Номер 55, страница 168 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

5.55. Запишите уравнения реакций, соответствующие следующим схемам превращений:

$\mathrm{а}) {\mathrm{С}}_6{\mathrm{Н}}_{12}{\mathrm{О}}_6⟶{\mathrm{С}}_4{\mathrm{Н}}_8{\mathrm{О}}_2⟶{\mathrm{С}}_6{\mathrm{Н}}_{12}{\mathrm{О}}_2;$

$\mathrm{б}) {\mathrm{С}}_6{\mathrm{Н}}_{12}{\mathrm{О}}_6⟶{\mathrm{С}}_6{\mathrm{Н}}_{12}{\mathrm{О}}_7⟶{\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{11}{\mathrm{O}}_7\mathrm{Na};$

$\mathrm{в}) \mathrm{рибоза}⟶{\mathrm{С}}_5{\mathrm{Н}}_{10}{\mathrm{О}}_6⟶{\mathrm{С}}_6{\mathrm{Н}}_{12}{\mathrm{О}}_6.$

а) $C_6H_{12}O_6 \rightarrow C_4H_8O_2 \rightarrow C_6H_{12}O_2$

Первая стадия этой цепи превращений — маслянокислое брожение глюкозы. Под действием ферментов бактерий, например, Clostridium butyricum, глюкоза превращается в масляную (бутановую) кислоту, углекислый газ и водород.

1. $C_6H_{12}O_6 \xrightarrow{ферменты} CH_3CH_2CH_2COOH + 2CO_2 \uparrow + 2H_2 \uparrow$

Вторая стадия — реакция этерификации. Масляная кислота ($C_4H_8O_2$) реагирует с этанолом ($C_2H_5OH$) в кислой среде с образованием сложного эфира — этилбутирата ($C_6H_{12}O_2$) и воды. Этанол для реакции можно получить спиртовым брожением глюкозы.

2. $CH_3CH_2CH_2COOH + C_2H_5OH \rightleftharpoons CH_3CH_2CH_2COOC_2H_5 + H_2O$

Ответ:

1. $C_6H_{12}O_6 \xrightarrow{ферменты} C_4H_8O_2 + 2CO_2 + 2H_2$

2. $C_4H_8O_2 + C_2H_5OH \xrightarrow{H^+} C_6H_{12}O_2 + H_2O$

б) $C_6H_{12}O_6 \rightarrow C_6H_{12}O_7 \rightarrow C_6H_{11}O_7Na$

Первая стадия — это мягкое окисление глюкозы. Глюкоза является альдогексозой и содержит альдегидную группу, которая окисляется до карбоксильной группы с образованием глюконовой кислоты ($C_6H_{12}O_7$). В качестве окислителя можно использовать бромную воду.

1. $C_6H_{12}O_6 + Br_2 + H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_7 + 2HBr$

Вторая стадия — реакция нейтрализации. Глюконовая кислота, являясь карбоновой кислотой, реагирует с основанием, например, гидроксидом натрия, с образованием соли — глюконата натрия ($C_6H_{11}O_7Na$) и воды.

2. $C_6H_{12}O_7 + NaOH \rightarrow C_6H_{11}O_7Na + H_2O$

Ответ:

1. $HOCH_2(CHOH)_4CHO + Br_2 + H_2O \rightarrow HOCH_2(CHOH)_4COOH + 2HBr$

2. $HOCH_2(CHOH)_4COOH + NaOH \rightarrow HOCH_2(CHOH)_4COONa + H_2O$

в) рибоза $\rightarrow C_5H_{10}O_6 \rightarrow C_6H_{12}O_6$

Первая стадия — окисление рибозы. Рибоза — это альдопентоза ($C_5H_{10}O_5$). При окислении её альдегидной группы, например, бромной водой, образуется рибоновая кислота ($C_5H_{10}O_6$).

1. $C_5H_{10}O_5 + [O] \rightarrow C_5H_{10}O_6$

Вторая стадия в представленной схеме ($C_5H_{10}O_6 \rightarrow C_6H_{12}O_6$) является некорректной для одностадийного процесса. Вероятно, схема иллюстрирует в упрощенном виде синтез гексозы из пентозы. Стандартным методом удлинения углеродной цепи у альдоз является синтез Килиани–Фишера. Этот синтез позволяет перейти от рибозы ($C_5$) к гексозам ($C_6$) через другие промежуточные соединения.

Синтез Килиани–Фишера (правильная последовательность):

1. Рибоза ($C_5H_{10}O_5$) реагирует с синильной кислотой с образованием циангидринов, которые при гидролизе дают две эпимерные гексоновые кислоты ($C_6H_{12}O_7$).

$C_5H_{10}O_5 \xrightarrow{1. HCN \quad 2. H_3O^+} C_6H_{12}O_7$

2. Гексоновые кислоты восстанавливают (обычно через образование лактонов) до соответствующих альдогексоз ($C_6H_{12}O_6$).

$C_6H_{12}O_7 \xrightarrow{Na(Hg), H^+} C_6H_{12}O_6$

Ответ:

Первая реакция в схеме:

1. $C_5H_{10}O_5 + Br_2 + H_2O \rightarrow C_5H_{10}O_6 + 2HBr$

Уравнения для синтеза гексозы из рибозы по методу Килиани–Фишера, который, вероятно, имелся в виду:

1. $C_5H_{10}O_5 (\text{рибоза}) \xrightarrow{1. HCN \quad 2. H_2O, H^+} C_6H_{12}O_7 (\text{гексоновые кислоты})$

2. $C_6H_{12}O_7 (\text{гексоновые кислоты}) \xrightarrow{Na(Hg), H_2SO_4} C_6H_{12}O_6 (\text{гексозы})$