каталитическим гидрированием:

$CH_3-CH_2-NO_2 + 3H_2 \xrightarrow{t, Ni} CH_3-CH_2-NH_2 + 2H_2O$

4. Получение этанола из этиламина действием азотистой кислоты (получаемой in situ из $NaNO_2$ и $HCl$):

$CH_3-CH_2-NH_2 + HNO_2 \rightarrow CH_3-CH_2-OH + N_2\uparrow + H_2O$

Ответ:

$CH_2=CH_2 + H_2 \xrightarrow{t, Ni} CH_3-CH_3$;
$CH_3-CH_3 + HNO_3 \xrightarrow{140°C, p} CH_3-CH_2-NO_2 + H_2O$;
$CH_3-CH_2-NO_2 + 3H_2 \xrightarrow{t, Ni} CH_3-CH_2-NH_2 + 2H_2O$;
$CH_3-CH_2-NH_2 + HNO_2 \rightarrow CH_3-CH_2-OH + N_2\uparrow + H_2O$.

б) бутан → 2-бромбутан → втор-бутиламин → N-втор-бутилацетамид

1. Радикальное бромирование бутана при освещении УФ-светом (преимущественно по вторичному атому углерода):

$CH_3-CH_2-CH_2-CH_3 + Br_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3-CH(Br)-CH_2-CH_3 + HBr$

2. Получение втор-бутиламина из 2-бромбутана реакцией с избытком аммиака:

$CH_3-CH(Br)-CH_2-CH_3 + 2NH_3 \rightarrow CH_3-CH(NH_2)-CH_2-CH_3 + NH_4Br$

3. Ацилирование втор-бутиламина ацетилхлоридом с образованием N-втор-бутилацетамида:

$CH_3-CH(NH_2)-CH_2-CH_3 + CH_3COCl \rightarrow CH_3-CH(NHCOCH_3)-CH_2-CH_3 + HCl$

Ответ:

$CH_3-CH_2-CH_2-CH_3 + Br_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3-CH(Br)-CH_2-CH_3 + HBr$;
$CH_3-CH(Br)-CH_2-CH_3 + 2NH_3 \rightarrow CH_3-CH(NH_2)-CH_2-CH_3 + NH_4Br$;
$CH_3-CH(NH_2)-CH_2-CH_3 + CH_3COCl \rightarrow CH_3-CH(NHCOCH_3)-CH_2-CH_3 + HCl$.

в) аммиак → метиламин → диметиламин → ацетат диметиламмония

1. Алкилирование аммиака (взятого в избытке) хлорметаном:

$NH_3 + CH_3Cl \rightarrow CH_3NH_2 + NH_4Cl$

2. Дальнейшее алкилирование метиламина хлорметаном с получением диметиламина (в виде соли, из которой амин выделяют основанием):

$CH_3NH_2 + CH_3Cl \rightarrow (CH_3)_2NH \cdot HCl$

3. Реакция диметиламина (основание) с уксусной кислотой с образованием соли - ацетата диметиламмония:

$(CH_3)_2NH + CH_3COOH \rightarrow [(CH_3)_2NH_2]^+[CH_3COO]^-$

Ответ:

$NH_3(изб.) + CH_3Cl \rightarrow CH_3NH_2 + NH_4Cl$;
$CH_3NH_2 + CH_3Cl \rightarrow (CH_3)_2NH \cdot HCl$;
$(CH_3)_2NH + CH_3COOH \rightarrow [(CH_3)_2NH_2]^+[CH_3COO]^-$.

г) пропан → 2-бромпропан → 3-метилпропаннитрил → изобутиламин

1. Радикальное бромирование пропана (преимущественно по вторичному атому углерода):

$CH_3-CH_2-CH_3 + Br_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3-CH(Br)-CH_3 + HBr$

2. Получение 2-метилпропаннитрила (в условии, вероятно, опечатка: "3-метилпропаннитрил") реакцией 2-бромпропана с цианидом калия:

$CH_3-CH(Br)-CH_3 + KCN \xrightarrow{C_2H_5OH} CH_3-CH(CN)-CH_3 + KBr$

3. Восстановление 2-метилпропаннитрила до изобутиламина (2-метилпропан-1-амина):

$CH_3-CH(CN)-CH_3 + 2H_2 \xrightarrow{t, Ni} (CH_3)_2CH-CH_2-NH_2$

Ответ:

$CH_3-CH_2-CH_3 + Br_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3-CH(Br)-CH_3 + HBr$;
$CH_3-CH(Br)-CH_3 + KCN \rightarrow CH_3-CH(CN)-CH_3 + KBr$;
$CH_3-CH(CN)-CH_3 + 2H_2 \xrightarrow{t, Ni} (CH_3)_2CH-CH_2-NH_2$.

