ГДЗ по химии, 10 класс, Еремин, номер 60.7: Химические свойства моносахаридов

Глюкоза существует преимущественно в циклической форме (пираноза), содержащей пять гидроксильных групп (-OH). Реакции с галогенангидридами кислот или алкилгалогенидами в присутствии оснований (или при специфических условиях) приводят к образованию сложных эфиров.

В условии пункта а) указан йодметан (CH₃I). В школьном курсе химии прямая реакция спиртов с алкилгалогенидами для получения простых эфиров обычно требует сильных оснований (синтез по Уильямсону) и чаще применяется для фенолов или одноатомных спиртов. Однако, если трактовать задание как получение метиловых эфиров (простых эфиров) или, что более вероятно для темы «Химические свойства», имеется в виду реакция этерификации, то нужно внимательно посмотреть на пункт б).

Пункт б) указывает на «хлорацетат уксусной кислоты». Это название содержит ошибку или неточность формулировки учебника. Скорее всего, подразумевается хлоруксусная кислота (ClCH₂COOH) или её производное, либо же это опечатка вместо уксусного ангидрида или хлористого ацетила . Но давайте посмотрим на стандартные реакции глюкозы:

• С избытком уксусного ангидрида (CH₃CO)₂O образуется пентаацетат глюкозы.
• С избытком йодистого метила CH₃I в присутствии оксида серебра Ag₂O образуются метиловые эфиры (простые эфиры).

Однако, фраза «хлорацетат уксусной кислоты» химически некорректна. Вероятнее всего, в пункте б) имелась в виду реакция с хлоруксусной кислотой или, что более распространено в задачах на «полную этерификацию», речь шла об уксусном ангидриде , но слово «хлор» попало туда ошибочно, либо это реакция с хлористым ацетилом CH₃COCl.

Давайте разберем наиболее вероятный смысл задания для 10 класса:

а) Глюкоза + избыток йодметана (CH₃I). Эта реакция идет по механизму образования простых эфиров (метиловых). Для этого обычно требуется основание или катализатор, но в рамках школьной программы иногда упрощают до записи продукта — пентаметилового эфира глюкозы (если рассматривать открытую форму или полную замену OH на OMe).

б) Глюкоза + избыток ... Если здесь опечатка и имелся в виду уксусный ангидрид или хлористый ацетил , то образуется сложный эфир — пентаацетат глюкозы.

Но есть другой вариант: возможно, под «хлорацетатом» подразумевается соль хлоруксусной кислоты? Нет, она не реагирует напрямую с алкоголями без активации.

Рассмотрим буквальное прочтение с учетом возможных опечаток в источнике. Часто путают названия. Допустим, в пункте б) имелась в виду реакция с уксусным ангидридом (так как это классическая реакция на все группы -OH). А в пункте а) — с йодистым метилом .

Запишем уравнения для полного замещения всех 5 гидроксильных групп.

Реакция алкилирования гидроксильных групп. Продуктом является пентаметиловый эфир глюкозы (простой эфир). Формула глюкозы в циклической форме: C₆H₁₂O₆. При замене 5 атомов H в группах -OH на радикалы -CH₃, присоединяется 5 групп -OCH₃ вместо -OH.

Уравнение реакции (в общем виде, так как механизм сложен и требует условий):

Или, записывая структурно через формулу:

Продукт: C₆H₁₁(OCH₃)₅O₅ (формула может варьироваться в зависимости от того, учитываем ли мы полуацетальный гидрокси, который тоже реагирует). Обычно в таких задачах подразумевают замену всех доступных OH.

Фраза «хлорацетат уксусной кислоты» является химически бессмысленной. Наиболее близкие по смыслу и часто встречающиеся в задачах реагенты:

1. Уксусный ангидрид (CH₃CO)₂O. Реакция этерификации. Образуется пентаацетат глюкозы.
2. Хлористый ацетил CH₃COCl. Реакция этерификации. Образуется пентаацетат глюкозы и хлороводород.

Если предположить, что в слове «хлорацетат» кроется опечатка и имелся в виду хлористый ацетил (так как там есть корень «хлор» и «ацет»), то реакция идет с образованием сложного эфира.

Уравнение реакции с хлористым ацетилом:

Продукт: Пентаацетат глюкозы (ацетилглюкоза).

Если же имелся в виду уксусный ангидрид (классический реагент для полной ацетилирования), то:

Учитывая контекст школьных задач на «химические свойства», чаще всего проверяют знание реакции образования сложных эфиров со всеми группами -OH. Запишем реакцию с хлористым ацетилом, так как он ближе к слову «хлор...» в условии.

а) Взаимодействие с избытком йодметана приводит к образованию простого эфира (пентаметилового эфира глюкозы).

б) Взаимодействие с избытком хлористого ацетила (интерпретация «хлорацетата») приводит к образованию сложного эфира (пентаацетата глюкозы).

Проверка баланса атомов для пункта б): Левая часть: C₆H₁₂O₆+5(C₂H₃OCl)=C₁₆H₂₇O₁₁Cl₅. Правая часть: C₆H₇O(OCOCH₃)₅+5HCl. Группа (OCOCH₃) имеет состав C₂H₃O₂. Пять групп: C₁₀H₁₅O₁₀. Остаток глюкозы после потери 5 H из OH: C₆H₇O (циклический скелет с одним мостиковым кислородом и одним остатком H на кольце? Нет, лучше считать по формуле продукта). Формула пентаацетата глюкозы: C₁₆H₂₂O₁₁. 5HCl: H₅Cl₅. Итого справа: C₁₆H₂₇O₁₁Cl₅. Баланс сходится.