Номер 5, страница 437 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 86. Источники химической информации. Глава 10. Химия в современной науке - номер 5, страница 437.

Условие.

5. Используя бумажные или электронные ресурсы, найдите методики синтеза диметилсульфоксида и витамина $B_6$ (пиридоксина).

Решение.

Решение 2.

Методики синтеза диметилсульфоксида

Диметилсульфоксид (ДМСО), $(CH_3)_2SO$, является важным апротонным полярным растворителем. В промышленности его получают путем окисления диметилсульфида (ДМС), $(CH_3)_2S$.

Основной промышленный метод — каталитическое окисление диметилсульфида кислородом воздуха в присутствии оксидов азота ($NO_x$). Диметилсульфид, в свою очередь, является побочным продуктом сульфатной варки целлюлозы (крафт-процесс).

Процесс протекает в две стадии:

1. Окисление диметилсульфида диоксидом азота ($NO_2$):
   $(CH_3)_2S + NO_2 \rightarrow (CH_3)_2SO + NO$
2. Регенерация катализатора (диоксида азота) путем окисления оксида азота ($NO$) кислородом воздуха:
   $2NO + O_2 \rightarrow 2NO_2$

Суммарное уравнение реакции выглядит следующим образом:
$2(CH_3)_2S + O_2 \xrightarrow{NO_x} 2(CH_3)_2SO$

Этот процесс может осуществляться как в газовой, так и в жидкой фазе. Он является высокоэффективным и позволяет получать ДМСО в больших объемах.

Другим, более чистым, но и более дорогим методом является окисление диметилсульфида пероксидом водорода ($H_2O_2$):
$(CH_3)_2S + H_2O_2 \rightarrow (CH_3)_2SO + H_2O$

Этот метод часто используется для получения ДМСО высокой чистоты, предназначенного для фармацевтических целей.

Ответ: Основной промышленный метод синтеза диметилсульфоксида — это каталитическое окисление диметилсульфида кислородом воздуха в присутствии оксидов азота. Также используется окисление диметилсульфида пероксидом водорода для получения продукта высокой чистоты.

Методики синтеза витамина B₆ (пиридоксина)

Витамин B₆ (пиридоксин) представляет собой производное пиридина сложной структуры. Его синтез — это многостадийный процесс, для которого разработано несколько различных подходов. Одним из наиболее известных и эффективных является синтез на основе реакции Дильса-Альдера с использованием оксазолов.

Оксазольный метод синтеза:

Этот метод основан на реакции [4+2]-циклоприсоединения (реакция Дильса-Альдера) между производным оксазола (выступающим в роли диена) и алкеном (диенофилом).

1. Реакция Дильса-Альдера. В качестве диена используют замещенный оксазол, например, 4-метил-5-этоксиоксазол. В качестве диенофила — алкен с электроноакцепторными группами, например, диэтилфумарат или малеиновый ангидрид.
2. Ароматизация. В результате реакции образуется нестабильный бициклический аддукт (продукт циклоприсоединения). Этот аддукт легко теряет молекулу воды или спирта (в случае 5-этоксиоксазола отщепляется этанол), что приводит к образованию ароматического пиридинового кольца.
3. Модификация боковых цепей. Полученное производное пиридина подвергают дальнейшим химическим превращениям для получения целевой структуры пиридоксина. Например, сложноэфирные группы восстанавливают до гидроксиметильных групп ($–CH_2OH$).

Схематично этот процесс можно представить так:
4-метил-5-этоксиоксазол + диенофил $ \rightarrow $ [Промежуточный аддукт] $ \xrightarrow{-C_2H_5OH} $ Производное пиридина $ \rightarrow $ Пиридоксин

Существуют и другие методы синтеза пиридоксина. Например, исторически первый синтез, осуществленный Харрисом и Фолькерсом в 1939 году, был основан на конденсации этоксиацетилацетона и цианамида с последующими превращениями. Разнообразие методов позволяет выбирать оптимальный путь в зависимости от доступности исходных веществ и требуемого масштаба производства.

Ответ: Один из ключевых современных методов синтеза витамина B₆ (пиридоксина) — это оксазольный метод, основанный на реакции Дильса-Альдера между производным оксазола и диенофилом с последующей ароматизацией и модификацией боковых групп для построения целевой молекулы.