Задание №32 — Основы органической химии
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
При написании уравнений реакций указывайте преимущественно образующиеся продукты, используйте структурные формулы органических веществ.
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение. Схема превращений: н-октан → (Pt) X1 → 1-этил-4-нитробензол → X2 → X3 → (H2, кат.) этиловый эфир 4-аминобензойной кислоты. Каталитический риформинг октана — дегидроциклизация — даёт ароматический углеводород с тем же числом атомов углерода, то есть X1 — этилбензол. Нитрование этилбензола идёт преимущественно в пара-положение (алкильная группа — ориентант первого рода), что и показано в схеме. Конечный продукт — сложный эфир 4-аминобензойной кислоты, а последняя стадия лишь восстанавливает нитрогруппу, поэтому X3 — этиловый эфир 4-нитробензойной кислоты, а X2 — сама 4-нитробензойная кислота, получаемая жёстким окислением этильной группы (боковая цепь окисляется до COOH, лишний атом углерода уходит в виде CO2).
Уравнения реакций.
1) Дегидроциклизация (ароматизация) алкана.
CH3-(CH2)6-CH3 → (Pt, t°) C6H5-CH2-CH3 + 4H2
2) Нитрование ароматического кольца; алкильная группа направляет в пара-положение.
C6H5-CH2-CH3 + HNO3 → (конц. H2SO4, t°) п-O2N-C6H4-CH2-CH3 + H2O
3) Окисление боковой цепи подкисленным перманганатом до карбоксильной группы.
5 п-O2N-C6H4-CH2-CH3 + 12KMnO4 + 18H2SO4 → (t°) 5 п-O2N-C6H4-COOH + 5CO2↑ + 12MnSO4 + 6K2SO4 + 28H2O
4) Этерификация кислоты этанолом.
п-O2N-C6H4-COOH + CH3-CH2-OH ⇄ (конц. H2SO4, t°) п-O2N-C6H4-COO-CH2-CH3 + H2O
5) Каталитическое восстановление нитрогруппы до аминогруппы.
п-O2N-C6H4-COO-CH2-CH3 + 3H2 → (Ni, t°) п-H2N-C6H4-COO-CH2-CH3 + 2H2O
Проверка. в третьем уравнении слева 40 атомов C, 81 H, 5 N, 130 O, 12 K, 12 Mn, 18 S; справа 5·7 + 5 = 40 атомов C, 5·5 + 28·2 = 81 H, 5 N, 5·4 + 5·2 + 12·4 + 6·4 + 28 = 130 O, 12 K, 12 Mn, 12 + 6 = 18 S — сходится. Множители 5 и 12 следуют из того, что этильная группа отдаёт 12 электронов, а Mn(+7) принимает 5.
Ответ: X1 — этилбензол C6H5-CH2-CH3; X2 — 4-нитробензойная кислота п-O2N-C6H4-COOH; X3 — этиловый эфир 4-нитробензойной кислоты п-O2N-C6H4-COO-CH2-CH3. Пять уравнений приведены выше.
Источник: ФИПИ