Номер 6, страница 139, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

6. Приведите уравнения реакций синтеза из неорганических веществ следующих лекарств:

а) аспирина;

б) глицина;

в) тринитроглицерина.

а) аспирина

Решение:

Синтез аспирина (ацетилсалициловой кислоты) из неорганических веществ можно представить в виде следующей последовательности реакций. В качестве исходных неорганических веществ используются углерод, вода, водород, хлорид натрия (для получения $Cl_2$ и $NaOH$) и диоксид углерода.

1. Получение ацетилена из метана (метан синтезируется из углерода и водорода):

$2CH_4 \xrightarrow{1500^\circ C} C_2H_2 + 3H_2$

2. Тримеризация ацетилена в бензол (реакция Зелинского):

$3C_2H_2 \xrightarrow{C_{акт.}, 600^\circ C} C_6H_6$

3. Получение фенола из бензола через стадию образования хлорбензола:

$C_6H_6 + Cl_2 \xrightarrow{FeCl_3} C_6H_5Cl + HCl$

$C_6H_5Cl + 2NaOH \xrightarrow{t, p} C_6H_5ONa + NaCl + H_2O$

$C_6H_5ONa + HCl \rightarrow C_6H_5OH + NaCl$

4. Синтез салициловой кислоты из фенола (реакция Кольбе-Шмитта):

Сначала получают фенолят натрия:

$C_6H_5OH + NaOH \rightarrow C_6H_5ONa + H_2O$

Затем фенолят натрия вводят в реакцию с диоксидом углерода, получая салицилат натрия:

$C_6H_5ONa + CO_2 \xrightarrow{125^\circ C, 100\text{ атм}} o-HOC_6H_4COONa$

Подкисление салицилата натрия дает салициловую кислоту:

$2(o-HOC_6H_4COONa) + H_2SO_4 \rightarrow 2(o-HOC_6H_4COOH) + Na_2SO_4$

5. Получение уксусного ангидрида, необходимого для ацетилирования:

Гидратация ацетилена в ацетальдегид (реакция Кучерова):

$C_2H_2 + H_2o \xrightarrow{Hg^{2+}, H^+} CH_3CHO$

Окисление ацетальдегида в уксусную кислоту:

$CH_3CHo \xrightarrow{[O]} CH_3COOH$

Дегидратация уксусной кислоты с получением уксусного ангидрида:

$2CH_3COOH \xrightarrow{P_2O_5, t} (CH_3CO)_2o + H_2O$

6. Ацетилирование салициловой кислоты с получением аспирина:

$o-HOC_6H_4COOH + (CH_3CO)_2o \xrightarrow{H_3PO_4} o-CH_3COOC_6H_4COOH + CH_3COOH$

Ответ: Приведенная выше многостадийная схема реакций позволяет синтезировать аспирин (ацетилсалициловую кислоту), исходя из простых неорганических веществ.

Решение:

Синтез глицина (аминоуксусной кислоты) можно осуществить, начав с получения уксусной кислоты из неорганических реагентов (например, из карбида кальция и воды).

1. Получение ацетилена карбидным методом:

$CaC_2 + 2H_2o \rightarrow C_2H_2 + Ca(OH)_2$

2. Гидратация ацетилена в ацетальдегид (реакция Кучерова):

$C_2H_2 + H_2o \xrightarrow{Hg^{2+}, H^+} CH_3CHO$

3. Окисление ацетальдегида в уксусную кислоту:

$CH_3CHo \xrightarrow{[O]} CH_3COOH$ (в качестве окислителя можно использовать $KMnO_4$ или $K_2Cr_2O_7$)

4. Галогенирование уксусной кислоты в присутствии красного фосфора (реакция Гелля-Фольгарда-Зелинского):

$CH_3COOH + Cl_2 \xrightarrow{P_{красный}} Cl-CH_2-COOH + HCl$

5. Амминирование хлоруксусной кислоты избытком аммиака с получением глицина. Аммиак получают по процессу Габера-Боша из азота и водорода.

$Cl-CH_2-COOH + 2NH_3 \rightarrow H_2N-CH_2-COOH + NH_4Cl$

Ответ: Синтез глицина из неорганических веществ осуществлен в 5 стадий через получение уксусной кислоты, ее последующее хлорирование и амминирование.

Решение:

Синтез тринитроглицерина (глицерилтринитрата) требует предварительного получения глицерина (пропан-1,2,3-триола) из неорганических веществ.

1. Получение пропена. Для этого сначала из неорганических веществ (углерода, водорода, хлора) получают ацетилен и хлорметан:

$C + 2H_2 \rightarrow CH_4$; $2CH_4 \rightarrow C_2H_2 + 3H_2$ (получение ацетилена)

$CH_4 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3Cl + HCl$ (получение хлорметана)

Далее удлиняют углеродную цепь:

$C_2H_2 + NaNH_2 \rightarrow HC\equiv CNa + NH_3$

$HC\equiv CNa + CH_3Cl \rightarrow CH_3-C\equiv CH + NaCl$ (пропин)

Гидрирование пропина до пропена:

$CH_3-C\equiv CH + H_2 \xrightarrow{Pd/BaSO_4} CH_3-CH=CH_2$ (пропен)

2. Синтез глицерина из пропена через аллиловый спирт:

Высокотемпературное хлорирование пропена с получением аллилхлорида:

$CH_3-CH=CH_2 + Cl_2 \xrightarrow{500^\circ C} Cl-CH_2-CH=CH_2 + HCl$

Щелочной гидролиз аллилхлорида до аллилового спирта:

$Cl-CH_2-CH=CH_2 + NaOH(aq) \rightarrow HO-CH_2-CH=CH_2 + NaCl$

Присоединение хлорноватистой кислоты (из $Cl_2$ и $H_2O$) к аллиловому спирту:

$HO-CH_2-CH=CH_2 + HOCl \rightarrow HO-CH_2-CHCl-CH_2OH$ (хлоргидрин глицерина)

Гидролиз хлоргидрина глицерина с получением глицерина:

$HO-CH_2-CHCl-CH_2OH + NaOH(aq) \rightarrow HO-CH_2-CH(OH)-CH_2OH + NaCl$

3. Нитрование глицерина для получения тринитроглицерина. Азотную и серную кислоты получают промышленными способами из неорганических веществ.

$CH_2(OH)-CH(OH)-CH_2(OH) + 3HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4} CH_2(ONO_2)-CH(ONO_2)-CH_2(ONO_2) + 3H_2O$

Ответ: Тринитроглицерин синтезируется из неорганических веществ путем многостадийного синтеза пропена, его превращения в глицерин и последующего нитрования глицерина нитрующей смесью.