29. Приведите структурные формулы продуктов следующих реакций, приведите названия образующихся продуктов:

ОТВЕТЫ:

А)

Пояснение: Реакция дегидрогалогенирования (отщепления галогеноводорода) под действием щелочи. В данном случае отщепляется HBr, при этом за счет взаимодействия бромоводорода с гидроксидом калия образуются КBr и Н₂О, которые и указаны в качестве выделяющихся неорганических продуктов.

Реакция отщепления (элиминирования) является реакцией, обратной реакции присоединения к двойной углерод-углеродной связи алкенов. В данном случае от каждого из двух соседних углеродных атомов отщепляется одновалентный атом (H и Br), при этом между двумя атомами углерода формируется дополнительная связь (π-связь), так что в продукте эти атомы связаны не одинарной, а двойной связью.

Реакция подчиняется правилу Зайцева: водород отщепляется от менее гидрогенизированного углеродного атома. Иными словами, в вышеприведенной реакции есть два альтернативных варианта отщепления атома водорода, но реализуется отщепление атома водорода от третичного атома углерода (менее гидрогенизированного).

Б)

Пояснение: Реакция дегидрогалогенирования (отщепления галогеноводорода) под действием щелочи. Под действием избытка щелочи отщепляется два моль HBr и формируется тройная связь (за счет формирования двух π-связей).

В)

Пояснение: реакция дегидратации, является реакцией, обратной реакции присоединения воды к алкенам (реакции гидратации). От одного атома углерода отщепляется спиртовая группа (ОН), а от соседнего – атом водорода (Н). Реакция подчиняется правилу Зайцева: водород отщепляется от менее гидрогенизированного атома углерода (то есть преимущественно от третичного).

Г)

Пояснение: реакция дегидратации (смотри выше).

Д)

Пояснение: реакция присоединения по тройной связи, полностью аналогична реакции присоединения брома (Br₂) к алкенам. Особенность состоит в том, что при присоединении 1 эквивалента Br₂ образуется ненасыщенное соединение (содержит двойную связь С=С), которое может вступать во взаимодействие со вторым молем брома. Особенностью реакции является образование транс-изомера (процесс анти-присоединения).

Е)

Пояснение: при действии двух эквивалентов брома (то есть двух молей брома на один моль субстрата) происходит разрыв двух π-связей, поэтому в продукте центральные атомы углерода связаны не тройной, а одинарной связью. Чтобы эти атомы углерода, оставались четырехвалентными к каждому из них присоединяется по два атома брома.

Эту реакцию можно пояснить и иначе. Сравните ее с предыдущей, где присоединяется 1 моль брома. Образующийся после присоединения 1 моль Br₂ транс-дибромид вступает во взаимодействие со вторым молем брома с образованием конечного продукта

Ж)

Пояснение: реакция присоединения. Выполняется правило Марковникова: водород присоединяется к более гидрогенизированному атому углерода.

З)

Пояснение: Образующееся после присоединения 1 моль HBr соединение (смотри предыдущую реакцию) является ненасыщенным (так как содержит двойную связь С=С), а потому может вступать во взаимодействие со вторым молем HBr, причем реакция опять подчиняется правилу Марковникова.

И)

Пояснение: Реакция гидратации алкинов (РЕАКЦИЯ КУЧЕРОВА). Катализируется серной кислотой и солями ртути. Подчиняется правилу Марковникова, поэтому водород присоединился к крайнему (а не центральному) атому углерода. Протекает несколько отлично от других реакций (обсужденных выше): рвется сразу две π-связи, причем к крайнему атому присоединяется два одновалентных атома водорода, а к центральному – один двухвалентный атом кислорода (суммарно присоединилась Н₂О).

К)

Пояснение: Реакция, отражающая слабый кислотные свойства терминальных алкинов (то есть содержащих тройную связь на конце молекулы). Для получения солей необходимо действие более сильных оснований, чем щелочи (KOH, NaOH), к примеру, таких, как амид натрия NaNH₂. Амид-анион (NH₂^-) отрывает протон (Н⁺) от молекулы алкина (кислотно-основное взаимодействие). При том образуется малодиссоциированное вещество – молекула аммиака (NH₃).

K)

Пояснение: применение ацетиленидов щелочных металлов в синтезе алкинов. Реакция относится к реакциям нуклеофильного замещения: иодид-анион вытесяется другим нуклеофилом: ацетиленид-анионом.

Л)

Пояснение: Реакция каталитического гидрирования. Реакция может быть проведена путем присоединения лишь одного эквивалента водорода (H₂) при использовании специальных катализаторов, например, катализатора Линдлара. Продуктом является алкен с цис-конфигурацией двойной связи (син-присоединение водорода).

М)

Пояснение: Если использовать обычные катализаторы (на основе палладия, платины, никеля), то реакцию не удается остановить на стадии присоединения одного эквивалента водорода, поскольку образующийся алкен подвергается дальнейшему гидрированию.

Н)

Пояснение: реакция каталитического гидрирования алкена (ненасыщенного соединения), ведущая к образованию алкана (насыщенного соединения) с тем же углеродным скелетом. Реакция сопровождается разрывом сравнительно слабой π-связи.

О)

Пояснение: При пониженной температуре сопряженные диены (каковым является бутадиен-1,3) вступают в обычную реакцию присоединения по связи С=С. Поскольку обе двойные связи в молекуле бутадиена идентичны, то вне зависимости от того, по какой из них произошло присоединение образуется 3,4-дибромбутен-1. Этот продукт также называют продуктом 1,2-присоединения, так как атомы галогена присоединились к соседним атомам углерода.

П)

Пояснение: При повышенной температуре сопряженные диены (каковым является бутадиен-1,3) вступают в реакцию 1,4-присоединения по сопряженной диеновой системе. Образующийся продукт также называют продуктом 1,4-присоединения, так как атомы галогена присоединились к крайним (то есть первому и четвертому) атомам углерода диеновой системы. При этом, чтобы присоединиться к первому атому углерода должна разорваться одна π-связь, а для присоединения к другому крайнему атому углерода – должна разорваться другая π-связь. Таким образом, в образующемся продукте нет обоих π-связей, которые присутствовали в исходной молекуле. Зато π-связь формируется между центральными атомами углерода, чтобы они сохраняли свою нормальную валентность – четыре (при ее отсутствии они бы оставались трехвалентными).

Р)

Пояснение: При пониженной температуре реализуется процесс 1,2-присоединения (смотри выше). В данном случае для правильного написания продукта необходимо применить правило Марковникова: атом водорода присоединяется к крайнему атому углерода, поскольку тот образует целых две связи С‑Н (то есть более гидрогенизирован).

С)

Пояснение: При повышенной температуре реализуется процесс 1,4-присоединения (смотри выше).

Т)

Пояснение: реакция Дильса-Альдера, диен реагирует с алкеном (диенофилом) с образованием циклогексена или его производного.