д) пропанол-1 → 1-хлорпропан → бутаннитрил → бутиламин

1. Получение 1-хлорпропана из пропанола-1 действием тионилхлорида:

$CH_3-CH_2-CH_2-OH + SOCl_2 \rightarrow CH_3-CH_2-CH_2-Cl + SO_2\uparrow + HCl\uparrow$

2. Удлинение углеродной цепи реакцией 1-хлорпропана с цианидом калия:

$CH_3-CH_2-CH_2-Cl + KCN \rightarrow CH_3-CH_2-CH_2-CN + KCl$

3. Восстановление бутаннитрила до бутиламина:

$CH_3-CH_2-CH_2-CN + 2H_2 \xrightarrow{t, Ni} CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-NH_2$

Ответ:

$CH_3-CH_2-CH_2-OH + SOCl_2 \rightarrow CH_3-CH_2-CH_2-Cl + SO_2\uparrow + HCl\uparrow$;
$CH_3-CH_2-CH_2-Cl + KCN \rightarrow CH_3-CH_2-CH_2-CN + KCl$;
$CH_3-CH_2-CH_2-CN + 2H_2 \xrightarrow{t, Ni} CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-NH_2$.

е) бромид диэтиламмония → диэтиламин → триэтиламин → азот

1. Выделение диэтиламина из его соли действием сильного основания (например, NaOH):

$[(C_2H_5)_2NH_2]Br + NaOH \rightarrow (C_2H_5)_2NH + NaBr + H_2O$

2. Алкилирование диэтиламина этилбромидом для получения триэтиламина:

$(C_2H_5)_2NH + C_2H_5Br \rightarrow (C_2H_5)_3N \cdot HBr$

3. Получение азота путем полного сгорания триэтиламина:

$4(C_2H_5)_3N + 39O_2 \xrightarrow{t} 24CO_2 + 30H_2O + 2N_2$

Ответ:

$[(C_2H_5)_2NH_2]Br + NaOH \rightarrow (C_2H_5)_2NH + NaBr + H_2O$;
$(C_2H_5)_2NH + C_2H_5Br \rightarrow (C_2H_5)_3N \cdot HBr$;
$4(C_2H_5)_3N + 39O_2 \xrightarrow{t} 24CO_2 + 30H_2O + 2N_2$.

ж) бензол → циклогексан → бромциклогексан → циклогексиламин

1. Каталитическое гидрирование бензола до циклогексана при высокой температуре и давлении:

$C_6H_6 + 3H_2 \xrightarrow{t, p, Ni} C_6H_{12}$

2. Радикальное бромирование циклогексана на свету:

$C_6H_{12} + Br_2 \xrightarrow{h\nu} C_6H_{11}Br + HBr$

3. Получение циклогексиламина из бромциклогексана действием избытка аммиака:

$C_6H_{11}Br + 2NH_3 \rightarrow C_6H_{11}NH_2 + NH_4Br$

Ответ:

$C_6H_6 + 3H_2 \xrightarrow{t, p, Ni} C_6H_{12}$;
$C_6H_{12} + Br_2 \xrightarrow{h\nu} C_6H_{11}Br + HBr$;
$C_6H_{11}Br + 2NH_3 \rightarrow C_6H_{11}NH_2 + NH_4Br$.

