Краткое пояснение:
Задание требует написания уравнений химических реакций для получения указанных веществ из заданных исходных реагентов. Для этого необходимо знать соответствующие химические превращения и условия их протекания.
Пошаговое решение:
- а) Триметиламин из оксида углерода (II):
Реакция Вольфа-Кижнера или аналогичные реакции восстановления иминов, полученных из альдегидов/кетонов и аммиака/аминов. В данном случае, применительно к оксиду углерода (II), обычно подразумевается получение формальдегида, который затем реагирует с аммиаком.
1) Получение формальдегида из CO: CO + H₂ → CH₂O (катализатор, высокое давление и температура)
2) Реакция формальдегида с аммиаком: 6CH₂O + 4NH₃ → (CH₃)₃N + 3H₂O + 3C (при нагревании)
Примечание: Прямое получение триметиламина из CO и аммиака в одну стадию возможно при определенных условиях (например, каталитические процессы), но часто требует промежуточного получения формальдегида. - б) Хлорид этиламмония из глюкозы:
Глюкозу можно превратить в этанол ферментацией. Затем этанол можно превратить в этиламин, а затем в хлорид этиламмония.
1) Ферментация глюкозы: C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂
2) Получение этиламина из этанола (например, реакция с аммиаком при высокой температуре и давлении или через этилбромид/хлорид):
C₂H₅OH + NH₃ → C₂H₅NH₂ + H₂O (катализатор, t°)
3) Получение хлорида этиламмония: C₂H₅NH₂ + HCl → C₂H₅NH₃Cl - в) Бромид диметиламмония из этанола:
Этанол можно превратить в диметиламин, а затем в бромид диметиламмония.
1) Получение диметиламина из этанола (аналогично получению этиламина, но с избытком аммиака или многократным алкилированием):
2C₂H₅OH + NH₃ → (CH₃)₂NH + 2H₂O (смесь аминов, катализатор, t°)
Более вероятно получение диметиламина из метанола или через другие пути. Если исходить строго из этанола, то это многостадийный процесс.
2) Получение бромида диметиламмония: (CH₃)₂NH + HBr → (CH₃)₂NH₂Br - г) Анилин из ацетилена:
Ацетилен может быть использован для получения бензола (тримеризация), а затем бензол нитруется и восстанавливается.
1) Тримеризация ацетилена в бензол: 3C₂H₂ → C₆H₆ (катализатор, t°)
2) Нитрование бензола: C₆H₆ + HNO₃ → C₆H₅NO₂ + H₂O (H₂SO₄ конц.)
3) Восстановление нитробензола до анилина: C₆H₅NO₂ + 3H₂ → C₆H₅NH₂ + 2H₂O (катализатор, например, Ni, Pt, Pd) - д) 2,4,6-триброманилин из ацетилена:
Аналогично предыдущему пункту, сначала получаем бензол из ацетилена, затем нитруем, восстанавливаем до анилина, и наконец бромируем.
1) 3C₂H₂ → C₆H₆
2) C₆H₆ + HNO₃ → C₆H₅NO₂ + H₂O (H₂SO₄ конц.)
3) C₆H₅NO₂ + 3H₂ → C₆H₅NH₂ + 2H₂O (катализатор)
4) Бромирование анилина: C₆H₅NH₂ + 3Br₂ → C₆H₂(NH₂)Br₃ + 3HBr (в водной среде) - е) Ацетанилид из карбида кальция:
Карбид кальция используется для получения ацетилена, который затем может быть преобразован в бензол, нитробензол, анилин, и далее в ацетанилид.
1) Получение ацетилена из карбида кальция: CaC₂ + 2H₂O → C₂H₂ + Ca(OH)₂
2) Получение бензола из ацетилена: 3C₂H₂ → C₆H₆
3) Получение нитробензола: C₆H₆ + HNO₃ → C₆H₅NO₂ + H₂O
4) Получение анилина: C₆H₅NO₂ + 3H₂ → C₆H₅NH₂ + 2H₂O
5) Ацетилирование анилина: C₆H₅NH₂ + (CH₃CO)₂O → C₆H₅NHCOCH₃ + CH₃COOH (или C₆H₅NH₂ + CH₃COCl → C₆H₅NHCOCH₃ + HCl) - ж) N,N-диметиланилин из метана:
Метан можно хлорировать, затем использовать для синтеза диметиламина, или же использовать для получения бензола (хотя это менее прямой путь). Более вероятно получение диметиламина из метана, затем его реакция с хлорбензолом или нитробензолом с последующим восстановлением.
1) Получение метиламина из метана: CH₄ + NH₃ → CH₃NH₂ + H₂ (высокая температура, катализатор)
2) Получение диметиламина: CH₃NH₂ + CH₄ → (CH₃)₂NH + H₂ (аналогичные условия) или 2CH₄ + NH₃ → (CH₃)₂NH + 2H₂
3) Реакция диметиламина с хлорбензолом (синтез Бухерера) или нитробензолом с последующим восстановлением. Проще через хлорбензол:
C₆H₅Cl + (CH₃)₂NH → C₆H₅N(CH₃)₂ + HCl (катализатор, высокая температура) - з) п-толуидин из бензола:
Бензол сначала метилируется до толуола, затем нитруется (пара-изомер основной продукт), и нитрогруппа восстанавливается.
1) Реакция Фриделя-Крафтса (метилирование бензола): C₆H₆ + CH₃Cl → C₆H₅CH₃ + HCl (катализатор AlCl₃)
2) Нитрование толуола: C₆H₅CH₃ + HNO₃ → O₂NC₆H₄CH₃ + H₂O (H₂SO₄ конц., преимущественно п- и о-изомеры)
3) Восстановление п-нитротолуола до п-толуидина: O₂NC₆H₄CH₃ + 3H₂ → H₂NC₆H₄CH₃ + 2H₂O (катализатор)