Страница 126 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

3.228. Плотность паров некоторого сложного эфира по водороду равна 44. При кислотном гидролизе данного эфира получено два органических соединения. При сжигании одного из них углекислого газа образовалось в три раза больше, чем при сжигании другого. Определите строение исходного сложного эфира, если известно, что он не вступает в реакцию с аммиачным раствором оксида серебра.

Дано:

$D_{H_2}(\text{эфира}) = 44$

Продукты гидролиза: карбоновая кислота и спирт.

При сжигании продуктов гидролиза: $\frac{\nu(CO_2)_1}{\nu(CO_2)_2} = 3$.

Эфир не вступает в реакцию с аммиачным раствором оксида серебра.

Найти:

Строение исходного сложного эфира.

Решение:

1. Определим молярную массу сложного эфира. Плотность паров по водороду ($D_{H_2}$) связана с молярной массой ($M$) соотношением:

$M(\text{эфира}) = D_{H_2}(\text{эфира}) \times M(H_2)$

где $M(H_2) = 2$ г/моль.

$M(\text{эфира}) = 44 \times 2 \text{ г/моль} = 88 \text{ г/моль}$

2. Установим молекулярную формулу эфира. Общая формула сложных эфиров, образованных насыщенными одноосновными карбоновыми кислотами и насыщенными одноатомными спиртами, — $C_nH_{2n}O_2$.

$M(C_nH_{2n}O_2) = 12n + 2n + 2 \times 16 = 14n + 32$

Приравняем молярную массу к найденному значению:

$14n + 32 = 88$

$14n = 56$

$n = 4$

Следовательно, молекулярная формула эфира — $C_4H_8O_2$.

3. Проанализируем продукты гидролиза. При кислотном гидролизе сложный эфир распадается на карбоновую кислоту и спирт:

$C_4H_8O_2 + H_2O \xrightarrow{H^+} C_xH_{2x}O_2 (\text{кислота}) + C_yH_{2y+2}O (\text{спирт})$

Сумма атомов углерода в кислоте ($x$) и спирте ($y$) равна общему числу атомов углерода в эфире:

$x + y = 4$

4. Проанализируем продукты сгорания. При сгорании органических веществ количество моль образовавшегося углекислого газа равно количеству моль атомов углерода в исходной молекуле. По условию, при сжигании одного продукта гидролиза (например, кислоты) $CO_2$ выделилось в 3 раза больше, чем при сжигании другого (спирта). Это означает, что соотношение атомов углерода в их молекулах равно 3:1.

$\frac{x}{y} = 3$ или $\frac{y}{x} = 3$

Рассмотрим два возможных случая:

Случай 1: Число атомов углерода в кислоте в 3 раза больше, чем в спирте ($x=3y$).

Составим систему уравнений:

$\begin{cases} x+y=4 \\ x=3y \end{cases}$

$3y + y = 4 \Rightarrow 4y = 4 \Rightarrow y=1$.

Тогда $x = 3 \times 1 = 3$.

Таким образом, спирт содержит 1 атом углерода — это метанол ($CH_3OH$). Кислота содержит 3 атома углерода — это пропановая кислота ($CH_3CH_2COOH$).

Сложный эфир, образованный этими соединениями, — метилпропаноат: $CH_3CH_2COOCH_3$.

Случай 2: Число атомов углерода в спирте в 3 раза больше, чем в кислоте ($y=3x$).

Составим систему уравнений:

$\begin{cases} x+y=4 \\ y=3x \end{cases}$

$x + 3x = 4 \Rightarrow 4x = 4 \Rightarrow x=1$.

Тогда $y = 3 \times 1 = 3$.

Таким образом, кислота содержит 1 атом углерода — это муравьиная (метановая) кислота ($HCOOH$). Спирт содержит 3 атома углерода — это пропанол ($C_3H_7OH$).

Сложные эфиры, образованные этими соединениями, — пропилформиат ($HCOOCH_2CH_2CH_3$) или изопропилформиат ($HCOOCH(CH_3)_2$).

5. Используем последнее условие. Известно, что исходный эфир не вступает в реакцию с аммиачным раствором оксида серебра (реакция «серебряного зеркала»).

Сложные эфиры муравьиной кислоты (формиаты) содержат альдегидную группу ($H-C(O)-$) и, в отличие от других сложных эфиров, дают положительную реакцию «серебряного зеркала».

Поскольку исходный эфир не реагирует с реактивом Толленса, он не является формиатом. Следовательно, вариант 2 не подходит.

Верным является вариант 1. Искомый сложный эфир — метилпропаноат.

