Задание №32 — Основы органической химии

Решение. Чтобы из этилбензола получить стирол, боковую цепь сначала бромируют по α-положению (X₁), затем отщепляют HBr спиртовой щёлочью. Жёсткое окисление стирола даёт X₂ — бензойную кислоту, её нитрование — X₃ — 3-нитробензойную кислоту, а этерификация метанолом — указанный в схеме эфир.

1) На свету бром замещает водород в боковой цепи, причём преимущественно у α-атома углерода (соседнего с кольцом): X₁ — (1-бромэтил)бензол.
C₆H₅–CH₂–CH₃ + Br₂ → (hv) C₆H₅–CHBr–CH₃ + HBr

2) Спиртовой раствор щёлочи отщепляет HBr, образуется стирол. В водном растворе получился бы спирт.
C₆H₅–CHBr–CH₃ + KOH (спирт. р-р) → (t°) C₆H₅–CH=CH₂ + KBr + H₂O

3) Жёсткое окисление разрывает двойную связь: связанный с кольцом атом углерода даёт карбоксильную группу (X₂ — бензойная кислота), концевая группа =CH₂ — CO₂.
C₆H₅–CH=CH₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → (t°) C₆H₅–COOH + CO₂↑ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 4H₂O

4) Карбоксильная группа — заместитель II рода, поэтому нитрогруппа встаёт в мета-положение: X₃ — 3-нитробензойная кислота.
C₆H₅–COOH + HNO₃ → (H₂SO₄ конц., t°) м-O₂N–C₆H₄–COOH + H₂O

5) Этерификация метанолом в присутствии серной кислоты даёт метиловый эфир 3-нитробензойной кислоты.
м-O₂N–C₆H₄–COOH + CH₃OH ⇄ (H₂SO₄ конц., t°) м-O₂N–C₆H₄–COO–CH₃ + H₂O

Проверка: в третьем уравнении углерод 8 = 7 + 1; сера 3 = 2 + 1; водород 8 + 6 = 6 + 8 = 14; кислород 8 + 12 = 2 + 2 + 8 + 4 + 4 = 20.

Ответ: пять уравнений схемы:
C₆H₅–CH₂–CH₃ + Br₂ → (hv) C₆H₅–CHBr–CH₃ + HBr
C₆H₅–CHBr–CH₃ + KOH (спирт. р-р) → (t°) C₆H₅–CH=CH₂ + KBr + H₂O
C₆H₅–CH=CH₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → (t°) C₆H₅–COOH + CO₂↑ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 4H₂O
C₆H₅–COOH + HNO₃ → (H₂SO₄ конц., t°) м-O₂N–C₆H₄–COOH + H₂O
м-O₂N–C₆H₄–COOH + CH₃OH ⇄ (H₂SO₄ конц., t°) м-O₂N–C₆H₄–COO–CH₃ + H₂O

Источник: ФИПИ