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: 1-бромбутан → X1 → (HBr) 2-бромбутан → (Na) X2 → X3 → (KMnO4, H2SO4, t°) бензол-1,2-дикарбоновая (фталевая) кислота. Разберём её по стрелкам.
- 1-Бромбутан со спиртовым раствором щёлочи при нагревании отщепляет HBr (реакция элиминирования). X1 — бутен-1. Условие «спиртовой раствор» здесь решающее: водный раствор KOH дал бы бутанол-1, а не алкен.
- Присоединение HBr к бутену-1 идёт по правилу Марковникова — бром становится к менее гидрированному атому углерода, получается 2-бромбутан. Это подтверждает, что X1 выбран верно.
- 2-Бромбутан с натрием — реакция Вюрца: два бутильных остатка соединяются вторичными атомами углерода. X2 — 3,4-диметилгексан.
- Дегидроциклизация 3,4-диметилгексана над Cr2O3 при нагревании: шесть атомов главной цепи замыкаются в бензольное кольцо, две метильные группы остаются соседними. X3 — 1,2-диметилбензол (орто-ксилол). Взаимное расположение метильных групп задано конечным продуктом: в фталевой кислоте карбоксильные группы стоят в положениях 1 и 2.
- Перманганат калия в кислой среде при нагревании окисляет обе боковые цепи до карбоксильных групп — получается фталевая кислота.
Уравнения реакций:
1) CH3-CH2-CH2-CH2Br + KOH (спиртовой р-р) → (t°) CH3-CH2-CH=CH2 + KBr + H2O
2) CH3-CH2-CH=CH2 + HBr → CH3-CH2-CHBr-CH3
3) 2CH3-CH2-CHBr-CH3 + 2Na → CH3-CH2-CH(CH3)-CH(CH3)-CH2-CH3 + 2NaBr
4) CH3-CH2-CH(CH3)-CH(CH3)-CH2-CH3 → (Cr2O3, t°) о-C6H4(CH3)2 + 4H2
5) 5о-C6H4(CH3)2 + 12KMnO4 + 18H2SO4 → (t°) 5о-C6H4(COOH)2 + 12MnSO4 + 6K2SO4 + 28H2O
Проверка пятого уравнения. Каждая группа CH3 при переходе в COOH отдаёт 6 электронов, в молекуле их две, то есть 12 электронов; марганец принимает 5 электронов (Mn+7 → Mn+2). Наименьшее общее кратное: 5·12 = 60 = 12·5, отсюда коэффициенты 5 и 12. По кислороду: слева 12·4 + 18·4 = 120, справа 5·4 + 12·4 + 6·4 + 28 = 120. По водороду: слева 5·10 + 18·2 = 86, справа 5·6 + 28·2 = 86.
Ответ: X1 — бутен-1 CH3-CH2-CH=CH2; X2 — 3,4-диметилгексан; X3 — орто-ксилол о-C6H4(CH3)2. Пять уравнений реакций приведены выше.
Источник: ФИПИ