Структурная формула: $CH_3-CH_2-COO-CH_3$.

Ответ: Строение исходного сложного эфира — метилпропаноат, $CH_3CH_2COOCH_3$.

3.229. Почему уксусный ангидрид достаточно медленно гидролизуется в воде, но быстро гидролизуется в смеси воды с этанолом?

Различие в скорости гидролиза уксусного ангидрида в чистой воде и в водно-этанольной смеси объясняется, в первую очередь, фактором растворимости реагентов.

Гидролиз в чистой воде. Уксусный ангидрид $((CH_3CO)_2O)$ является малополярным органическим веществом, в то время как вода $(H_2O)$ — это сильно полярный растворитель. Вследствие этого уксусный ангидрид очень плохо растворяется в воде. При их смешивании образуется гетерогенная система, состоящая из двух несмешивающихся фаз. Реакция гидролиза, протекающая по уравнению:

$(CH_3CO)_2O + H_2O \rightarrow 2 CH_3COOH$

может происходить только на границе раздела этих двух фаз. Поскольку площадь межфазной поверхности мала, число молекул, способных вступить в контакт и прореагировать, ограничено. Это и является причиной того, что реакция протекает медленно.

Гидролиз в смеси воды с этанолом. Молекула этанола $(C_2H_5OH)$ обладает амфифильными свойствами: она содержит полярную гидроксильную группу $(-OH)$, которая способна образовывать водородные связи с водой, и неполярный этильный радикал $(-C_2H_5)$, который хорошо взаимодействует с неполярными частями молекулы уксусного ангидрида.

Благодаря этому этанол выступает в роли сорастворителя, который делает систему гомогенной. Он растворяет в себе как воду, так и уксусный ангидрид, создавая однородный раствор. В этом растворе молекулы реагентов интимно перемешаны на молекулярном уровне, что обеспечивает максимальную площадь контакта между ними. В результате скорость реакции резко возрастает, так как устранены диффузионные ограничения, характерные для гетерогенной системы.

Ответ: Уксусный ангидрид медленно гидролизуется в воде из-за плохой взаимной растворимости, что заставляет реакцию протекать только на границе раздела фаз. Этанол действует как сорастворитель, создавая гомогенный раствор, в котором молекулы воды и уксусного ангидрида тесно контактируют, что приводит к значительному увеличению скорости реакции.

3.230. Назовите следующие галогенангидриды:

а) Данное соединение является хлорангидридом ненасыщенной карбоновой кислоты. Основа молекулы состоит из трех атомов углерода с двойной связью, нумерация цепи начинается с карбонильного атома углерода. Исходной кислотой является проп-2-еновая кислота (тривиальное название — акриловая кислота). Название ацилхлорида образуется путем замены окончания -овая кислота в названии соответствующей кислоты на -оилхлорид.

Ответ: проп-2-еноилхлорид (или акрилоилхлорид).

б) Изображенная на рисунке структура (2,3-дихлорциклогексан-1,4-дион) не относится к классу галогенангидридов, а является галогенированным дикетоном. Вероятно, в условии задачи допущена ошибка. Наиболее логичным предположением является то, что имелся в виду дихлорангидрид гександиовой (адипиновой) кислоты, так как эта молекула содержит 6 атомов углерода, что соответствует числу атомов в изображенном цикле. Название дихлорангидрида образуется от названия соответствующей дикарбоновой кислоты (гександиовая кислота) путем замены окончания -овая кислота на -оилдихлорид.

Ответ: гександиоилдихлорид (или адипоилдихлорид).

в) Это фторангидрид фторсодержащей карбоновой кислоты. Исходной кислотой является трифторуксусная кислота ($CF_3COOH$). Ее систематическое название — 2,2,2-трифторэтановая кислота. Название ангидрида образуется от тривиального названия кислоты (трифторуксусная) путем замены окончания -ная кислота на -илфторид.

Ответ: трифторацетилфторид.

г) В данном соединении хлорангидридная группа $(-COCl)$ присоединена к циклогексановому кольцу. Исходной кислотой является циклогексанкарбоновая кислота. Согласно правилам номенклатуры ИЮПАК для ацилгалогенидов, у которых ацильная группа присоединена к циклической системе, название образуется добавлением суффикса -карбонилхлорид к названию цикла.

Ответ: циклогексанкарбонилхлорид.

3.231. Изобразите структурные формулы следующих соединений: а) фталевый ангидрид; б) масляный ангидрид; в) бензоилхлорид; г) метакрилоилхлорид; д) оксалилхлорид; е) янтарный ангидрид; ж) хлорацетилхлорид; з) 4-нитробензоилбромид.