з) гидросульфат диметиламмония → диметиламин → N,N-диметилацетамид

1. Выделение диметиламина из его соли действием щелочи:

$[(CH_3)_2NH_2]HSO_4 + 2NaOH \rightarrow (CH_3)_2NH + Na_2SO_4 + 2H_2O$

2. Ацилирование диметиламина ацетилхлоридом:

$(CH_3)_2NH + CH_3COCl \rightarrow (CH_3)_2N-COCH_3 + HCl$

Ответ:

$[(CH_3)_2NH_2]HSO_4 + 2NaOH \rightarrow (CH_3)_2NH + Na_2SO_4 + 2H_2O$;
$(CH_3)_2NH + CH_3COCl \rightarrow (CH_3)_2N-COCH_3 + HCl$.

и) бутанон-2 → бутанол-2 → 2-хлорбутан → втор-бутиламин

1. Восстановление бутанона-2 до бутанола-2, например, каталитическим гидрированием:

$CH_3-CO-CH_2-CH_3 + H_2 \xrightarrow{t, Ni} CH_3-CH(OH)-CH_2-CH_3$

2. Замещение гидроксильной группы на хлор действием концентрированной соляной кислоты (в присутствии $ZnCl_2$):

$CH_3-CH(OH)-CH_2-CH_3 + HCl \xrightarrow{ZnCl_2} CH_3-CH(Cl)-CH_2-CH_3 + H_2O$

3. Получение втор-бутиламина из 2-хлорбутана действием избытка аммиака:

$CH_3-CH(Cl)-CH_2-CH_3 + 2NH_3 \rightarrow CH_3-CH(NH_2)-CH_2-CH_3 + NH_4Cl$

Ответ:

$CH_3-CO-CH_2-CH_3 + H_2 \xrightarrow{t, Ni} CH_3-CH(OH)-CH_2-CH_3$;
$CH_3-CH(OH)-CH_2-CH_3 + HCl \xrightarrow{ZnCl_2} CH_3-CH(Cl)-CH_2-CH_3 + H_2O$;
$CH_3-CH(Cl)-CH_2-CH_3 + 2NH_3 \rightarrow CH_3-CH(NH_2)-CH_2-CH_3 + NH_4Cl$.

к) 1,4-дийодбутан → гександинитрил → 1,6-диаминогексан → азот

1. Дизамещение атомов йода на нитрильные группы действием цианида калия (с удлинением цепи):

$I-(CH_2)_4-I + 2KCN \rightarrow NC-(CH_2)_4-CN + 2KI$

2. Восстановление гександинитрила (адипонитрила) до 1,6-диаминогексана:

$NC-(CH_2)_4-CN + 4H_2 \xrightarrow{t, p, Ni} H_2N-(CH_2)_6-NH_2$

3. Полное сгорание 1,6-диаминогексана с образованием азота:

$H_2N-(CH_2)_6-NH_2 + 10O_2 \xrightarrow{t} 6CO_2 + 8H_2O + N_2$

Ответ:

$I-(CH_2)_4-I + 2KCN \rightarrow NC-(CH_2)_4-CN + 2KI$;
$NC-(CH_2)_4-CN + 4H_2 \xrightarrow{t, p, Ni} H_2N-(CH_2)_6-NH_2$;
$H_2N-(CH_2)_6-NH_2 + 10O_2 \xrightarrow{t} 6CO_2 + 8H_2O + N_2$.

л) фенол → циклогексанол → хлорциклогексан → циклогексиламин

1. Гидрирование фенола до циклогексанола на катализаторе при нагревании и давлении:

$C_6H_5OH + 3H_2 \xrightarrow{t, p, Ni} C_6H_{11}OH$

2. Получение хлорциклогексана из циклогексанола действием тионилхлорида:

$C_6H_{11}OH + SOCl_2 \rightarrow C_6H_{11}Cl + SO_2\uparrow + HCl\uparrow$

3. Получение циклогексиламина из хлорциклогексана действием избытка аммиака:

$C_6H_{11}Cl + 2NH_3 \rightarrow C_6H_{11}NH_2 + NH_4Cl$

Ответ:

$C_6H_5OH + 3H_2 \xrightarrow{t, p, Ni} C_6H_{11}OH$;
$C_6H_{11}OH + SOCl_2 \rightarrow C_6H_{11}Cl + SO_2\uparrow + HCl\uparrow$;
$C_6H_{11}Cl + 2NH_3 \rightarrow C_6H_{11}NH_2 + NH_4Cl$.