Номер 3, страница 70 - гдз по химии 10 класс учебник Габриелян, Остроумов

3. Для получения 2,4,6-трихлорфенола из бензола необходимо провести многостадийный синтез. Прямое хлорирование бензола с последующим введением гидроксильной группы не является оптимальным путем, так как хлор является ориентантом первого рода, но дезактивирует кольцо, а последующее введение -OH группы в кольцо, содержащее три атома хлора, затруднено. Более рациональный путь — сначала получить фенол из бензола, а затем провести его хлорирование. Гидроксильная группа в феноле является сильным активатором бензольного кольца и ориентантом первого рода, направляя заместители в орто- и пара-положения (положения 2, 4, 6), что позволяет легко и селективно получить целевой продукт.

Решение

Синтез можно осуществить в две основные стадии: получение фенола из бензола и последующее хлорирование фенола.

Стадия I. Получение фенола из бензола

Классический лабораторный способ получения фенола из бензола включает следующую последовательность реакций:

1. Нитрование бензола с помощью нитрующей смеси (смесь концентрированных серной и азотной кислот) для получения нитробензола.

$C_6H_6 + HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4, 50-60^\circ C} C_6H_5NO_2 + H_2O$

2. Восстановление нитробензола до анилина. Чаще всего для этого используют реакцию Зинина — восстановление железом или оловом в соляной кислоте.

$C_6H_5NO_2 + 3Fe + 6HCl \rightarrow C_6H_5NH_2 + 3FeCl_2 + 2H_2O$

3. Диазотирование анилина. Получение соли диазония путем реакции анилина с нитритом натрия в кислой среде при низкой температуре (0–5 °C).

$C_6H_5NH_2 + NaNO_2 + 2HCl \xrightarrow{0-5^\circ C} [C_6H_5N_2]^+Cl^- + NaCl + 2H_2O$

4. Гидролиз соли диазония. При нагревании водного раствора хлорида бензолдиазония диазогруппа замещается на гидроксильную группу, образуя фенол.

$[C_6H_5N_2]^+Cl^- + H_2O \xrightarrow{t^\circ} C_6H_5OH + N_2 \uparrow + HCl$

Стадия II. Хлорирование фенола

Полученный фенол вводят в реакцию с избытком хлора (например, пропуская газообразный хлор через раствор фенола или используя хлорную воду). Благодаря сильному активирующему действию гидроксильной группы, замещение происходит сразу по трем положениям: двум орто- и одному пара-, с образованием 2,4,6-трихлорфенола.

$C_6H_5OH + 3Cl_2 \rightarrow C_6H_2Cl_3OH + 3HCl$

Ответ:

Способ получения 2,4,6-трихлорфенола из бензола включает следующие реакции:

1. $C_6H_6 + HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4} C_6H_5NO_2 + H_2O$

2. $C_6H_5NO_2 + 3Fe + 6HCl \rightarrow C_6H_5NH_2 + 3FeCl_2 + 2H_2O$

3. $C_6H_5NH_2 + NaNO_2 + 2HCl \xrightarrow{0-5^\circ C} [C_6H_5N_2]^+Cl^- + NaCl + 2H_2O$

4. $[C_6H_5N_2]^+Cl^- + H_2O \xrightarrow{t^\circ} C_6H_5OH + N_2 + HCl$

5. $C_6H_5OH + 3Cl_2 \rightarrow C_6H_2Cl_3OH + 3HCl$