а) фталевый ангидрид

Фталевый ангидрид является циклическим ангидридом фталевой кислоты (бензол-1,2-дикарбоновой кислоты). Он образуется в результате внутримолекулярной дегидратации, когда две карбоксильные группы, находящиеся в орто-положении (соседних положениях) бензольного кольца, замыкаются в пятичленный цикл с атомом кислорода.

Ответ: Структура представляет собой бензольное кольцо, сконденсированное с пятичленным гетероциклом. Формула: $C_6H_4(CO)_2O$.

б) масляный ангидрид

Масляный ангидрид (бутановый ангидрид) — это продукт межмолекулярной дегидратации двух молекул масляной (бутановой) кислоты. В его структуре два ацильных остатка масляной кислоты соединены через кислородный мостик.

Ответ: $CH_3CH_2CH_2C(=O)OC(=O)CH_2CH_2CH_3$

в) бензоилхлорид

Бензоилхлорид — это хлорангидрид бензойной кислоты. Он получается замещением гидроксильной группы (-OH) в карбоксильной группе бензойной кислоты на атом хлора (-Cl).

Ответ: $C_6H_5C(=O)Cl$

г) метакрилоилхлорид

Метакрилоилхлорид — это хлорангидрид метакриловой (2-метилпропеновой) кислоты. Структура содержит винильную группу с метильным заместителем, соединенную с группой хлорангидрида.

Ответ: $CH_2=C(CH_3)C(=O)Cl$

д) оксалилхлорид

Оксалилхлорид (дихлорангидрид щавелевой кислоты) — это производное щавелевой (этандиовой) кислоты, в котором обе гидроксильные группы замещены на атомы хлора.

Ответ: $ClC(=O)C(=O)Cl$

е) янтарный ангидрид

Янтарный ангидрид — это циклический ангидрид янтарной (бутандиовой) кислоты. Он образуется путем внутримолекулярной дегидратации и представляет собой пятичленный насыщенный гетероцикл с двумя карбонильными группами и одним атомом кислорода.

Ответ: Структура представляет собой пятичленный цикл, который можно описать как $-CH_2-CH_2-C(=O)-O-C(=O)-$. Формула: $(CH_2CO)_2O$.

ж) хлорацетилхлорид

Хлорацетилхлорид (хлорангидрид хлоруксусной кислоты) — это производное уксусной кислоты, в котором один атом водорода в метильной группе замещен на атом хлора, а гидроксильная группа карбоксила также замещена на атом хлора.

Ответ: $ClCH_2C(=O)Cl$

з) 4-нитробензоилбромид

4-нитробензоилбромид — это бромангидрид 4-нитробензойной кислоты. В его структуре бензольное кольцо содержит в пара-положении (положения 1 и 4) друг к другу бромангидридную группу (-COBr) и нитрогруппу (-NO₂).

Ответ: $4-NO_2C_6H_4C(=O)Br$

3.232. Запишите уравнения реакций взаимодействия янтарного ангидрида со следующими реагентами: а) вода; б) этанол; в) водный раствор гидроксида натрия; г) аммиак; д) диэтиламин; е) бензол в присутствии ${\mathrm{АlСl}}_3;$ ж) фенилмагнийбромид (избыток).

а) Взаимодействие янтарного ангидрида с водой представляет собой реакцию гидролиза. Молекула воды, являясь нуклеофилом, атакует один из карбонильных атомов углерода, что приводит к раскрытию ангидридного цикла и образованию янтарной (бутандиовой) кислоты.

Уравнение реакции: $(CH_2CO)_2O + H_2O \rightarrow HOOC-CH_2-CH_2-COOH$

Ответ: $(CH_2CO)_2O + H_2O \rightarrow HOOC-CH_2-CH_2-COOH$ (янтарная кислота).

б) Реакция с этанолом (алкоголиз) протекает аналогично реакции с водой. Спирт выступает в роли нуклеофила, атакуя карбонильный углерод. В результате раскрытия цикла образуется моноэтиловый эфир янтарной кислоты (4-этокси-4-оксобутановая кислота).

Уравнение реакции: $(CH_2CO)_2O + C_2H_5OH \rightarrow HOOC-CH_2-CH_2-COOC_2H_5$

Ответ: $(CH_2CO)_2O + C_2H_5OH \rightarrow HOOC-CH_2-CH_2-COOC_2H_5$ (моноэтиловый эфир янтарной кислоты).

