Номер 44, страница 138 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

4.44. Приведите уравнения реакций, соответствующие следующим цепочкам превращений:

$1) {\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_6\mathrm{O}⟶{\mathrm{С}}_2{\mathrm{Н}}_4{\mathrm{О}}_2⟶{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_7{\mathrm{NO}}_7 ⟶{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{NO}⟶{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_3\mathrm{N}⟶{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_7\mathrm{N}$

$2) {\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_7\mathrm{CI}⟶{\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_7{\mathrm{N}}_3⟶{\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_9\mathrm{N}⟶{\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{16}\mathrm{NI}⟶{\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{17}\mathrm{NO}⟶{\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_6$

$3) {\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_7\mathrm{N}⟶{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_6{\mathrm{N}}_2\mathrm{O}⟶{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_8{\mathrm{N}}_2⟶{\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{N}}_2⟶{\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_6\mathrm{O}⟶{\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_9\mathrm{N}$

$4) {\mathrm{C}}_4{\mathrm{H}}_9\mathrm{NO}⟶{\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_9\mathrm{N}⟶{\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_8\mathrm{O}⟶{\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_7\mathrm{Br}⟶{\mathrm{C}}_4{\mathrm{H}}_7\mathrm{N}⟶{\mathrm{C}}_4{\mathrm{H}}_{11}\mathrm{N}$

$5) {\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_7\mathrm{N}⟶{\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_{1\mathrm{O}}\mathrm{NCl}⟶{\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_9\mathrm{N}⟶{\mathrm{C}}_4{\mathrm{H}}_{12}\mathrm{NBr}⟶{\mathrm{C}}_4{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_3$

1) $C_2H_6O \rightarrow C_2H_4O_2 \rightarrow C_2H_7NO_2 \rightarrow C_2H_5NO \rightarrow C_2H_3N \rightarrow C_2H_7N$

Решение:

1. Окисление этанола (C₂H₆O) в уксусную кислоту (C₂H₄O₂):

$CH_3CH_2OH + [O] \xrightarrow{K_2Cr_2O_7, H_2SO_4} CH_3COOH$

2. Реакция уксусной кислоты с аммиаком с образованием ацетата аммония (C₂H₇NO₂):

$CH_3COOH + NH_3 \rightarrow CH_3COONH_4$

3. Дегидратация ацетата аммония при нагревании с образованием ацетамида (C₂H₅NO):

$CH_3COONH_4 \xrightarrow{t^\circ} CH_3CONH_2 + H_2O$

4. Дегидратация ацетамида с помощью водоотнимающего средства с образованием ацетонитрила (C₂H₃N):

$CH_3CONH_2 \xrightarrow{P_2O_5, t^\circ} CH_3CN + H_2O$

5. Восстановление ацетонитрила до этиламина (C₂H₇N):

$CH_3CN + 2H_2 \xrightarrow{Ni, t^\circ, p} CH_3CH_2NH_2$

Ответ: Уравнения реакций, соответствующие данной цепочке превращений, приведены выше. Исходное вещество - этанол, конечный продукт - этиламин.

2) $C_3H_7Cl \rightarrow C_3H_7N_3 \rightarrow C_3H_9N \rightarrow C_6H_{16}NI \rightarrow C_6H_{17}NO \rightarrow C_3H_6$

Решение:

1. Реакция 1-хлорпропана (C₃H₇Cl) с азидом натрия с образованием 1-азидопропана (C₃H₇N₃):

$CH_3CH_2CH_2Cl + NaN_3 \rightarrow CH_3CH_2CH_2N_3 + NaCl$

2. Восстановление 1-азидопропана до пропиламина (C₃H₉N):

$CH_3CH_2CH_2N_3 + 2H_2 \xrightarrow{Pt/C} CH_3CH_2CH_2NH_2 + N_2$

3. Реакция исчерпывающего метилирования пропиламина иодистым метилом с образованием иодида пропилтриметиламмония (C₆H₁₆NI):

$CH_3CH_2CH_2NH_2 + 3CH_3I \text{(изб.)} \xrightarrow{NaHCO_3} [CH_3CH_2CH_2N(CH_3)_3]I + NaI + H_2O + CO_2$

4. Реакция иодида пропилтриметиламмония с оксидом серебра(I) во влажной среде с образованием гидроксида пропилтриметиламмония (C₆H₁₇NO):

$2[CH_3CH_2CH_2N(CH_3)_3]I + Ag_2O + H_2O \rightarrow 2[CH_3CH_2CH_2N(CH_3)_3]OH + 2AgI \downarrow$

5. Элиминирование по Гофману при нагревании гидроксида пропилтриметиламмония с образованием пропена (C₃H₆):

$[CH_3CH_2CH_2N(CH_3)_3]OH \xrightarrow{t^\circ} CH_3CH=CH_2 + (CH_3)_3N + H_2O$

Ответ: Уравнения реакций, соответствующие данной цепочке превращений, приведены выше. Исходное вещество - 1-хлорпропан, конечный продукт - пропен.

