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. По схеме: циклопентен окисляется перманганатом калия в кислой среде с разрывом цикла по двойной связи, поэтому X1 — пентандиовая (глутаровая) кислота. Её переводят в динатриевую соль X2, сплавление которой со щёлочью даёт пропан (обе группы COONa отщепляются в виде карбоната). Нитрование пропана по Коновалову идёт преимущественно по вторичному атому углерода, значит X3 — 2-нитропропан, восстановление которого приводит к изопропиламину.
1) Окисление циклопентена: двойная связь разрывается, оба атома углерода при ней превращаются в карбоксильные группы.
5C5H8 (циклопентен) + 8KMnO4 + 12H2SO4 → 5HOOC-CH2-CH2-CH2-COOH + 8MnSO4 + 4K2SO4 + 12H2O
2) Нейтрализация обеих карбоксильных групп щёлочью даёт среднюю соль X2.
HOOC-CH2-CH2-CH2-COOH + 2NaOH → NaOOC-CH2-CH2-CH2-COONa + 2H2O
3) Сплавление соли с твёрдой щёлочью — двойное декарбоксилирование; углеродная цепь укорачивается с пяти атомов до трёх.
NaOOC-CH2-CH2-CH2-COONa + 2NaOH → (t°, сплавление) CH3-CH2-CH3 + 2Na2CO3
4) Реакция Коновалова: нитрогруппа встаёт преимущественно к менее гидрированному, то есть к вторичному атому углерода.
CH3-CH2-CH3 + HNO3 (разб.) → (t°) CH3-CH(NO2)-CH3 + H2O
5) Восстановление нитрогруппы до аминогруппы сохраняет положение заместителя у второго атома углерода.
CH3-CH(NO2)-CH3 + 3H2 → (кат., t°) CH3-CH(NH2)-CH3 + 2H2O
Проверка: в первом уравнении слева 25 атомов C, 64 атома H, 80 атомов O; справа 25 C, 64 H, 80 O — уравнение уравнено верно.
Ответ: X1 — пентандиовая (глутаровая) кислота, X2 — пентандиоат натрия, X3 — 2-нитропропан. Уравнения реакций:
5C5H8 (циклопентен) + 8KMnO4 + 12H2SO4 → 5HOOC-CH2-CH2-CH2-COOH + 8MnSO4 + 4K2SO4 + 12H2O
HOOC-CH2-CH2-CH2-COOH + 2NaOH → NaOOC-CH2-CH2-CH2-COONa + 2H2O
NaOOC-CH2-CH2-CH2-COONa + 2NaOH → (t°, сплавление) CH3-CH2-CH3 + 2Na2CO3
CH3-CH2-CH3 + HNO3 (разб.) → (t°) CH3-CH(NO2)-CH3 + H2O
CH3-CH(NO2)-CH3 + 3H2 → (кат., t°) CH3-CH(NH2)-CH3 + 2H2O
Источник: ФИПИ