в) В водном растворе гидроксида натрия происходит щелочной гидролиз. Гидроксид-ион ($OH^−$) атакует карбонильный углерод, раскрывая цикл. Образующаяся карбоксильная группа немедленно нейтрализуется второй молекулой щелочи. Таким образом, для полного прохождения реакции требуется два эквивалента $NaOH$. Продуктом является динатриевая соль янтарной кислоты (сукцинат натрия).

Уравнение реакции: $(CH_2CO)_2O + 2NaOH \rightarrow NaOOC-CH_2-CH_2-COONa + H_2O$

Ответ: $(CH_2CO)_2O + 2NaOH \rightarrow NaOOC-CH_2-CH_2-COONa + H_2O$ (сукцинат натрия).

г) Аммиак, будучи азотистым нуклеофилом, реагирует с янтарным ангидридом (реакция аммонолиза) с образованием амида янтарной кислоты, который также содержит карбоксильную группу - сукцинамовой кислоты (4-амино-4-оксобутановой кислоты).

Уравнение реакции: $(CH_2CO)_2O + NH_3 \rightarrow HOOC-CH_2-CH_2-CONH_2$

Ответ: $(CH_2CO)_2O + NH_3 \rightarrow HOOC-CH_2-CH_2-CONH_2$ (сукцинамовая кислота).

д) Диэтиламин, как и аммиак, является нуклеофилом и реагирует с янтарным ангидридом. Атом азота в диэтиламине атакует карбонильный углерод, что приводит к образованию N,N-замещенного амида - N,N-диэтилсукцинамовой кислоты (4-(диэтиламино)-4-оксобутановой кислоты).

Уравнение реакции: $(CH_2CO)_2O + (C_2H_5)_2NH \rightarrow HOOC-CH_2-CH_2-CON(C_2H_5)_2$

Ответ: $(CH_2CO)_2O + (C_2H_5)_2NH \rightarrow HOOC-CH_2-CH_2-CON(C_2H_5)_2$ (N,N-диэтилсукцинамовая кислота).

е) В присутствии катализатора, кислоты Льюиса $AlCl_3$, янтарный ангидрид вступает в реакцию Фриделя-Крафтса с бензолом. Ангидрид выступает в качестве ацилирующего агента. Происходит ацилирование ароматического кольца с раскрытием цикла ангидрида. Продуктом реакции является 4-оксо-4-фенилбутановая кислота (β-бензоилпропионовая кислота).

Уравнение реакции: $(CH_2CO)_2O + C_6H_6 \xrightarrow{AlCl_3} C_6H_5-CO-CH_2-CH_2-COOH$

Ответ: $(CH_2CO)_2O + C_6H_6 \xrightarrow{AlCl_3} C_6H_5-CO-CH_2-CH_2-COOH$ (4-оксо-4-фенилбутановая кислота).

ж) Реакция с избытком фенилмагнийбромида (реактив Гриньяра) протекает в несколько стадий. Фенилмагнийбромид является сильным нуклеофилом.
1. Первая молекула $C_6H_5MgBr$ атакует один из карбонильных центров, раскрывая цикл с образованием магниевой соли кетокислоты.
2. Вторая молекула $C_6H_5MgBr$ атакует оставшуюся карбонильную (кетонную) группу.
3. Последующая обработка реакционной смеси водным раствором кислоты (гидролиз) приводит к образованию γ-гидроксикарбоновой кислоты - 4-гидрокси-4,4-дифенилбутановой кислоты.
4. Эта кислота нестабильна и спонтанно циклизуется с отщеплением воды, образуя устойчивый пятичленный циклический эфир — лактон (5,5-дифенилдигидрофуран-2(3H)-он). Для реакции требуется 2 эквивалента реактива Гриньяра. Условие "избыток" гарантирует протекание реакции до конца.

Суммарное уравнение реакции (в две стадии: 1. реакция с $C_6H_5MgBr$, 2. кислотный гидролиз и циклизация): $(CH_2CO)_2O + 2C_6H_5MgBr \xrightarrow{1) Et_2O} \xrightarrow{2) H_3O^+} C_{16}H_{14}O_2 + H_2O$

Ответ: Продуктом реакции является 5,5-дифенилдигидрофуран-2(3H)-он (γ,γ-дифенил-γ-бутиролактон). Суммарное уравнение, ведущее к конечному продукту (лактону): $(CH_2CO)_2O + 2C_6H_5MgBr \xrightarrow{1) Et_2O} \xrightarrow{2) H_3O^+, -H_2O} \text{5,5-дифенилдигидрофуран-2(3H)-он}$.