3) $C_2H_7N \rightarrow C_2H_6N_2O \rightarrow C_2H_8N_2 \rightarrow C_5H_{12}N_2 \rightarrow C_3H_6O \rightarrow C_3H_9N$

Решение:

1. Реакция диметиламина (C₂H₇N) с азотистой кислотой с образованием N-нитрозодиметиламина (C₂H₆N₂O):

$(CH_3)_2NH + HONO \xrightarrow{NaNO_2, HCl} (CH_3)_2N-N=O + H_2O$

2. Восстановление N-нитрозодиметиламина до N,N-диметилгидразина (C₂H₈N₂):

$(CH_3)_2N-N=O + 4[H] \xrightarrow{Zn, CH_3COOH} (CH_3)_2N-NH_2 + H_2O$

3. Реакция конденсации N,N-диметилгидразина с ацетоном с образованием гидразона - ацетон-N,N-диметилгидразона (C₅H₁₂N₂):

$(CH_3)_2N-NH_2 + O=C(CH_3)_2 \rightarrow (CH_3)_2N-N=C(CH_3)_2 + H_2O$

4. Гидролиз гидразона в кислой среде с образованием ацетона (C₃H₆O):

$(CH_3)_2N-N=C(CH_3)_2 + H_2O \xrightarrow{H^+} (CH_3)_2C=O + (CH_3)_2N-NH_2$

5. Восстановительное аминирование ацетона с образованием изопропиламина (C₃H₉N):

$(CH_3)_2C=O + NH_3 + H_2 \xrightarrow{Ni, t^\circ} (CH_3)_2CH-NH_2 + H_2O$

Ответ: Уравнения реакций, соответствующие данной цепочке превращений, приведены выше. Исходное вещество - диметиламин, конечный продукт - изопропиламин.

4) $C_4H_9NO \rightarrow C_3H_9N \rightarrow C_3H_8O \rightarrow C_3H_7Br \rightarrow C_4H_7N \rightarrow C_4H_{11}N$

Решение:

1. Перегруппировка Гофмана бутанамида (C₄H₉NO) с образованием пропиламина (C₃H₉N):

$CH_3CH_2CH_2CONH_2 + Br_2 + 4NaOH \rightarrow CH_3CH_2CH_2NH_2 + Na_2CO_3 + 2NaBr + 2H_2O$

2. Реакция пропиламина с азотистой кислотой с образованием пропанола-1 (C₃H₈O):

$CH_3CH_2CH_2NH_2 + HONO \xrightarrow{NaNO_2, H_2SO_4} CH_3CH_2CH_2OH + N_2 \uparrow + H_2O$

3. Реакция пропанола-1 с бромоводородной кислотой с образованием 1-бромпропана (C₃H₇Br):

$CH_3CH_2CH_2OH + HBr \xrightarrow{H_2SO_4, t^\circ} CH_3CH_2CH_2Br + H_2O$

4. Нуклеофильное замещение атома брома на цианогруппу с образованием бутиронитрила (C₄H₇N):

$CH_3CH_2CH_2Br + KCN \xrightarrow{C_2H_5OH, t^\circ} CH_3CH_2CH_2CN + KBr$

5. Восстановление бутиронитрила до бутиламина (C₄H₁₁N):

$CH_3CH_2CH_2CN + 2H_2 \xrightarrow{LiAlH_4} CH_3CH_2CH_2CH_2NH_2$

Ответ: Уравнения реакций, соответствующие данной цепочке превращений, приведены выше. Исходное вещество - бутанамид, конечный продукт - бутиламин.

5) $C_2H_7N \rightarrow C_3H_{10}NCl \rightarrow C_3H_9N \rightarrow C_4H_{12}NBr \rightarrow C_4H_{12}N_2O_3$

Решение:

1. Алкилирование этиламина (C₂H₇N) хлорметаном с образованием соли - хлорида этилметиламмония (C₃H₁₀NCl):

$CH_3CH_2NH_2 + CH_3Cl \rightarrow [CH_3CH_2NH_2(CH_3)]Cl$

2. Выделение свободного амина - этилметиламина (C₃H₉N) - действием щелочи:

$[CH_3CH_2NH_2(CH_3)]Cl + NaOH \rightarrow CH_3CH_2NH(CH_3) + NaCl + H_2O$

3. Алкилирование этилметиламина бромметаном с образованием бромида этилдиметиламмония (C₄H₁₂NBr):

$CH_3CH_2NH(CH_3) + CH_3Br \rightarrow [CH_3CH_2N(CH_3)_2H]Br$

4. Реакция ионного обмена с нитратом серебра с образованием нитрата этилдиметиламмония (C₄H₁₂N₂O₃):

$[CH_3CH_2N(CH_3)_2H]Br + AgNO_3 \rightarrow [CH_3CH_2N(CH_3)_2H]NO_3 + AgBr \downarrow$

Ответ: Уравнения реакций, соответствующие данной цепочке превращений, приведены выше. Исходное вещество - этиламин, конечный продукт - нитрат этилдиметиламмония.