Номер 292, страница 75 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

292. Напишите уравнения возможных реакций, протекающих при последовательном присоединении к молекуле бутадиена-1,3 сначала одной молекулы хлора ($Cl_2$), а затем одной молекулы брома ($Br_2$). Назовите конечные продукты. Почему среди конечных продуктов не может быть 1,4-дибром-2,3-дихлорбутана? Что нужно изменить, чтобы в результате последовательных реакций присоединения получить из бутадиена 1,4-дибром-2,3-дихлорбутан?

Присоединение галогенов к сопряженным диенам, таким как бутадиен-1,3, может идти по двум направлениям: 1,2-присоединение и 1,4-присоединение. Соотношение продуктов зависит от условий реакции (в первую очередь, от температуры), поэтому необходимо рассмотреть оба варианта на первой стадии.

Стадия 1: Присоединение одной молекулы хлора к бутадиену-1,3.

1. 1,2-присоединение:
$CH_2=CH-CH=CH_2 + Cl_2 \rightarrow CH_2Cl-CHCl-CH=CH_2$
Продукт: 3,4-дихлорбут-1-ен.

2. 1,4-присоединение:
$CH_2=CH-CH=CH_2 + Cl_2 \rightarrow CH_2Cl-CH=CH-CH_2Cl$
Продукт: 1,4-дихлорбут-2-ен.

Стадия 2: Присоединение одной молекулы брома к продуктам первой стадии.

1. К продукту 1,2-присоединения (3,4-дихлорбут-1-ену):
$CH_2Cl-CHCl-CH=CH_2 + Br_2 \rightarrow CH_2Cl-CHCl-CHBr-CH_2Br$
Конечный продукт (A): 1,2-дибромо-3,4-дихлорбутан.

2. К продукту 1,4-присоединения (1,4-дихлорбут-2-ену):
$CH_2Cl-CH=CH-CH_2Cl + Br_2 \rightarrow CH_2Cl-CHBr-CHBr-CH_2Cl$
Конечный продукт (B): 2,3-дибромо-1,4-дихлорбутан.

Назовите конечные продукты.
В результате последовательного присоединения хлора, а затем брома к бутадиену-1,3 образуется смесь двух изомерных продуктов: 1,2-дибромо-3,4-дихлорбутана и 2,3-дибромо-1,4-дихлорбутана.

Ответ: Конечные продукты: 1,2-дибромо-3,4-дихлорбутан и 2,3-дибромо-1,4-дихлорбутан.

Почему среди конечных продуктов не может быть 1,4-дибром-2,3-дихлорбутана?
Образование 1,4-дибром-2,3-дихлорбутана ($Br-CH_2-CHCl-CHCl-CH_2-Br$) предполагает, что на второй стадии к двойной связи присоединяется хлор, а атомы брома уже находятся у 1-го и 4-го атомов углерода. Это возможно только в том случае, если на первой стадии к бутадиену присоединился бы бром (в положение 1,4), образовав 1,4-дибромбут-2-ен. Однако по условию задачи, на первой стадии присоединяется хлор. Атомы хлора, присоединившись к углеродному скелету на первой стадии, не могут быть замещены атомами брома на второй. Таким образом, заданная последовательность реагентов (сначала хлор, потом бром) не позволяет получить 1,4-дибром-2,3-дихлорбутан.

Ответ: 1,4-дибром-2,3-дихлорбутан не может образоваться, так как порядок присоединения галогенов (сначала хлор, затем бром) определяет конечное положение атомов галогенов в молекуле. В указанном продукте атомы брома находятся на концах цепи (1,4), а атомы хлора — в середине (2,3), что потребовало бы присоединения брома на первой стадии (1,4-присоединение) и хлора на второй.

Что нужно изменить, чтобы в результате последовательных реакций присоединения получить из бутадиена 1,4-дибром-2,3-дихлорбутан?
Чтобы получить 1,4-дибром-2,3-дихлорбутан, необходимо изменить порядок присоединения галогенов. Сначала нужно провести реакцию бутадиена-1,3 с бромом (1,4-присоединение), а затем к полученному 1,4-дибромбут-2-ену присоединить хлор.

Стадия 1 (измененная): $CH_2=CH-CH=CH_2 + Br_2 \rightarrow Br-CH_2-CH=CH-CH_2-Br$ (1,4-дибромбут-2-ен)
Стадия 2 (измененная): $Br-CH_2-CH=CH-CH_2-Br + Cl_2 \rightarrow Br-CH_2-CHCl-CHCl-CH_2-Br$ (1,4-дибром-2,3-дихлорбутан)

Ответ: Необходимо изменить порядок введения реагентов: сначала присоединить к бутадиену-1,3 одну молекулу брома, а затем к продукту реакции (преимущественно 1,4-дибромбут-2-ену) — одну молекулу хлора.