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

а) нафталин ⟶ фталевый ангидрид ⟶ opmo-фталевая кислота ⟶ ди-метилфталат;

б) бензол ⟶ малеиновый ангидрид ⟶ янтарный ангидрид ⟶ сукцинимид;

в) бромбензол ⟶ бензойная кислота ⟶ бензоилхлорид ⟶ бензофенон;

г) метанол ⟶ уксусная кислота ⟶ ацетилхлорид ⟶ уксусный ангидрид;

д) фенол ⟶ фенолят натрия ⟶ салицилат натрия ⟶ салициловая кислота ⟶ ацетилсалициловая кислота;

е) 2,2-диметилпропан ⟶ 1-хлор-2,2-диметилпропан ⟶ 3,3-диметилбу- тиронитрил ⟶ 3,3-диметилпентанон-2 ⟶ 2,2-диметилпентан;

ж) пропен ⟶ акрилонитрил ⟶ акриловая кислота ⟶ акрилоилхлорид ⟶ метилакрилат;

з) толуол ⟶ бензилбромид ⟶ фенилацетонитрил ⟶ 2,2-диметил- 2-фенилацетонитрил ⟶ 2,2-диметил-2-фенилэтанамин;

и) ацетон ⟶ 2-гидрокси-2-метилпропионитрил ⟶ 2-гидрокси-2-метилпропановая кислота ⟶ метакриловая кислота ⟶ изомасляная кислота;

к) бромбензол ⟶фениллитий ⟶ бензоат лития ⟶бензойная кислота ⟶ бензамид ⟶ бензонитрил;

л) циклогексилбромид ⟶ циклогексилмагний бромид ⟶ циклогексанкарбоновая кислота ⟶ метил циклогексанкарбоксилат ⟶ циклогексанкарбальдегид;

м) бензоилхлорид ⟶ метилбензоат ⟶ N-бензилбензамид ⟶ дибензиламин;

н) циклогексанон ⟶ адипиновая кислота ⟶ диметиладипинат ⟶ гександиол-1,6 ⟶ 1,6-дибромгексан ⟶ октандинитрил ⟶ 1,8-диаминооктан;

о) 1,2-дибромэтан ⟶ бутандинитрил ⟶ янтарная кислота ⟶ янтарный ангидрид ⟶ сукцинимид;

п) уксусная кислота ⟶ хлоруксусная кислота ⟶ метилхлорацетат ⟶ метилцианоацетат ⟶ цианоацетамид;

р) бензилхлорид ⟶ фенилацетонитрил ⟶ фенилацетальдегид ⟶ 1-диметиламино-2-фенилэтан.

а) нафталин → фталевый ангидрид → орто-фталевая кислота → диметилфталат

1) Каталитическое окисление нафталина кислородом воздуха в присутствии оксида ванадия(V):
$C_{10}H_8 + 4.5 O_2 \xrightarrow{V_2O_5, 400-450^\circ C} C_6H_4(CO)_2O + 2CO_2 + 2H_2O$

2) Гидролиз фталевого ангидрида при нагревании с водой:
$C_6H_4(CO)_2O + H_2O \xrightarrow{t} o-C_6H_4(COOH)_2$

3) Этерификация орто-фталевой кислоты метанолом в присутствии сильной кислоты (реакция Фишера):
$o-C_6H_4(COOH)_2 + 2CH_3OH \xrightarrow{H_2SO_4, t} o-C_6H_4(COOCH_3)_2 + 2H_2O$

Ответ: диметилфталат.

б) бензол → малеиновый ангидрид → янтарный ангидрид → сукцинимид

1) Каталитическое окисление бензола кислородом воздуха:
$C_6H_6 + 4.5 O_2 \xrightarrow{V_2O_5, 400^\circ C} C_4H_2O_3 + 2CO_2 + 2H_2O$

2) Каталитическое гидрирование малеинового ангидрида:
$C_4H_2O_3 + H_2 \xrightarrow{Pd/C} C_4H_4O_3$

3) Реакция янтарного ангидрида с аммиаком при нагревании:
$C_4H_4O_3 + NH_3 \xrightarrow{t} C_4H_5NO_2 + H_2O$

Ответ: сукцинимид.

в) бромбензол → бензойная кислота → бензоилхлорид → бензофенон

1) Получение бензойной кислоты через реактив Гриньяра:
$C_6H_5Br + Mg \xrightarrow{\text{сухой эфир}} C_6H_5MgBr$
$C_6H_5MgBr + CO_2 \rightarrow C_6H_5COOMgBr$
$C_6H_5COOMgBr + HCl \rightarrow C_6H_5COOH + MgBrCl$

2) Получение бензоилхлорида из бензойной кислоты с помощью тионилхлорида:
$C_6H_5COOH + SOCl_2 \rightarrow C_6H_5COCl + SO_2 \uparrow + HCl \uparrow$

3) Ацилирование бензола бензоилхлоридом (реакция Фриделя-Крафтса):
$C_6H_5COCl + C_6H_6 \xrightarrow{AlCl_3} C_6H_5COC_6H_5 + HCl$

Ответ: бензофенон.

