Цепочки превращений: как решать
Опорные вещества и счёт атомов
linkОпора
- Урок 344. Превращения функциональных групп: карта реакций — переходить от любой группы к любой
В цепочке главное — не угадать первое вещество, а найти, за что «зацепиться».
Как расшифровать цепочку
- Отметьте известные вещества и реагенты-подсказки: что меняет углеродный скелет (Гриньяр, \(\ce{CN-}\), алкилирование, озонолиз, окисление боковой цепи), а что — только функциональную группу.
- Считайте атомы C: их добавляют \(\ce{CN-}\), \(\ce{CO2}\), \(\ce{CH2O}\), RMgX; отнимают декарбоксилирование, перегруппировка Гофмана, иодоформная реакция.
- Проверяйте формулы и Ω: у каждой буквы должна получаться разумная формула.
- Решайте с двух концов и сходитесь в середине.
Примеры
1. Толуол → \(\ce{Cl2}\), hν → A → NaCN → B → \(\ce{H3O+}\), t → C: A — бензилхлорид, B — фенилацетонитрил, C — фенилуксусная кислота (атомов C: 7 → 7 → 8 → 8).
2. 2-Метилпент-2-ен + \(\ce{O3}\), затем Zn/\(\ce{H2O}\) → ацетон + пропаналь: озонолиз режет скелет по двойной связи.
errorНе угадывайте — считайте
Если на стадии не меняется число атомов C, ищите превращение функциональной группы; если меняется — реакцию, которая строит или рвёт связь C–C.
edit_noteПопробуйте сами
Сколько атомов углерода в продукте: бромэтан → Mg → \(\ce{CO2}\) → \(\ce{H3O+}\)?
expand_moreПоказать решение
Три: пропановая кислота.
Цепочки с молекулярными формулами
Если в цепочке даны формулы, сравнивайте соседние: разность формул — это почти готовый ответ, что произошло.
Как использовать формулы в цепочке
- Найдите формулы по массовым долям или молярным массам, если они даны.
- Сравните формулы соседних веществ: +HBr — присоединение, −\(\ce{H2O}\) — отщепление, +O — окисление, −\(\ce{CO2}\) — декарбоксилирование, +\(\ce{H2}\) — восстановление.
- Одинаковая формула — изомеризация или перегруппировка.
- Проверьте, что все данные условия (окисление, пробы, симметрия) подтверждают выбранный изомер.
Примеры
1. \(\ce{C3H8O}\) → (конц. \(\ce{H2SO4}\), t) → \(\ce{C3H6}\) → (HBr) → \(\ce{C3H7Br}\): −\(\ce{H2O}\), затем +HBr; из пропан-1-ола получится 2-бромпропан (Марковников).
2. \(\ce{C8H10}\) → (\(\ce{KMnO4}\), t) → \(\ce{C8H6O4}\): окислились две боковые цепи — исходный углеводород — диметилбензол.
errorОдна формула — много изомеров
Формуле \(\ce{C4H8}\) отвечают четыре алкена и два циклоалкана; выбирайте изомер по реакциям, а не по формуле.
edit_noteПопробуйте сами
\(\ce{C7H8}\) → (\(\ce{KMnO4}\), t) → \(\ce{C7H6O2}\). Что за вещества?
expand_moreПоказать решение
Толуол → бензойная кислота.
push_pinГлавное
Цепочку решают не обязательно с начала: сначала ищут опорные вещества — известные по формуле или условию — и реакции с узнаваемыми реагентами (NBS — аллильное бромирование, \(\ce{O3}\) — расщепление C=C, \(\ce{KMnO4}\) при нагревании — окисление боковой цепи до COOH, RMgX + \(\ce{CO2}\) — плюс атом C, \(\ce{CN-}\) — плюс атом C, Гофман и иодоформная реакция — минус атом C). На каждой стадии считают атомы углерода и степень ненасыщенности, сравнивают формулы соседних веществ (+HBr — присоединение, −\(\ce{H2O}\) — отщепление, +O — окисление, −\(\ce{CO2}\) — декарбоксилирование, та же формула — изомеризация или перегруппировка). Идут от известного к неизвестному с двух концов; в конце проверяют всю цепочку целиком.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.