Неизвестный углеводород

Бромирование на свету неизвестного углеводорода A, содержащего 84,21% углерода (по массе) приводит к образованию максимум 21 структурно-изомерных дибромпроизводных, однако главным продуктом реакции является только один дибромид B. Углеводород A может быть получен гидрированием углеводорода С, который содержит три атома углерода в состоянии sp-гибридизации.

1) Установите структуры веществ A, B, С.

2) Напишите уравнения реакций, указанных в условии.

3) Напишите уравнения реакций вещества C с бромом и сернокислым раствором перманганата калия.

Решение

Углеводород A представляет собой алкан, так как массовая доля водорода больше 1/7. Тогда из уравнения 12n/(14n+2)=0,8421 находим, что n=8. Значит, A — изомер октана C8H18. Пусть в молекуле содержится x неэквивалентных атомов углерода. Тогда возможно существование x!/(x-2)!2!=x(x-1)/2 (число сочетаний из x по 2) структурно-изомерных дибромидов с атомами брома при неэквивалентных углеродных атомах. Из уравнения x(x-1)/2=21 получаем x=7. Семь типов неэквивалентных атомов углерода имеются лишь в трёх из 18 структурных изомеров октана:

Изомеры А

По условию A может быть получен гидрированием углеводорода С, который содержит три атома углерода в состоянии sp-гибридизации. Нечётное число sp-гибридных атомов свидетельствует о том, что в молекуле С содержатся две кумулированные двойные связи; кроме того, есть одна тройная связь. Поэтому сразу можно исключить углеводород (2), поскольку в такой углеродный скелет все кратные связи не вписываются.

Из оставшихся двух углеводородов условию задачи удовлетворяет только углеводород (3), поскольку он содержит две третичные связи C—H, которые наиболее активны в реакциях радикального замещения. Это обстоятельство определяет максимальное накопление соответствующего дибромида. В случае (1) явного количественного преобладания одного из дибромидов над другим не будет.

В углеродный скелет (3) поместить две кумулированные двойные связи и одну тройную связь можно единственным образом:

Изомерный аллен

Это вещество — 3,5-диметилгексадиен-3,4-ин-1. Уравнения реакций:

Уравнения реакций 5,6-диметилгексадиен-3,4-ин-1

В реакции с бромом кумулированные двойные связи ведут себя как изолированные, то есть происходит обычное присоединение брома к углеводороду С:

Окстабромпроизводное

При окислении вещества С горячим кислым раствором перманганата калия происходит разрыв кратных связей и окисление промежуточно образующихся карбонильных соединений. Конечные продукты окисления — углекислый газ и уксусная кислота:

Окисление вещества C

[свернуть]
Дополнительная информация

Задача V соросовской олимпиады школьников 1999

[свернуть]

Добавить комментарий