г) метанол → уксусная кислота → ацетилхлорид → уксусный ангидрид

1) Карбонилирование метанола (процесс Монсанто):
$CH_3OH + CO \xrightarrow{\text{Rh-катализатор, p, t}} CH_3COOH$

2) Получение ацетилхлорида из уксусной кислоты:
$CH_3COOH + SOCl_2 \rightarrow CH_3COCl + SO_2 \uparrow + HCl \uparrow$

3) Реакция ацетилхлорида с ацетатом натрия:
$CH_3COCl + CH_3COONa \rightarrow (CH_3CO)_2O + NaCl$

Ответ: уксусный ангидрид.

д) фенол → фенолят натрия → салицилат натрия → салициловая кислота → ацетилсалициловая кислота

1) Реакция фенола с гидроксидом натрия:
$C_6H_5OH + NaOH \rightarrow C_6H_5ONa + H_2O$

2) Карбоксилирование фенолята натрия (реакция Кольбе-Шмитта):
$C_6H_5ONa + CO_2 \xrightarrow{125^\circ C, p} o-HOC_6H_4COONa$

3) Подкисление салицилата натрия сильной кислотой:
$o-HOC_6H_4COONa + HCl \rightarrow o-HOC_6H_4COOH + NaCl$

4) Ацетилирование салициловой кислоты уксусным ангидридом:
$o-HOC_6H_4COOH + (CH_3CO)_2O \xrightarrow{H_3PO_4} o-CH_3COOC_6H_4COOH + CH_3COOH$

Ответ: ацетилсалициловая кислота.

е) 2,2-диметилпропан → 1-хлор-2,2-диметилпропан → 3,3-диметилбутиронитрил → 3,3-диметилпентанон-2 → 2,2-диметилпентан

1) Радикальное хлорирование 2,2-диметилпропана:
$(CH_3)_4C + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} (CH_3)_3CCH_2Cl + HCl$

2) Нуклеофильное замещение атома хлора на цианогруппу:
$(CH_3)_3CCH_2Cl + NaCN \xrightarrow{DMSO} (CH_3)_3CCH_2CN + NaCl$

3) Реакция нитрила с реактивом Гриньяра (метилмагнийбромидом) с последующим гидролизом:
$(CH_3)_3CCH_2CN + CH_3MgBr \rightarrow (CH_3)_3CCH_2C(CH_3)=NMgBr$
$(CH_3)_3CCH_2C(CH_3)=NMgBr + H_2O \xrightarrow{H^+} (CH_3)_3CCH_2COCH_3 + Mg(OH)Br + NH_3$

4) Восстановление кетона до алкана по Вольфу-Кижнеру:
$(CH_3)_3CCH_2COCH_3 + H_2NNH_2 \xrightarrow{KOH, \text{этиленгликоль}, t} (CH_3)_3CCH_2CH_2CH_3 + N_2 \uparrow + H_2O$

Ответ: 2,2-диметилпентан.

ж) пропен → акрилонитрил → акриловая кислота → акрилоилхлорид → метилакрилат

1) Аммоксидирование пропена (SOHIO процесс):
$CH_2=CH-CH_3 + NH_3 + 1.5 O_2 \xrightarrow{\text{катализатор}, t} CH_2=CH-CN + 3H_2O$

2) Кислотный гидролиз акрилонитрила:
$CH_2=CH-CN + 2H_2O + H_2SO_4 \rightarrow CH_2=CH-COOH + NH_4HSO_4$

3) Получение акрилоилхлорида с помощью тионилхлорида:
$CH_2=CH-COOH + SOCl_2 \rightarrow CH_2=CH-COCl + SO_2 \uparrow + HCl \uparrow$

4) Этерификация акрилоилхлорида метанолом:
$CH_2=CH-COCl + CH_3OH \rightarrow CH_2=CH-COOCH_3 + HCl$

Ответ: метилакрилат.

