Здравствуйте, уважаемые читатели!
Сегодняшняя статья будет посвящена органическим соединениям, достаточно редко рассматриваемым в формате ЕГЭ по химии. Это внутренние циклические сложные эфиры гидроксикислот : лактоны и лактиды, а также циклические ангидриды карбоновых кислот.
Всплеск внимания к внутренним сложным эфирам наблюдается в 2020-2021 году. В реальном ЕГЭ-2020 упоминание о лактонах можно было встретить в 11 вопросе ( классификация и номенклатура органических веществ). В методических материалах 2021 года мне удалось "вычислить" 2 задачи с этими экзотичными ( в смысле - необычными для школьной химии) веществами.
О продуктах дегидратации различных дикарбоновых кислот (если конкретнее - о циклических ангидридах) я рассказывала и решала задачи с их участием ранее в своей статье https://zen.yandex.ru/media/id/5d2de3c4bc228f00aec36bc0/ege-po-himii-organika-chast-4-zadachi-na-dikarbonovye-kisloty-600ed2968dfe7b3b2d2ea8b7?from=editor
Решила снова к ним обратиться, поскольку в самом последнем статградовском пробнике от 21 января 2021 года появилась интересная цепочка с участием циклического ангидрида.
Начинаю с разбора упражнений на лактоны и лактиды. Но предварительно - небольшое вкрапление теории про эти вещества. При этом не ставила перед собой цель - охарактеризовать основные свойства рассматриваемых веществ. Скорее, меня они заинтересовали как представители класса сложных эфиров.
Итак:
А. Теоретический блок
1. Получение лактонов и лактидов:
Они образуются при циклизации окси- или галогенокислот — X-(CH 2 ) n COOH, где Х= ОН или галоген. В зависимости от взаимного расположения заместителя (ОН или галогена) и карбоксильной группы циклизация может давать разные продукты :
2. Представители лактидов и лактонов
В качестве примеров лактидов можно привести следующие:
В зависимости от типа оксикислот, образующих лактоны, различают β-, γ-, δ-, ε-лактоны и т. д., например: β-пропиолактон (I, tкип 155 °C), γ-бутиролактон (II, tкип 203—204 °C), δ-валеролактон (III, tкип 218—220 °C):
3. Гидролиз лактонов и лактидов
Как лактоны, так и лактиды повергаются гидролизу. Особенностью этого процесса (по сравнению с гидролизом трациционных сложных эфиров) является образование только одного продукта - соответствующей кислоты или ее соли:
4. Использование лактидов
Заслуживает упоминание использование лактида молочной кислоты для синтеза биоразлагаемых полимеров:
Б. Практический блок
Упражнение 1
Задача на лактоны .
Решение:
1. Найдем молекулярную формулу CxHyOz:
n(C)=7,04/44=0,16 моль
n(Н)=2,16/9=0,24 моль
n(О)=(3,44-(12*0,16+0,24))/16 =0,08 моль
Простейшая формула искомого вещества - С2Н3О, поскольку такого вещества не существует, истинная формула - С4Н6О2.
2. Найдем структурную формулу(исходная информация - подвергается гидролизу, причем образуется только один продукт). Это - гамма - бутиролактон:
3. Уравнение щелочного гидролиза гамма -бутиролактона:
Упражнение 2
Задача на лактиды .
Органическое вещество А, используемое для получения биоразлагаемого полимера, содержит 50% углерода и 44,44% кислорода. Вещество А подвергается гидролизу в присутствии серной кислоты. При этом образуется только один продукт (вещество Б ). Составьте молекулярную и структурные формулы вещества А и уравнение его кислотного гидролиза, если известно, что вещество Б образуется при брожении глюкозы.
Решение.
1. Найдем молекулярную формулу вещества А:
n(C)=50/12=4,17 моль
n(Н)=(100-50-44,44) /1=5,56 моль
n(О)= 44,44/16 =2,78 моль
Молекулярная формула вещества А- С6 Н8 О4
2. Согласно условию задачи (подвергается гидролизу с образованием 1 продукта, продукт - образуется при брожении глюкозы) А - циклический сложный эфир молочной кислоты:
3. Уравнение гидролиза лактида:
Упражнение 3
Цепочка превращений (на циклические ангидриды)
(пробник Стаграда от 21 января 2021 года)
Решение:
Приведу 2 варианта решения :
а) из ключей к пробнику (вариант ответа авторов)
б) мой вариант:
Красным цветом в 4 уравнении выделила отличие своего варианта ответа от варианта авторов пробника.
Всего доброго!