Номер 11, страница 202 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Готовимся к ЕГЭ. Глава 6. Классификация и взаимосвязь неорганических и органических веществ - номер 11, страница 202.

Условие.

11. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

пропионовая кислота $\xrightarrow{\text{Br}_2, \text{hv}}$ $\text{X}_1$ $\xrightarrow{\text{KOH(спирт. р-р)}}$ $\text{X}_2$ $\xrightarrow{\text{HCl(изб.)}}$ $\text{X}_3$ $\xrightarrow{\text{NH}_3\text{(изб.)}}$ $\text{X}_4$ $\xrightarrow{\text{NaOH, t}}$ $\text{X}_5.$

При написании уравнений реакций используйте структурные формулы органических веществ.

Решение.

Решение 2.

Решение

1. Пропионовая кислота $\xrightarrow{Br_2, h\nu}$ X₁

Первая реакция — это свободно-радикальное бромирование пропионовой кислоты под действием ультрафиолетового света ($h\nu$). Галогенирование в этих условиях преимущественно затрагивает $\alpha$-углеродный атом, который является наиболее реакционноспособным в данной молекуле (аналогично реакции Геля-Фольгарда-Зелинского, хотя катализатор не указан). В результате образуется 2-бромпропановая кислота ($X_1$).

$CH_3-CH_2-COOH + Br_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3-CH(Br)-COOH + HBr$

Ответ: $CH_3-CH_2-COOH + Br_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3-CH(Br)-COOH + HBr$

2. X₁ $\xrightarrow{KOH(спирт. р-р)}$ X₂

2-бромпропановая кислота ($X_1$) реагирует со спиртовым раствором гидроксида калия при нагревании. В этих условиях протекают две реакции: дегидрогалогенирование (отщепление HBr) с образованием двойной связи и нейтрализация карбоксильной группы щелочью. Образуется акрилат калия ($X_2$).

$CH_3-CH(Br)-COOH + 2KOH \xrightarrow{спирт. p-p, t} CH_2=CH-COOK + KBr + 2H_2O$

Ответ: $CH_3-CH(Br)-COOH + 2KOH \xrightarrow{спирт. p-p, t} CH_2=CH-COOK + KBr + 2H_2O$

3. X₂ $\xrightarrow{HCl(изб.)}$ Конечный продукт

Акрилат калия ($X_2$) обрабатывают избытком соляной кислоты. Сначала более сильная соляная кислота вытесняет более слабую акриловую кислоту из ее соли. Затем избыток HCl присоединяется к двойной связи акриловой кислоты. Из-за сильного электроноакцепторного влияния карбоксильной группы (-COOH) присоединение идет против правила Марковникова: протон ($H^+$) присоединяется к $\alpha$-углеродному атому, а хлорид-ион ($Cl^-$) — к $\beta$-атому.

$CH_2=CH-COOK + 2HCl(изб.) \rightarrow Cl-CH_2-CH_2-COOH + KCl$

Ответ: $CH_2=CH-COOK + 2HCl(изб.) \rightarrow Cl-CH_2-CH_2-COOH + KCl$

4. Пропионовая кислота $\rightarrow$ X₃ $\rightarrow$ X₄

Данная последовательность превращений описывает получение амида ($X_4$) из карбоновой кислоты. Для этого кислоту сначала нужно активировать, превратив в более реакционноспособное производное, например, в хлорангидрид ($X_3$) с помощью тионилхлорида ($SOCl_2$). Затем полученный хлорангидрид реагирует с избытком аммиака, образуя амид ($X_4$).

Получение X₃ (пропаноилхлорида):
$CH_3-CH_2-COOH + SOCl_2 \rightarrow CH_3-CH_2-COCl + SO_2\uparrow + HCl\uparrow$

Получение X₄ (пропанамида):
$CH_3-CH_2-COCl + 2NH_3(изб.) \rightarrow CH_3-CH_2-CONH_2 + NH_4Cl$

Ответ:
$CH_3-CH_2-COOH + SOCl_2 \rightarrow CH_3-CH_2-COCl + SO_2 + HCl$
$CH_3-CH_2-COCl + 2NH_3 \rightarrow CH_3-CH_2-CONH_2 + NH_4Cl$

5. X₄ $\rightarrow$ X₅

Последний этап — щелочной гидролиз пропанамида ($X_4$) при нагревании. Амидная группа гидролизуется до карбоксильной, которая в щелочной среде образует соль. В результате реакции образуется пропионат натрия ($X_5$) и выделяется аммиак.

$CH_3-CH_2-CONH_2 + NaOH \xrightarrow{t} CH_3-CH_2-COONa + NH_3\uparrow$

Ответ: $CH_3-CH_2-CONH_2 + NaOH \xrightarrow{t} CH_3-CH_2-COONa + NH_3\uparrow$