з) толуол → бензилбромид → фенилацетонитрил → 2,2-диметил-2-фенилацетонитрил → 2,2-диметил-2-фенилэтанамин

1) Радикальное бромирование толуола в боковую цепь:
$C_6H_5CH_3 + Br_2 \xrightarrow{h\nu} C_6H_5CH_2Br + HBr$

2) Синтез фенилацетонитрила (реакция Кольбе):
$C_6H_5CH_2Br + KCN \xrightarrow{\text{этанол}} C_6H_5CH_2CN + KBr$

3) Двукратное алкилирование фенилацетонитрила метилиодидом в присутствии сильного основания (амида натрия):
$C_6H_5CH_2CN + 2NaNH_2 \xrightarrow{-2NH_3} C_6H_5C(Na)_2CN \xrightarrow{+2CH_3I} C_6H_5C(CH_3)_2CN + 2NaI$

4) Восстановление нитрильной группы до аминогруппы с помощью алюмогидрида лития:
$C_6H_5C(CH_3)_2CN \xrightarrow{1. LiAlH_4, \text{эфир}} \xrightarrow{2. H_2O} C_6H_5C(CH_3)_2CH_2NH_2$

Ответ: 2,2-диметил-2-фенилэтанамин.

и) ацетон → 2-гидрокси-2-метилпропионитрил → 2-гидрокси-2-метилпропановая кислота → метакриловая кислота → изомасляная кислота

1) Присоединение синильной кислоты к ацетону с образованием циангидрина:
$(CH_3)_2CO + HCN \xrightarrow{KCN} (CH_3)_2C(OH)CN$

2) Кислотный гидролиз нитрильной группы:
$(CH_3)_2C(OH)CN + 2H_2O + H^+ \xrightarrow{t} (CH_3)_2C(OH)COOH + NH_4^+$

3) Дегидратация 2-гидрокси-2-метилпропановой кислоты:
$(CH_3)_2C(OH)COOH \xrightarrow{H_2SO_4, t} CH_2=C(CH_3)COOH + H_2O$

4) Каталитическое гидрирование двойной связи в метакриловой кислоте:
$CH_2=C(CH_3)COOH + H_2 \xrightarrow{Ni/Pd/Pt} (CH_3)_2CHCOOH$

Ответ: изомасляная кислота.

к) бромбензол → фениллитий → бензоат лития → бензойная кислота → бензамид → бензонитрил

1) Получение фениллития из бромбензола:
$C_6H_5Br + 2Li \xrightarrow{\text{сухой эфир}} C_6H_5Li + LiBr$

2) Карбоксилирование фениллития диоксидом углерода:
$C_6H_5Li + CO_2 \rightarrow C_6H_5COOLi$

3) Выделение бензойной кислоты действием сильной кислоты:
$C_6H_5COOLi + HCl \rightarrow C_6H_5COOH + LiCl$

4) Получение бензамида из бензойной кислоты (через хлорангидрид):
$C_6H_5COOH + SOCl_2 \rightarrow C_6H_5COCl + SO_2 + HCl$
$C_6H_5COCl + 2NH_3 \rightarrow C_6H_5CONH_2 + NH_4Cl$

5) Дегидратация бензамида с образованием бензонитрила:
$C_6H_5CONH_2 \xrightarrow{P_2O_5, t} C_6H_5CN + H_2O$

Ответ: бензонитрил.

л) циклогексилбромид → циклогексилмагний бромид → циклогексанкарбоновая кислота → метил циклогексанкарбоксилат → циклогексанкарбальдегид

1) Синтез реактива Гриньяра:
$C_6H_{11}Br + Mg \xrightarrow{\text{сухой эфир}} C_6H_{11}MgBr$

2) Карбоксилирование реактива Гриньяра с последующим гидролизом:
$C_6H_{11}MgBr \xrightarrow{1. CO_2} \xrightarrow{2. H_3O^+} C_6H_{11}COOH$

3) Этерификация циклогексанкарбоновой кислоты метанолом:
$C_6H_{11}COOH + CH_3OH \xrightarrow{H^+, t} C_6H_{11}COOCH_3 + H_2O$

4) Частичное восстановление сложного эфира до альдегида с помощью диизобутилалюминийгидрида (DIBAL-H):
$C_6H_{11}COOCH_3 \xrightarrow{1. DIBAL-H, -78^\circ C} \xrightarrow{2. H_2O} C_6H_{11}CHO$

Ответ: циклогексанкарбальдегид.

м) бензоилхлорид → метилбензоат → N-бензилбензамид → дибензиламин

1) Реакция бензоилхлорида с метанолом:
$C_6H_5COCl + CH_3OH \rightarrow C_6H_5COOCH_3 + HCl$

2) Амидирование метилбензоата бензиламином при нагревании:
$C_6H_5COOCH_3 + C_6H_5CH_2NH_2 \xrightarrow{t} C_6H_5CONHCH_2C_6H_5 + CH_3OH$

3) Восстановление амида алюмогидридом лития:
$C_6H_5CONHCH_2C_6H_5 \xrightarrow{1. LiAlH_4} \xrightarrow{2. H_2O} C_6H_5CH_2NHCH_2C_6H_5$

Ответ: дибензиламин.

