Примеры решения типовых задач

Пример 1.

 

Напишите цепь превращений: на продукт сплавления Nа-соли 3-метилбутановой кислоты с NaОН подействуйте эквимолярным количеством хлора (при облучении светом) и далее - спиртовым раствором КОН:

 

NaOH, сплав. C l ₂ KOH, спирт.

СН₃-CH- CH₂-COONa -------------------à …….-------------à………------------- à……..?

| h

СН₃

 

Все образующиеся продукты назовите по международной номенклатуре.

Решение.

При сплавлении солей карбоновых кислот со щелочами происходит декарбоксилирование с образованием алкана с числом атомов углерода на единицу меньше, чем в исходной кислоте:

NaOH, сплав.

СН₃-СН-СН₂СООNa ----------à СН₃-СН-СН₃ + Na₂CO₃

| |

CH₃ СН₃

Na- соль 3-метилбутановой кислоты 2-метилпропан

 

При галогенировании алканов преимущественное замещение водорода идет у третичного атома углерода:

Cl

Cl_2, h |

СН₃-СН-СН₃ ---------------à CH₃-C -CH₃ + HCl

| |

СН₃ CH₃

2-метил-2-хлорпропан

При действии на моногалогенпроизводное щелочью в безводном спирте протекает реакция дегидрогалогенирования (отщепление галогенводорода) с образованием алкена:

 

Cl

| КОН, спирт.

СН₃-С-СН₃ -------------à СН₂=С – СН₃ + КСl + Н₂О

| |

CH₃ CH₃

2-метил- 1 -пропен

Пример 2.

 

Напишите цепь превращений, назовите продукты реакций:

 

ОН

| H₂SO_4, конц., t^o KMnO₄ (конц.), t^o

СН₃-СН-СН-СН₃ ----------------à………--------------à………..?

| -Н₂О

СН₃

 

Решение.

Дегидратация (отщепление воды) спиртов в присутствии серной кислоты, как водоотнимающего агента, приводит к образованию алкенов. Отщепление атома водорода согласно правилу Зайцева происходит от наименее гидрогенизированного атома углерода:

 

ОН

| H₂SO₄, конц.

СН₃-СН-СН-СН₃ ------------à СН₃- СН=С-СН₃ + Н₂О

| -Н₂О |

СН₃ СН₃

 

З-метил-2-бутанол 2-метил-2-бутен

При жестком окислении алкенов происходит окислительная деструкция по двойной связи с образованием карбонилсодержащих соединений:

KMnO₄, конц., t^o

СН₃-СН=С-СН₃ -------------------à СН₃-СООН + О= С-СН₃

| |

СН₃ СН₃

уксусная кислота ацетон

Пример 3.

 

Получите из метана винилхлорид и винилацетат.

 

Решение.

Пиролизом метана получают ацетилен:

 

1400 ⁰

2 CН₄----------à CHCH + 3 H₂

Далее к ацетилену необходимо присоединить НСl или уксусную кислоту для получения соответственно винилхлорида (хлорэтилена) или винилацетата (винилового эфира уксусной кислоты):

НСl

а) СНСН ------à СН₂=СН-Сl

винилхлорид

 

СН₃СООН

б) СНСН -----------à СН₂=СН

|

О-С=О

|

СН₃ винилацетат

Пример 4.

Получите из ацетилена 1-бутин, на который подействуйте водой в присутствии солей ртути (II).

Решение.

Гомологи ацетилена можно получить из него с помощью ацетиленида металла. Для этого проведем реакцию замещения атома водорода на металл действием на 1 моль СНСН 1 молем амида натрия в аммиачном растворе:

 

NH₃, жидк.

 

СНСН + NaNH₂ ------------à СНСNa + NH₃

моноацетиленид натрия

Далее из ацетилена реакциями присоединения сначала Н₂ , а затем HCl получим хлорэтан:

Н₂ HCl

СНСН ----------à CH₂=CH₂ -----à CH₃-CH₂Cl

Pt

И, наконец, взаимодействием моноацетиленида натрия с хлорэтаном получим искомый бутин-1:

СНСNa + Cl-CH₂-CH₃-----à CHC-CH₂-CH₃

1-бутин

Реакция алкинов с водой в присутствии солей ртути (II) — это реакция Кучерова. Присоединяем воду по правилу Марковникова, образующийся ненасыщенный спирт (енол) перегруппируется в кетон.

HOH перегрупп.

CHC-CH₂-CH₃ -----------à CH = C – CH₂-CH₃ ------------à СН₃- С – СН₂ – СН₃

Hg²⁺ | | ||

H НO О

 

1-бутенол-2 бутанон-2

 

Пример 5.

Из бензола и СН₃Вг получите м-сульфобензойную кислоту.

 

Решение.

Для решения этой задачи необходимо знать правила ориентации.

соон

Если на бензол подействовать СН₃Вг в присутствии АlCl₃ в качестве катализатора, затем полученный толуол просульфировать и окислить, то можно получить только о- и п-сульфобензойные кислоты, т.к. СН₃-группа – ориентант первого рода и направляет последующий заместитель (сульфогруппу) в о- и р-положения:

Поэтому, для получения искомой м-сульфобензойной кислоты поменяем порядок ввода заместителей. Сначала просульфируем бензол и сульфогруппа уже будет ориентировать замещение в м-положение, затем алкилируем и окисляем:

 

СООН

Пример 6.

 

Получите из бензола 1,4-дигидроксибензол.

 

Решение.

Фенолы получают сплавлением сульфопроизводных со щелочами. Для этого просульфируем бензол, затем переведем полученную бензосульфокислоту в ее Nа-соль и сплавим с NaOН, получив фенолят натрия. Для выделения свободного фенола из фенолята подействуем кислотой:

 

 

 

Затем, учитывая, что ОН-группа — ориентант 1-го рода и направ­ляет замещение в требуемое 4-положение, повторим указанную цепь превращений для фенола: