Генетическая связь между классами органических соединений. Составление уравнений химических реакций
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
Решение
Пять уравнений реакций по схеме превращений:
1) 2CH3-CH2-COOH + Ca(HCO3)2 -> (CH3CH2COO)2Ca + 2H2O + 2CO2
2) (CH3CH2COO)2Ca ->(t) CH3-CH2-CO-CH2-CH3 (пентанон-3) + CaCO3
3) CH3-CH2-CO-CH2-CH3 + H2 ->(кат.) CH3-CH2-CH(OH)-CH2-CH3 (пентанол-3)
4) CH3-CH2-CH(OH)-CH2-CH3 ->(H2SO4, t) CH3-CH2-CH=CH-CH3 (пентен-2) + H2O
5) 5 CH3-CH2-CH=CH-CH3 + 8KMnO4 + 12H2SO4 -> 5CH3-CH2-COOH + 5CH3-COOH + 8MnSO4 + 4K2SO4 + 12H2O
Подробный разбор
Вещества:
X1 — пропионат кальция (CH3−CH2−COO)2Ca
X2 — пентанол-3 CH3−CH2−CH(OH)−CH2−CH3
Уравнения реакций:
2CH3−CH2−COOH+Ca(HCO3)2→(CH3−CH2−COO)2Ca+2H2O+2CO2↑
(CH3−CH2−COO)2Ca→tCH3−CH2−CO−CH2−CH3+CaCO3
CH3−CH2−CO−CH2−CH3+H2→Ni, tCH3−CH2−CH(OH)−CH2−CH3
CH3−CH2−CH(OH)−CH2−CH3→H2SO4, tCH3−CH2−CH=CH−CH3+H2O
5CH3−CH2−CH=CH−CH3+8KMnO4+12H2SO4→5CH3−CH2−COOH+5CH3−COOH+8MnSO4+4K2SO4+12H2O
Пояснения к переходам:
Карбоновая кислота сильнее угольной, поэтому вытесняет её из гидрокарбоната — получается соль X1 и выделяется CO2.
Сухая перегонка кальциевой соли карбоновой кислоты даёт симметричный кетон: два остатка CH3−CH2− соединяются через карбонильную группу, отсюда именно пентанон-3.
Восстановление кетона водородом на катализаторе даёт вторичный спирт X2 — пентанол-3.
Внутримолекулярная дегидратация идёт по правилу Зайцева: водород уходит от менее гидрогенизированного соседнего атома углерода, поэтому образуется пентен-2, а не пентен-1.
Жёсткое окисление подкисленным KMnO4 разрывает двойную связь по месту её расположения: осколок CH3−CH2−CH= даёт X3 — пропановую кислоту, осколок =CH−CH3 даёт X4 — уксусную кислоту.