н) циклогексанон → адипиновая кислота → диметиладипинат → гександиол-1,6 → 1,6-дибромгексан → октандинитрил → 1,8-диаминооктан

1) Окисление циклогексанона сильным окислителем (например, азотной кислотой):
$C_6H_{10}O + 3[O] \xrightarrow{HNO_3, t} HOOC-(CH_2)_4-COOH$

2) Этерификация адипиновой кислоты метанолом:
$HOOC-(CH_2)_4-COOH + 2CH_3OH \xrightarrow{H^+, t} CH_3OOC-(CH_2)_4-COOCH_3 + 2H_2O$

3) Восстановление диэфира до диола с помощью алюмогидрида лития:
$CH_3OOC-(CH_2)_4-COOCH_3 \xrightarrow{1. LiAlH_4} \xrightarrow{2. H_2O} HO-(CH_2)_6-OH$

4) Замещение гидроксильных групп на бром с помощью бромоводородной кислоты:
$HO-(CH_2)_6-OH + 2HBr_{\text{конц.}} \xrightarrow{t} Br-(CH_2)_6-Br + 2H_2O$

5) Удлинение цепи на два атома углерода с помощью цианида натрия:
$Br-(CH_2)_6-Br + 2NaCN \rightarrow NC-(CH_2)_6-CN + 2NaBr$

6) Восстановление динитрила до диамина каталитическим гидрированием:
$NC-(CH_2)_6-CN + 4H_2 \xrightarrow{Ni, p, t} H_2N-(CH_2)_8-NH_2$

Ответ: 1,8-диаминооктан.

о) 1,2-дибромэтан → бутандинитрил → янтарная кислота → янтарный ангидрид → сукцинимид

1) Реакция 1,2-дибромэтана с цианидом натрия:
$BrCH_2CH_2Br + 2NaCN \rightarrow NC-CH_2CH_2-CN + 2NaBr$

2) Кислотный гидролиз бутандинитрила (сукцинонитрила):
$NC-CH_2CH_2-CN + 4H_2O + 2H^+ \xrightarrow{t} HOOC-CH_2CH_2-COOH + 2NH_4^+$

3) Внутримолекулярная дегидратация янтарной кислоты при нагревании:
$HOOC-CH_2CH_2-COOH \xrightarrow{t} C_4H_4O_3 + H_2O$

4) Реакция янтарного ангидрида с аммиаком при нагревании:
$C_4H_4O_3 + NH_3 \xrightarrow{t} C_4H_5NO_2 + H_2O$

Ответ: сукцинимид.

п) уксусная кислота → хлоруксусная кислота → метилхлорацетат → метилцианоацетат → цианоацетамид

1) α-Хлорирование уксусной кислоты (реакция Гелля-Фольгарда-Зелинского):
$CH_3COOH + Cl_2 \xrightarrow{P_{\text{красный}}} ClCH_2COOH + HCl$

2) Этерификация хлоруксусной кислоты метанолом:
$ClCH_2COOH + CH_3OH \xrightarrow{H^+, t} ClCH_2COOCH_3 + H_2O$

3) Нуклеофильное замещение хлора на цианогруппу:
$ClCH_2COOCH_3 + NaCN \rightarrow NCCH_2COOCH_3 + NaCl$

4) Амидирование метилцианоацетата аммиаком:
$NCCH_2COOCH_3 + NH_3 \rightarrow NCCH_2CONH_2 + CH_3OH$

Ответ: цианоацетамид.

р) бензилхлорид → фенилацетонитрил → фенилацетальдегид → 1-диметиламино-2-фенилэтан

1) Реакция бензилхлорида с цианидом натрия:
$C_6H_5CH_2Cl + NaCN \rightarrow C_6H_5CH_2CN + NaCl$

2) Частичное восстановление нитрила до альдегида с помощью DIBAL-H:
$C_6H_5CH_2CN \xrightarrow{1. DIBAL-H, -78^\circ C} \xrightarrow{2. H_3O^+} C_6H_5CH_2CHO$

3) Восстановительное аминирование фенилацетальдегида диметиламином:
$C_6H_5CH_2CHO + (CH_3)_2NH + H_2 \xrightarrow{Pd/C} C_6H_5CH_2CH_2N(CH_3)_2 + H_2O$

Ответ: 1-диметиламино-2-фенилэтан.