Нитрование по Коновалову, сульфохлорирование, автоокисление — Органическая химия для олимпиад

Нитрование по Коновалову, сульфохлорирование, автоокисление

8 заданий

Нитрование и сульфохлорирование

linkОпора

Цепная реакция из урока 145 идёт не только с галогенами. По тому же радикальному механизму в алканы вводят нитрогруппу (нитрование по Коновалову) и сульфохлоридную группу (сульфохлорирование по Риду).

Как предсказать продукты

  1. Коновалов: разбавленная \(\ce{HNO3}\) (10–20 %), 140 °C, запаянная ампула → нитроалкан, преимущественно третичный.
  2. Газофазное нитрование (400 °C): рвутся и C–H, и C–C — смесь нитроалканов с меньшим числом атомов углерода.
  3. Сульфохлорирование (Рид): \(\ce{RH + SO2 + Cl2 ->[h\nu] RSO2Cl + HCl}\).
  4. Фторирование — не \(\ce{F2}\) (взрыв), а \(\ce{CoF3}\) при нагревании: перфторалканы.
  5. Алканы не реагируют с бромной водой, \(\ce{KMnO4}\), кислотами и щелочами.
Нитрование изобутана по Коновалову и сульфохлорирование пропана
Нитрование изобутана по Коновалову и сульфохлорирование пропана

Примеры

1. Нитрование 2-метилпропана по Коновалову. Разбавленная азотная кислота при 140 °C в запаянной ампуле замещает третичный водород: получается 2-метил-2-нитропропан.

Радикал NO₂• выбирает самый слабый водород — третичный
Радикал NO₂• выбирает самый слабый водород — третичный

2. Газофазное нитрование пропана. При 400 °C рвутся не только связи C–H, но и C–C, поэтому кроме 1- и 2-нитропропана образуются нитроэтан и нитрометан.

1-нитропропан
1-нитропропан
2-нитропропан
2-нитропропан
нитроэтан
нитроэтан
нитрометан
нитрометан
Разрыв связей C–C даёт нитроалканы с меньшим числом атомов углерода

3. Сульфохлорирование пропана. Смесь \(\ce{SO2}\) и \(\ce{Cl2}\) на свету даёт пропан-2-сульфохлорид (главный продукт) и пропан-1-сульфохлорид.

Алкансульфохлориды — сырьё для моющих средств
Алкансульфохлориды — сырьё для моющих средств

errorНитрование алканов — радикальный процесс

В отличие от нитрования бензола, здесь атакует не катион \(\ce{NO2+}\), а радикал \(\ce{NO2^{.}}\), и механизм цепной, как у галогенирования. Поэтому и ориентация та же: замещается самый слабый водород, а при высокой температуре рвутся и связи C–C.

edit_noteПопробуйте сами

Какой нитроалкан главный при нитровании 2-метилбутана по Коновалову?

expand_moreПоказать решение

2-Метил-2-нитробутан (третичный).

Автоокисление

Молекула кислорода — бирадикал, и она тоже вступает в цепь (урок 145). При хранении на воздухе кислород медленно отрывает самые слабосвязанные атомы водорода (урок 146) и превращает вещество в гидропероксид. Это автоокисление.

Как предсказать продукт автоокисления

  1. Кислород отрывает (с инициатором) самый слабый водород: третичный, бензильный, аллильный.
  2. \(\ce{R* + O2 -> ROO*}\); \(\ce{ROO* + RH -> ROOH + R*}\) — цепь.
  3. Продукт — гидропероксид ROOH; из эфиров — опасные пероксиды при хранении.
  4. Кумольный процесс: изопропилбензол → гидропероксид → (\(\ce{H+}\)) фенол + ацетон.

Примеры

1. Этилбензол. Отрывается бензильный водород, радикал присоединяет кислород, и получается гидропероксид 1-фенилэтила.

Кислород встаёт в бензильное положение
Кислород встаёт в бензильное положение

2. Диизопропиловый эфир. Водород у атома углерода, соседнего с кислородом, отрывается легко, поэтому простые эфиры при хранении накапливают гидропероксиды — взрывоопасные при перегонке досуха.

Эфиры перед перегонкой проверяют на пероксиды
Эфиры перед перегонкой проверяют на пероксиды

3. Бутан → уксусная кислота. В промышленности бутан окисляют воздухом при 200 °C с солями марганца: связь C2–C3 рвётся, и получаются две молекулы уксусной кислоты.

\[\ce{2 C4H10 + 5 O2 ->[\ce{Mn^2+},\ 200\ ^\circ C] 4 CH3COOH + 2 H2O}\]

errorПервой окисляется самая слабая связь C–H

Автоокисление идёт по третичным, бензильным и аллильным атомам углерода и по атомам рядом с кислородом — везде, где радикал устойчив. Кумольный способ получения фенола построен именно на этом: кислород отрывает третичный бензильный водород кумола, а гидропероксид затем распадается в кислоте на фенол и ацетон.

edit_noteПопробуйте сами

Какой атом водорода кумола отрывается при автоокислении?

expand_moreПоказать решение

Третичный бензильный водород при \(\ce{CH}\) изопропила.

push_pinГлавное

Разбавленная азотная кислота при 140 °C в запаянной ампуле (Коновалов) нитрует алканы радикально, преимущественно по третичному атому. Газофазное нитрование (400 °C) рвёт и связи C–C — смесь нитроалканов. \(\ce{SO2}\) + \(\ce{Cl2}\) на свету дают алкансульфохлориды (основа моющих средств). Кислород медленно окисляет третичные и бензильные C–H до гидропероксидов (автоокисление); кумол → гидропероксид → фенол + ацетон.

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.

Органическая химия для олимпиад · репетитор-кузьмин.рф
© 2026. Курс органической химии для подготовки к региональному и заключительному этапам Всероссийской олимпиады школьников и к перечневым олимпиадам первого уровня.