Задание 1. Напишите уравнения реакций в структурном виде, при помощи которых можно осуществить следующие превращения: 1) C₃H₈ → C₃H₇Br → C₃H₇OH → C₂H₅COOH → ? → CH₃–CH(NH₂)–COOH; 2) C₂H₂ → C₆H₆ → C₆H₅Cl → C₆H₅OH → C₆H₅ONa → C₆H₅OH; 3) CH₄ → C₂H₂ → C₂H₄ → C₂H₅OH → CH₃COOH → CH₃COOCH₃; 4) CH₄ → C₂H₂ → C₆H₆ → C₆H₅NO₂ → C₆H₅NH₂ → C₆H₅NH₂F₃ [последняя формула на изображении неразборчива]; 5) C₃H₈ → C₃H₆ → C₃H₇OH → C₂H₅COOH → C₂H₄ClCOOH → CH₃–CH(NH₂)–COOH. Назовите вещества, укажите условия течения реакций.

1) Последовательность можно провести, используя 1-бромпропан, пропан-1-ол и 2-бромпропановую кислоту.

1. Радикальное бромирование пропана: \(\mathrm{CH_3-CH_2-CH_3 + Br_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3-CH_2-CH_2Br + HBr}\). Образуется 1-бромпропан; в действительности также возможен изомерный продукт.
2. Гидролиз галогеналкана водным раствором щёлочи: \(\mathrm{CH_3-CH_2-CH_2Br + KOH_{(водн.)} \xrightarrow{t} CH_3-CH_2-CH_2OH + KBr}\). Образуется пропан-1-ол.
3. Окисление первичного спирта до карбоновой кислоты: \(\mathrm{CH_3-CH_2-CH_2OH + 2[O] \xrightarrow{KMnO_4,\ H^+} CH_3-CH_2-COOH + H_2O}\). Образуется пропановая (пропионовая) кислота.
4. Бромирование по α-положению: \(\mathrm{CH_3-CH_2-COOH + Br_2 \xrightarrow{P,\ t} CH_3-CHBr-COOH + HBr}\). Получается 2-бромопропановая кислота — вероятный промежуточный продукт в пропуске.
5. Замещение брома аминогруппой: \(\mathrm{CH_3-CHBr-COOH + 2NH_3 \xrightarrow{водн.} CH_3-CH(NH_2)-COOH + NH_4Br}\). Получается аланин (2-аминопропановая кислота).

2)

1. Тримеризация ацетилена: \(\mathrm{3HC\equiv CH \xrightarrow{t,\ кат.} C_6H_6}\). Образуется бензол.
2. Хлорирование бензола: \(\mathrm{C_6H_6 + Cl_2 \xrightarrow{FeCl_3} C_6H_5Cl + HCl}\). Образуется хлорбензол.
3. Гидролиз хлорбензола раствором щёлочи при высокой температуре и давлении, затем подкисление: \(\mathrm{C_6H_5Cl + NaOH \xrightarrow{t,\ p} C_6H_5ONa + NaCl}\); \(\mathrm{C_6H_5ONa + HCl \rightarrow C_6H_5OH + NaCl}\). Образуется фенол.
4. Взаимодействие фенола с натрием: \(\mathrm{2C_6H_5OH + 2Na \rightarrow 2C_6H_5ONa + H_2\uparrow}\). Образуется фенолят натрия.
5. Действие кислоты на фенолят: \(\mathrm{C_6H_5ONa + HCl \rightarrow C_6H_5OH + NaCl}\). Восстанавливается фенол.

