Органическая химия
April 16
Решение цепочки по органике №4
Данная цепочка превращений соответствует среднему уровню сложности, но содержит несколько важных моментов, про которые не стоит забывать на экзамене.
- Платина (Pt) наравне с никелем и палладием (Ni, Pd) применяется в качестве катализатора в реакции (де)гидрирования. В ходе этой промышленной реакции образуется смесь продуктов, поэтому для выбора главного продукта, задуманного разработчиками экзамена, смотрите на следующие этапы цепочки. Здесь мы видим катализатор FeBr₃ - кислоту Льюиса, которая используется в двух случаях: реакция изомеризации и реакции замещения по ароматическому кольцу. Также не стоит забывать, что при дегидрировании с образованием кольца, предпочтение отдаём шестичленным циклам, например: гептан -> толуол.
- Алкилирование по Фриделю-Крафтсу протекает в присутствии кислот Льюиса. Наиболее частые варианты катализаторов: FeBr₃, FeCl₃, AlCl₃, AlBr₃, ZnCl₂, ZnBr₂, также возможно получение кислоты Льюиса in situ (непосредственно в реакционной смеси) путем смешения железных опилок и концентрированного брома: Fe + Br₂. Как вспомнили выше, кислоты Льюиса выступают катализаторами в реакции изомеризации. Поэтому при алкилировании длинными алкильными фрагментами, происходит их "скручивание", как в этой реакции н-пропил -> изо-пропил.
- Нитрование ароматических соединений и другие реакции замещения производных бензола в зависимости от уже присоединённых к кольцу заместителей, идёт в орто- и пара-положения (ориентанты-доноры первого рода) или в мета-положение (ориентанты-акцепторы второго рода). Изо-пропильная группа является ориентантом первого рода, активируя ароматическое кольцо в орто- и пара-положениях. Орто-положение по статистике должно встречаться в 2 раза чаще, но часто затрудняется из-за объёмности заместителей (стерический эффект), поэтому в реакциях возможно образование преимущественно одного продукта. Обратите внимание, что если вы записываете функциональные группы слева от кольца или углеродного скелета, то атомы в них должны располагаться зеркально (не NO₂, а O₂N), демонстрируя связь углерода с нужным атомом заместителя.
- Окисление гомологов бензола происходит с образованием ароматических карбоновых кислот (бензойная, фталевая и т.д.) на основе ближайшего к кольцу атома углерода, остальные углероды отщепляются с последующим окислением до соответствующих продуктов (углекислый газ, карбоновые кислоты или кетоны). Не забывайте, что в нейтральной среде образуются соли этих кислот!
- Гидрирование (восстановление) в органической химии может протекать с разной степенью и для каждой функциональной группы отдельно. В данном веществе происходит восстановление карбоксильной группы (до альдегидной или гидроксильной) и нитро-группы (до амина). Также возможно восстановление ароматического кольца до циклогексана, но ароматика исчезает только в крайних случаях при отсутствии разумных альтернатив. Конечный продукт в органических цепочках в ЕГЭ определяется в первую очередь по следующим этапам цепочки: далее представлены условия межмолекулярной дегидратации. Поэтому происходит восстановление протекает по нитрогруппе и по карбоксильной группе с образованием аминоспирта.
- Внутримолекулярная дегидратация спиртов происходит в присутствии сильных водоотнимающих агентов (H₂SO₄ или P₂O₅) с образованием простых эфиров. Важно не забывать, что в органической химии разные функциональные группы реагируют синхронно и по-разному, поэтому в реальной лабораторной химии повсеместно используются "защитные группы". В сильнокислых условиях амино-группа также реагирует с образованием солей аммония, при этом анион будет кислым (гидросульфат, а не сульфат).
Что изучают на уроках химии: полный план