ГДЗ по химии, 10 класс, Еремин, номер 48.7: Химические свойства и методы получения карбонильных соединений

Рассмотрим последовательность: C₃H₈→C₃H₆→ пропанол-2 → ацетон → бромацетон → 1-гидроксиизопропанон-2.

• Дегидрирование пропана: При нагревании с катализатором (Ni, Pt) из пропана образуется пропилен (пропен).
C₃H₈t^°,NiC₃H₆+H₂
• Гидратация пропена: Присоединение воды к пропену идёт по правилу Марковникова, образуя вторичный спирт — пропанол-2.
CH₃-CH=CH₂+H₂OH⁺CH₃-CH(OH)-CH₃
• Окисление пропанола-2: Вторичные спирты окисляются до кетонов. В качестве окислителя можно использовать CuO при нагревании или KMnO₄.
CH₃-CH(OH)-CH₃+CuOt^°CH₃-CO-CH₃+Cu+H₂O (Продукт — ацетон, пропанон).
• Бромирование ацетона: Реакция замещения в метильной группе под действием брома в кислой среде или при освещении. Образуется монобромпроизводное — бромацетон (1-бромпропанон-2).
CH₃-CO-CH₃+Br₂→CH₂Br-CO-CH₃+HBr
• Гидролиз бромацетона: Замещение атома брома на гидроксильную группу водным раствором щёлочи. Продукт — 1-гидроксиизопропанон-2 (или 1-гидроксиацетон).
CH₂Br-CO-CH₃+NaOH_(водн.) →HO-CH₂-CO-CH₃+NaBr

Цепочка: бензол CH₃COCl,AlCl₃AH_2,NiBPCl₅CNaD.

• Реакция Фриделя–Крафтса (ацилирование): Бензол реагирует с хлорангидридом уксусной кислоты в присутствии катализатора AlCl₃. Образуется ацетофенон (A).
C₆H₆+CH₃COClAlCl₃C₆H₅-CO-CH₃+HCl (A — ацетофенон).
• Каталитическое гидрирование: Карбонильная группа кетона восстанавливается до вторичного спирта. Ацетофенон переходит в 1-фенилэтанол (B).
C₆H₅-CO-CH₃+H₂Ni,t^°C₆H₅-CH(OH)-CH₃ (B — 1-фенилэтанол).
• Хлорирование спирта: Действие пентахлорида фосфора PCl₅ приводит к замещению группы -OH на атом хлора. Образуется 1-хлор-1-фенилэтан (C).
C₆H₅-CH(OH)-CH₃+PCl₅→C₆H₅-CH(Cl)-CH₃+POCl₃+HCl (C — 1-хлор-1-фенилэтан).
• Реакция Вюрца: Взаимодействие галогеналкана с металлическим натрием ведёт к удлинению углеродной цепи. Две молекулы C соединяются, образуя димер (D).
2C₆H₅-CH(Cl)-CH₃+2Na→C₆H₅-CH(CH₃)-CH(CH₃)-C₆H₅+2NaCl (D — 2,3-дифенилбутан).

Условие описывает путь: бензол → толуол → бензилиденхлорид → бензальдегид → бензиловый спирт.

• Алкилирование бензола: Получение толуола реакцией Фриделя–Крафтса с хлорметаном.
C₆H₆+CH₃ClAlCl₃C₆H₅-CH₃+HCl
• Хлорирование боковой цепи: Для получения бензилиденхлорида (дихлорметилбензола) необходимо глубокое хлорирование метильной группы при высокой температуре или УФ-облучении. Сначала образуется бензилхлорид, затем бензилиденхлорид.
C₆H₅-CH₃+Cl₂hνC₆H₅-CH₂Cl+HCl C₆H₅-CH₂Cl+Cl₂hνC₆H₅-CHCl₂+HCl (Промежуточный продукт — бензилиденхлорид).
• Гидролиз бензилиденхлорида: Гем-дигалогениды при гидролизе образуют неустойчивые диолы, которые теряют воду, превращаясь в альдегиды. Так получается бензальдегид.
C₆H₅-CHCl₂+2H₂O→[C₆H₅-CH(OH)₂]+2HCl→C₆H₅-CHO+H₂O Итоговое уравнение:C₆H₅-CHCl₂+H₂O→C₆H₅-CHO+2HCl
• Восстановление бензальдегида: Альдегиды легко восстанавливаются до первичных спиртов. Можно использовать гидрирование или реакцию с LiAlH₄, но в школьном курсе чаще приводят восстановление водородом.
C₆H₅-CHO+H₂Ni,t^°C₆H₅-CH₂OH (Продукт — бензиловый спирт).

Цепочка: этан → бромэтан KOH, спирт,t^° X₁→ этаналь →X₂→ дивинил.

• Бромирование этана: Реакция радикального замещения.
C₂H₆+Br₂hνC₂H₅Br+HBr
• Дегидрогалогенирование: Спиртовой раствор щёлочи вызывает отщепление бромоводорода от бромэтана, образуя этилен (X₁).
C₂H₅Br+KOH_(спирт) t^°C₂H₄+KBr+H₂O (X₁ — этилен).
• Гидратация этилена: Присоединение воды к этилену даёт этанол, который затем нужно окислить до этаналя. Однако в схеме стоит стрелка прямо к этаналю. Обычно это двухстадийный процесс: гидратация -> окисление. Или прямое окисление этилена (метод Вакера), но в школе чаще пишут через спирт. Допустим, мы получили этанол и окислили его.
C₂H₄+H₂OH⁺C₂H₅OH C₂H₅OH+CuOt^°CH₃CHO+Cu+H₂O (Продукт — этаналь).
• Получение X₂: Чтобы получить дивинил (бутадиен-1,3) из этаналя, используют реакцию альдольной конденсации. Две молекулы этаналя соединяются, образуя 3-гидроксибутаналь (альдол), который затем дегидратируется до кротонового альдегида, а далее восстанавливается до бутандиола-1,4 и дегидрируется. Но есть более короткий путь через ацетилен или специфические реакции. Давайте посмотрим на стандартную школьную цепочку «этаналь -> ... -> дивинил». Часто X₂ — это продукт конденсации или промежуточное соединение. Если следовать классике Лебедева, дивинил получают из этанола. Здесь же исходник — этаналь. Возможный вариант: альдольная конденсация этаналя дает CH₃-CH(OH)-CH₂-CHO. Восстановление до диола CH₃-CH(OH)-CH₂-CH₂OH? Нет, это сложно.
  Давайте пересмотрим логику. Возможно, X₂ — это ацетилен? Нет, из этаналя ацетилен не делают напрямую.
  Часто в таких задачах подразумевается получение этина из этаналя через дегалогенирование? Нет.
  Рассмотрим альтернативу: Этаналь → Уксусная кислота → ... нет.
  Вернемся к реакции Лебедева: 2C₂H₅OH→CH₂=CH-CH=CH₂+2H₂O. Но у нас этаналь.
  Можно восстановить этаналь до этанола, а потом провести реакцию Лебедева. Тогда X₂ — это этанол? Но схема говорит: этаналь →X₂→ дивинил. Если X₂ — этанол, то реакция восстановления:
CH₃CHO+H₂NiC₂H₅OH Затем дегидрирование/конденсация:2C₂H₅OHZnO-Al₂O_3,t^°CH₂=CH-CH=CH₂+2H₂O Это наиболее логичный школьный путь, если считать, что этап «получение этаналя» уже завершен, а дальше идет обратный ход к спирту для синтеза дивинила. Хотя это выглядит как лишний шаг, другие пути из этаналя в дивинил в рамках программы 10 класса менее очевидны без сложных многостадийных синтезов.