Задание №32 — Основы органической химии

Задание №32

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

4-хлортолуол $\rightarrow$ $\rightarrow_{F e C l_{3}}^{1 м o л ь C l_{2}} X_{1} \rightarrow_{H_{2} S O_{4}}^{и з б . K M n O_{4}} X_{2} \rightarrow$

$\overset{и з б . N a H C O_{3}}{\rightarrow} X_{3 } \overset{и з б . C H_{3} I}{\rightarrow} X_{4}$

При написании уравнений реакций используйте структурные формулы органических веществ.

Ваше решениедо 5 баллов

Запишите решение задачи...

Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям

Решение. Из 4-хлортолуола реакцией Вюрца — Фиттига получают 1,4-диметилбензол (п-ксилол). Один моль хлора в присутствии FeCl₃ идёт в кольцо: обе метильные группы — ориентанты первого рода, поэтому X₁ — 2-хлор-1,4-диметилбензол. Избыток перманганата в кислой среде окисляет обе боковые цепи до карбоксильных групп (X₂), избыток гидрокарбоната даёт двузамещённую соль X₃, а избыток иодметана — полный сложный эфир X₄.

1) Реакция Вюрца — Фиттига: вместо атома хлора в кольцо встаёт метильная группа, в пара-положение к уже имеющейся.
CH₃-C₆H₄-Cl (4-хлортолуол) + CH₃Cl + 2Na → CH₃-C₆H₄-CH₃ (1,4-диметилбензол) + 2NaCl

2) Хлорирование в присутствии FeCl₃ идёт в кольцо, в орто-положение к одной из метильных групп.
CH₃-C₆H₄-CH₃ + Cl₂ → (FeCl₃) CH₃-C₆H₃(Cl)-CH₃ (2-хлор-1,4-диметилбензол) + HCl

3) Избыток перманганата окисляет обе метильные группы до карбоксильных; атом хлора в кольце остаётся на месте.
5CH₃-C₆H₃(Cl)-CH₃ + 12KMnO₄ + 18H₂SO₄ → 5HOOC-C₆H₃(Cl)-COOH + 12MnSO₄ + 6K₂SO₄ + 28H₂O

4) Карбоновые кислоты сильнее угольной, поэтому вытесняют из гидрокарбоната углекислый газ; избыток соли нейтрализует обе группы COOH.
HOOC-C₆H₃(Cl)-COOH + 2NaHCO₃ → NaOOC-C₆H₃(Cl)-COONa + 2CO₂↑ + 2H₂O

5) Избыток иодметана алкилирует обе карбоксилатные группы — получается диметиловый эфир.
NaOOC-C₆H₃(Cl)-COONa + 2CH₃I → CH₃-OOC-C₆H₃(Cl)-COO-CH₃ + 2NaI

Проверка: в третьем уравнении слева 40 C, 81 H, 120 O, 18 S, 12 K, 12 Mn, 5 Cl; справа 40 C, 25 H в кислоте и 56 H в воде — 81 H, и 120 O.

Ответ: X₁ — 2-хлор-1,4-диметилбензол, X₂ — 2-хлорбензол-1,4-дикарбоновая кислота, X₃ — её динатриевая соль, X₄ — её диметиловый эфир. Уравнения реакций:
CH₃-C₆H₄-Cl (4-хлортолуол) + CH₃Cl + 2Na → CH₃-C₆H₄-CH₃ (1,4-диметилбензол) + 2NaCl
CH₃-C₆H₄-CH₃ + Cl₂ → (FeCl₃) CH₃-C₆H₃(Cl)-CH₃ (2-хлор-1,4-диметилбензол) + HCl
5CH₃-C₆H₃(Cl)-CH₃ + 12KMnO₄ + 18H₂SO₄ → 5HOOC-C₆H₃(Cl)-COOH + 12MnSO₄ + 6K₂SO₄ + 28H₂O
HOOC-C₆H₃(Cl)-COOH + 2NaHCO₃ → NaOOC-C₆H₃(Cl)-COONa + 2CO₂↑ + 2H₂O
NaOOC-C₆H₃(Cl)-COONa + 2CH₃I → CH₃-OOC-C₆H₃(Cl)-COO-CH₃ + 2NaI

Источник: ФИПИ

НазадЗадание №32Далее