3)

1. Пиролиз метана: \(\mathrm{2CH_4 \xrightarrow{1500^\circ C} HC\equiv CH + 3H_2}\). Образуется ацетилен.
2. Частичное гидрирование ацетилена: \(\mathrm{HC\equiv CH + H_2 \xrightarrow{кат.} CH_2=CH_2}\). Образуется этилен.
3. Гидратация этилена: \(\mathrm{CH_2=CH_2 + H_2O \xrightarrow{H_3PO_4,\ t,\ p} CH_3-CH_2OH}\). Образуется этанол.
4. Окисление этанола: \(\mathrm{CH_3-CH_2OH + 2[O] \xrightarrow{окислитель} CH_3-COOH + H_2O}\). Образуется этановая (уксусная) кислота.
5. Этерификация метанолом: \(\mathrm{CH_3-COOH + CH_3OH \rightleftharpoons CH_3-COO-CH_3 + H_2O}\) (концентрированная \(\mathrm{H_2SO_4}\), нагревание). Образуется метилацетат (метилэтаноат).

4) Конечная запись на изображении неразборчива. Если подразумевается распространённый продукт реакции анилина с соляной кислотой — хлорид фениламмония \(\mathrm{[C_6H_5NH_3]Cl}\), — цепочка такова:

1. Пиролиз метана: \(\mathrm{2CH_4 \xrightarrow{1500^\circ C} HC\equiv CH + 3H_2}\). Ацетилен.
2. Тримеризация: \(\mathrm{3HC\equiv CH \xrightarrow{t,\ кат.} C_6H_6}\). Бензол.
3. Нитрование бензола: \(\mathrm{C_6H_6 + HNO_3 \xrightarrow{конц.\ H_2SO_4,\ t} C_6H_5NO_2 + H_2O}\). Нитробензол.
4. Восстановление нитробензола: \(\mathrm{C_6H_5NO_2 + 3H_2 \xrightarrow{Ni,\ t} C_6H_5NH_2 + 2H_2O}\). Анилин.
5. Действие соляной кислоты: \(\mathrm{C_6H_5NH_2 + HCl \rightarrow [C_6H_5NH_3]Cl}\). Получается хлорид фениламмония. Для точного решения последнего перехода нужна чёткая запись конечной формулы.

5) Здесь подразумевается 2-хлорпропановая кислота \(\mathrm{CH_3-CHCl-COOH}\), что соответствует переходу к аланину.

1. Дегидрирование пропана: \(\mathrm{CH_3-CH_2-CH_3 \xrightarrow{t,\ кат.} CH_2=CH-CH_3 + H_2}\). Образуется пропен.
2. Гидратация пропена по правилу Марковникова: \(\mathrm{CH_2=CH-CH_3 + H_2O \xrightarrow{H_2SO_4} CH_3-CH(OH)-CH_3}\). Образуется пропан-2-ол.
3. Окисление вторичного спирта: \(\mathrm{CH_3-CH(OH)-CH_3 + [O] \rightarrow CH_3-CO-CH_3 + H_2O}\). Образуется пропанон, а не пропановая кислота; поэтому указанный переход \(\mathrm{C_3H_7OH \rightarrow C_2H_5COOH}\) возможен при использовании пропан-1-ола, но его обычная гидратация пропена даёт преимущественно пропан-2-ол.
4. Если на этом этапе имеется в виду пропан-1-ол, его окисление записывается так: \(\mathrm{CH_3-CH_2-CH_2OH + 2[O] \xrightarrow{KMnO_4,\ H^+} CH_3-CH_2-COOH + H_2O}\). Образуется пропановая кислота.
5. α-хлорирование: \(\mathrm{CH_3-CH_2-COOH + Cl_2 \xrightarrow{P,\ t} CH_3-CHCl-COOH + HCl}\). Образуется 2-хлорпропановая кислота.
6. Замещение хлора аминогруппой: \(\mathrm{CH_3-CHCl-COOH + 2NH_3 \xrightarrow{водн.} CH_3-CH(NH_2)-COOH + NH_4Cl}\). Получается аланин.

В пункте 5 цепочка в таком виде содержит несогласованность: обычная гидратация пропена даёт преимущественно пропан-2-ол, который не окисляется до пропановой кислоты указанным школьным способом. Для получения пропан-1-ола нужен иной маршрут или уточнение условия.