Давайте разберем эту химическую реакцию.
На изображении представлена реакция нитрования алкана.
Исходное вещество:
\[ \text{CH}_3 - \text{CH}(\text{CH}_3) - \text{C}(\text{CH}_3)_2 - \text{CH}_3 \]
Это 2,2,3-триметилбутан.
Реакция с азотной кислотой (\(\text{HNO}_3\)) при нагревании (нитрование по Коновалову) приводит к замещению атомов водорода на нитрогруппу (\(\text{NO}_2\)). Нитрование алканов происходит преимущественно по третичным атомам углерода, затем по вторичным, и в последнюю очередь по первичным.
В молекуле 2,2,3-триметилбутана есть:
1. Один третичный атом углерода (при \(\text{CH}\) группе).
2. Один четвертичный атом углерода (при \(\text{C}\) группе).
3. Пять первичных атомов углерода (три \(\text{CH}_3\) группы, присоединенные к четвертичному углероду, и две \(\text{CH}_3\) группы, присоединенные к третичному углероду).
Поскольку нитрование происходит преимущественно по третичным атомам углерода, основной продукт реакции будет образовываться при замещении водорода у третичного атома углерода.
Реакция:
\[ \text{CH}_3 - \text{CH}(\text{CH}_3) - \text{C}(\text{CH}_3)_2 - \text{CH}_3 + \text{HNO}_3 \xrightarrow{\text{t}} \]
Основной продукт:
Замещение водорода у третичного атома углерода (второй атом углерода в главной цепи, если нумеровать от левого края):
\[ \text{CH}_3 - \text{C}(\text{NO}_2)(\text{CH}_3) - \text{C}(\text{CH}_3)_2 - \text{CH}_3 + \text{H}_2\text{O} \]
Название продукта: 2,2,3-триметил-3-нитробутан.
Полное уравнение реакции:
\[ \text{CH}_3 - \text{CH}(\text{CH}_3) - \text{C}(\text{CH}_3)_2 - \text{CH}_3 + \text{HNO}_3 \xrightarrow{\text{t}} \text{CH}_3 - \text{C}(\text{NO}_2)(\text{CH}_3) - \text{C}(\text{CH}_3)_2 - \text{CH}_3 + \text{H}_2\text{O} \]
Таким образом, в тетрадь можно записать следующее:
Задача: Завершите уравнение реакции нитрования 2,2,3-триметилбутана.
Решение:
1. Определяем исходное вещество:
Структурная формула: \( \text{CH}_3 - \text{CH}(\text{CH}_3) - \text{C}(\text{CH}_3)_2 - \text{CH}_3 \)
Название: 2,2,3-триметилбутан.
2. Определяем реагент:
Азотная кислота (\(\text{HNO}_3\)).
3. Тип реакции:
Нитрование алканов (реакция Коновалова). Это реакция замещения, при которой атом водорода в алкане замещается на нитрогруппу (\(\text{NO}_2\)). Реакция протекает при нагревании.
4. Механизм реакции:
Нитрование алканов происходит преимущественно по третичным атомам углерода, так как водород у третичного атома углерода наиболее легко замещается. В молекуле 2,2,3-триметилбутана есть один третичный атом углерода (тот, к которому присоединен один атом водорода и три алкильные группы).
5. Записываем уравнение реакции:
\[ \text{CH}_3 - \text{CH}(\text{CH}_3) - \text{C}(\text{CH}_3)_2 - \text{CH}_3 + \text{HNO}_3 \xrightarrow{\text{t}} \text{CH}_3 - \text{C}(\text{NO}_2)(\text{CH}_3) - \text{C}(\text{CH}_3)_2 - \text{CH}_3 + \text{H}_2\text{O} \]
6. Называем продукт реакции:
2,2,3-триметил-3-нитробутан.
