с использованием последовательности превращений. 5. Реакция Х1 → С6Н6 → X2 (получение с использованием HCl, AlCl3

Сумасшедший_Шерлок

32

Для решения данной задачи нам необходимо последовательно превратить исходные вещества в конечное вещество - п-нитробензальдегид (X4) и хлорид фениламмония (X5). Давайте рассмотрим каждое превращение пошагово:

Шаг 1: Реакция Х1 → C6H6
В данном преобразовании вещество Х1 превращается в бензол (C6H6). Для этого используются хлорид водорода (HCl) и хлорид алюминия (AlCl3) в качестве катализатора. Реакция протекает по следующему уравнению:
\[Х1 + HCl + AlCl3 \rightarrow C6H6\]
Объяснение: При взаимодействии Х1 с HCl и AlCl3 происходит алилирование бензола, при котором на его кольцо добавляется активная алкильная группа. Таким образом, получается бензол (C6H6).

Шаг 2: Реакция C6H6 → X2
В данном преобразовании бензол (C6H6) превращается в вещество X2. Для этого используются соляная кислота (HNO3) и серная кислота (H2SO4). Реакция протекает следующим образом:
\[C6H6 + HNO3, H2SO4 \rightarrow X2\]
Объяснение: В ходе реакции нитрирования бензола с HNO3 и H2SO4 на одно из его кольцевых атомов добавляется нитрогруппа (—NO2), в результате чего образуется вещество X2.

Шаг 3: Реакция X2 → X3
В данном преобразовании вещество X2 превращается в вещество X3. Для этого применяется нитрирование с использованием смеси азотной кислоты (HNO3) и серной кислоты (H2SO4). Реакция выглядит следующим образом:
\[X2 + HNO3, H2SO4 \rightarrow X3\]
Объяснение: В результате нитрирования вещества X2 с использованием HNO3 и H2SO4 на бензольном кольце происходит замещение одного водородного атома нитросоединением (-NO2), в итоге мы получаем вещество X3.

Шаг 4: Реакция X3 → X4
В данном преобразовании вещество X3 превращается в п-нитробензальдегид (X4) с использованием хлора (Cl2) и света (hν). Реакция имеет вид:
\[X3 + Cl2, hν \rightarrow X4\]
Объяснение: При взаимодействии вещества X3 с хлором (Cl2) в присутствии света происходит замещение атомов водорода на бензольном кольце атомами хлора (Cl), образуя п-нитробензальдегид (X4).

Шаг 5: Превращение метана → X1 → X2 → анилин
В данном случае мы должны выполнить первые два преобразования в цепочке превращений, чтобы получить вещество анилин. Поэтому сначала рассмотрим превращение метана в X1. Для этого используется активированный уголь (С акт.) и повышенная температура (t).
\[CH4 + C акт., t \rightarrow X1\]
Объяснение: При взаимодействии метана (CH4) с активированным углем (С акт.) при повышенной температуре происходит замещение водородных атомов метана на поверхности угля, что приводит к образованию вещества X1.

Затем рассмотрим второе преобразование, чтобы получить анилин из X1. Для этого применяется нитрование с использованием HNO3 и H2SO4. Реакция выглядит следующим образом:
\[X1 + HNO3, H2SO4 \rightarrow анилин\]
Объяснение: В результате нитрования вещества X1 с использованием HNO3 и H2SO4 происходит замещение одного водородного атома амино-группой (-NH2), образуя анилин.

Шаг 6: Реакция анилина → хлорид фениламмония
В данном преобразовании анилин превращается в хлорид фениламмония. Для этого используются хлороводородная кислота (HCl) и HNO3.
\[анилин + HCl + HNO3 \rightarrow хлорид фениламмония\]
Объяснение: При взаимодействии анилина с HCl и HNO3 происходит нитрование амино-группы (-NH2) в анилине, при этом замещается одна аминогруппа (-NH2) на карбоксильную группу (-COOH), образуя хлорид фениламмония.

Таким образом, используя последовательность превращений, мы получаем п-нитробензальдегид (X4) из X1, и хлорид фениламмония из метана.