Номер 97, страница 150 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

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

а) хлорметан ⟶ метантиол ⟶ диметилдисульфид ⟶ метантиол;

б) бензилбромид ⟶ дибензилсульфид ⟶ дибензилсульфоксид ⟶ дибензилсульфон;

в) диэтилдисульфид ⟶ этантиол ⟶ этансульфоновая кислота ⟶ этансульфонат натрия;

г) толуол ⟶ napa-толуолсульфокислота ⟶ napa-толуолсульфонилхлорид ⟶ метил napa-толуолсульфонат;

д) бромбензол ⟶ фенилмагнийбромид ⟶ тиофенолят магния ⟶ тиофенол ⟶ дифенилсульфид;

е) дифенилдисульфид ⟶ тиофенол ⟶ фенилсульфенилхлорид ⟶ дифенилсульфид.

а) хлорметан → метантиол → диметилдисульфид → метантиол

1. Получение метантиола из хлорметана в реакции нуклеофильного замещения с гидросульфидом натрия:

$CH_3Cl + NaSH \rightarrow CH_3SH + NaCl$

2. Мягкое окисление метантиола до диметилдисульфида, например, с помощью йода:

$2CH_3SH + I_2 \rightarrow CH_3-S-S-CH_3 + 2HI$

3. Восстановление диметилдисульфида обратно до метантиола с помощью цинка в кислой среде:

$CH_3-S-S-CH_3 + Zn + 2HCl \rightarrow 2CH_3SH + ZnCl_2$

Ответ: Уравнения реакций: $CH_3Cl + NaSH \rightarrow CH_3SH + NaCl$; $2CH_3SH + I_2 \rightarrow CH_3-S-S-CH_3 + 2HI$; $CH_3-S-S-CH_3 + Zn + 2HCl \rightarrow 2CH_3SH + ZnCl_2$.

б) бензилбромид → дибензилсульфид → дибензилсульфоксид → дибензилсульфон

1. Синтез дибензилсульфида из бензилбромида и сульфида натрия:

$2C_6H_5CH_2Br + Na_2S \rightarrow (C_6H_5CH_2)_2S + 2NaBr$

2. Контролируемое окисление дибензилсульфида до дибензилсульфоксида эквимолярным количеством пероксида водорода:

$(C_6H_5CH_2)_2S + H_2O_2 \rightarrow (C_6H_5CH_2)_2SO + H_2O$

3. Дальнейшее окисление дибензилсульфоксида до дибензилсульфона более сильным окислителем или избытком пероксида водорода:

$(C_6H_5CH_2)_2SO + H_2O_2 \xrightarrow{CH_3COOH} (C_6H_5CH_2)_2SO_2 + H_2O$

Ответ: Уравнения реакций: $2C_6H_5CH_2Br + Na_2S \rightarrow (C_6H_5CH_2)_2S + 2NaBr$; $(C_6H_5CH_2)_2S + H_2O_2 \rightarrow (C_6H_5CH_2)_2SO + H_2O$; $(C_6H_5CH_2)_2SO + H_2O_2 \xrightarrow{CH_3COOH} (C_6H_5CH_2)_2SO_2 + H_2O$.

в) диэтилдисульфид → этантиол → этансульфоновая кислота → этансульфонат натрия

1. Восстановление диэтилдисульфида до этантиола:

$CH_3CH_2-S-S-CH_2CH_3 + Zn + 2HCl \rightarrow 2CH_3CH_2SH + ZnCl_2$

2. Сильное окисление этантиола до этансульфоновой кислоты, например, концентрированной азотной кислотой:

$CH_3CH_2SH + 3HNO_3 \rightarrow CH_3CH_2SO_3H + 3NO_2 + H_2O$

3. Нейтрализация этансульфоновой кислоты гидроксидом натрия для получения этансульфоната натрия:

$CH_3CH_2SO_3H + NaOH \rightarrow CH_3CH_2SO_3Na + H_2O$

Ответ: Уравнения реакций: $C_2H_5-S-S-C_2H_5 + Zn + 2HCl \rightarrow 2C_2H_5SH + ZnCl_2$; $C_2H_5SH + 3HNO_3 \rightarrow C_2H_5SO_3H + 3NO_2 + H_2O$; $C_2H_5SO_3H + NaOH \rightarrow C_2H_5SO_3Na + H_2O$.

