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: бромэтан → этилбензол → (KMnO4, H2SO4, t°) X1 → X2 → (NaOH р-р) 3-нитробензоат натрия → нитробензол. Этилбензол получают алкилированием бензола бромэтаном в присутствии катализатора Фриделя — Крафтса. Горячий подкисленный перманганат окисляет боковую цепь до карбоксильной группы, значит X1 — бензойная кислота. Конечная соль содержит нитрогруппу в мета-положении: карбоксильная группа — ориентант второго рода, поэтому нитрование бензойной кислоты даёт именно 3-нитробензойную кислоту, то есть X2. Раствор щёлочи переводит её в соль, а сплавление соли со щёлочью отщепляет CO2 и даёт нитробензол.
Уравнения реакций.
1) Алкилирование бензола галогеналканом (реакция Фриделя — Крафтса).
C6H6 + CH3-CH2-Br → (AlBr3) C6H5-CH2-CH3 + HBr
2) Жёсткое окисление боковой цепи: остаётся один атом углерода в виде COOH.
5C6H5-CH2-CH3 + 12KMnO4 + 18H2SO4 → (t°) 5C6H5-COOH + 5CO2↑ + 12MnSO4 + 6K2SO4 + 28H2O
3) Нитрование; группа COOH направляет заместитель в мета-положение.
C6H5-COOH + HNO3 → (конц. H2SO4, t°) м-O2N-C6H4-COOH + H2O
4) Нейтрализация кислоты раствором щёлочи.
м-O2N-C6H4-COOH + NaOH → м-O2N-C6H4-COONa + H2O
5) Декарбоксилирование при сплавлении соли со щёлочью.
м-O2N-C6H4-COONa + NaOH → (t°, сплавление) C6H5-NO2 + Na2CO3
Проверка. во втором уравнении слева 40 атомов C, 86 H, 120 O, 12 K, 12 Mn, 18 S; справа 5·7 + 5 = 40 атомов C, 5·6 + 28·2 = 86 H, 5·2 + 5·2 + 12·4 + 6·4 + 28 = 120 O, 12 K, 12 Mn, 12 + 6 = 18 S — сходится. Мета-ориентация в третьем уравнении задана самой схемой: в конечной соли нитрогруппа стоит в положении 3.
Ответ: X1 — бензойная кислота C6H5-COOH; X2 — 3-нитробензойная кислота м-O2N-C6H4-COOH. Пять уравнений приведены выше.
Источник: ФИПИ