Съдържание

НОХ 2005, II кръг (областен), 10–12 клас — Задача 3

Оригинал на условието (PDF)Съобщи за грешка

Всички материали от НОХ 2005

МОН, XXXVII НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ – 2005 година. Областен кръг, 5 март. X - XIII клас · 5 март 2005 г. · 25 т.

Внимание: Бележка към темата

Официалните решения са сканирани завъртени (по два листа на страница) и са избледнели; десетичните точки и някои заряди на йоните са едва видими и са предадени по смисъла на изчисленията.

Условие

Предложете метод в три етапа за получаване на 4-бромобензалдехид от толуен без да прибягвате до окисление на страничната верига. Представете процесите с химични уравнения. Обяснете и мотивирайте отделните етапи на превръщането. Защо трябва да се избегне окисляване на страничната верига?

Решение

I етап – бромиране на ароматното ядро. При халогениране на бензен и хомолозите му с участието на катализатор, протича реакция на електрофилно заместване в ароматното ядро. Наличният заместител (метиловата група) проявява положителен индукционен ефект и увеличава електронната плътност в ароматното ядро на о- и р-място, където се насочва атакуващата частица. Поради тази причина, при хомолозите на бензена се получава, обикновено, смес от два изомера: - 4т

- 2т.

II етап – бромиране на метиловата група. Ако бромирането се проведе при облъчване на реакционната смес с ултравиолетова светлина или при висока температура (~ 500 °C) ще се осъществи заместване на водородни атоми в метиловата група. Процесът протича по верижно-радикалов механизъм и се получава смес от продукти - 4т.

- 3т.

(а - 4-бромобензилбромид, б - 4-бромобензилиденбромид, в - 4-бромобензотрибромид)

III етап – хидролиза. Халогенопроизводните на въглеводородите хидролизират в алкална и кисела среда до хидроксилни производни - 2т.

Хидролиза на продукта а - 1т.

Хидролизата на продукта б - 2т. - 1т.

Двувалентният близначен алкохол (*) е нестабилно съединение и спонтанно се дехидратира до алдехид - 1т.

Хидролизата на в 2т

Тривалентният алкохол (**) е нетраен и спонтанно се дехидратира до карбоксилна киселина - 1т

Защо трябва да се избегне окислението на страничната верига? При окисление на толуен с $\mathrm{KMnO_4}$ в присъствие на $\mathrm{H_2SO_4}$ се получава бензалдехид, като междинен продукт, който се окислява до бензоена киселина. Алдехидите са добри органични редуктори. Те лесно се окисляват от най-слаби окислители като сребърно-амонячен хидроксид, Фелингов разтвор, прясно утаен меден дихидроксид, както и от кислорода на въздуха. Затова надежден метод за получаване на алдехиди е получаването на близначни дихалогенопроизводни на ароматните въглеводороди и следваща хидролиза - 2т

* Забележка. Наименованията в скоби не се оценяват

Бромиране на толуен с Br₂ (FeBr₃), – HBr, до смес от 2-бромотолуен и 4-бромотолуен; под структурите са надписите „2-бромотолуен“ и „4-бромотолуен“.

4-бромотолуен с Br₂ при hν дава продуктите а (4-BrC₆H₄CH₂Br), б (4-BrC₆H₄CHBr₂) и в (4-BrC₆H₄CBr₃), означени с подчертани букви а, б, в.

Хидролиза на 4-бромобензилбромид с NaOH (H₂O) до 4-бромобензилов алкохол (CH₂OH) + NaBr; под продукта надпис „(4-бромобензилов алкохол)“.

Хидролиза на 4-бромобензилиденбромид (CHBr₂) с NaOH (H₂O) до близначния диол CH(OH)₂ (*), в който с пунктир е оградена отцепващата се вода, и след –H₂O до 4-бромобензалдехид (CHO) + 2NaBr; надписи „(*)“ и „4-бромобензалдехид“.

Хидролиза на 4-бромобензотрибромид (CBr₃) с NaOH (H₂O) до C(OH)₃ (**) и след –H₂O до 4-бромобензоена киселина (COOH) + 3NaBr; надписи „(**)“ и „(4-бромобензоена киселина)“.

Оригинал в Архива: Problems.pdf · официални решения: Solutions.pdf