г) толуол → пара-толуолсульфокислота → пара-толуолсульфонилхлорид → метил пара-толуолсульфонат

1. Сульфирование толуола концентрированной серной кислотой (или олеумом) с образованием пара-толуолсульфокислоты:

$C_6H_5CH_3 + H_2SO_4(SO_3) \rightarrow p-CH_3-C_6H_4-SO_3H + H_2O$

2. Получение хлорангидрида (пара-толуолсульфонилхлорида) действием тионилхлорида на сульфокислоту:

$p-CH_3-C_6H_4-SO_3H + SOCl_2 \rightarrow p-CH_3-C_6H_4-SO_2Cl + SO_2 + HCl$

3. Этерификация пара-толуолсульфонилхлорида метанолом в присутствии основания (пиридина) для связывания HCl:

$p-CH_3-C_6H_4-SO_2Cl + CH_3OH \xrightarrow{Пиридин} p-CH_3-C_6H_4-SO_2OCH_3 + C_5H_5N \cdot HCl$

Ответ: Уравнения реакций: $C_6H_5CH_3 + H_2SO_4(SO_3) \rightarrow p-CH_3-C_6H_4-SO_3H + H_2O$; $p-CH_3-C_6H_4-SO_3H + SOCl_2 \rightarrow p-CH_3-C_6H_4-SO_2Cl + SO_2 + HCl$; $p-CH_3-C_6H_4-SO_2Cl + CH_3OH \xrightarrow{Пиридин} p-CH_3-C_6H_4-SO_2OCH_3 + C_5H_5N \cdot HCl$.

д) бромбензол → фенилмагнийбромид → тиофенолят магния → тиофенол → дифенилсульфид

1. Получение реактива Гриньяра (фенилмагнийбромида) из бромбензола и магния в сухом эфире:

$C_6H_5Br + Mg \xrightarrow{сухой \ эфир} C_6H_5MgBr$

2. Реакция фенилмагнийбромида с элементарной серой с образованием броммагниевой соли тиофенола:

$C_6H_5MgBr + S \rightarrow C_6H_5SMgBr$

3. Гидролиз продукта кислотой для получения тиофенола:

$C_6H_5SMgBr + HCl \rightarrow C_6H_5SH + MgBrCl$

4. Получение дифенилсульфида путем реакции натриевой соли тиофенола (тиофенолята натрия) с бромбензолом:

$C_6H_5SH + NaOH \rightarrow C_6H_5SNa + H_2O$

$C_6H_5SNa + C_6H_5Br \rightarrow (C_6H_5)_2S + NaBr$

Ответ: Уравнения реакций: $C_6H_5Br + Mg \rightarrow C_6H_5MgBr$; $C_6H_5MgBr + S \rightarrow C_6H_5SMgBr$; $C_6H_5SMgBr + HCl \rightarrow C_6H_5SH + MgBrCl$; $C_6H_5SH + NaOH \rightarrow C_6H_5SNa + H_2O$, затем $C_6H_5SNa + C_6H_5Br \rightarrow (C_6H_5)_2S + NaBr$.

е) дифенилдисульфид → тиофенол → фенилсульфенилхлорид → дифенилсульфид

1. Восстановление дифенилдисульфида до тиофенола:

$C_6H_5-S-S-C_6H_5 + Zn + 2HCl \rightarrow 2C_6H_5SH + ZnCl_2$

2. Получение фенилсульфенилхлорида действием хлорирующего агента, например, сульфурилхлорида, на тиофенол:

$C_6H_5SH + SO_2Cl_2 \rightarrow C_6H_5SCl + SO_2 + HCl$

3. Реакция фенилсульфенилхлорида с бензолом в присутствии катализатора (реакция Фриделя-Крафтса):

$C_6H_5SCl + C_6H_6 \xrightarrow{AlCl_3} (C_6H_5)_2S + HCl$

Ответ: Уравнения реакций: $C_6H_5-S-S-C_6H_5 + Zn + 2HCl \rightarrow 2C_6H_5SH + ZnCl_2$; $C_6H_5SH + SO_2Cl_2 \rightarrow C_6H_5SCl + SO_2 + HCl$; $C_6H_5SCl + C_6H_6 \xrightarrow{AlCl_3} (C_6H_5)_2S + HCl$.