Пояснения к синтезу

Реакция образования бромистого изопропила при взаимодействии изопропилового спирта с НВr проходит по механизму нуклеофильного замещения, катализируемого кислотами. Бромистый водород образуется в результате реакции:

KBr + H₂SO₄ = HBr + KHSO₄

Чтобы образующийся бромистый водород как можно меньше улетал, в реакционную смесь добавляют воду, а саму реакционную смесь перед внесением в нее бромистого калия охлаждают.

Роль серной кислоты состоит также в протонировании изопропилового спирта:

	(1)
изопропилоксоний-катион

Изопропилоксоний-катион, будучи вторичным оксониевым ионом, может реагировать с нуклеофилом Вr^ по двум маршрутам: по механизму S_N2:

(2)

или по S_N1:

(3) (4)

Наряду с бромид-анионом в качестве нуклеофила может выступать и гидросульфат-анион НSO₄^‑:

	(5)
изопропилсульфат

Изопропилсульфат, реагируя с бромид-анионом, также дает бромистый изопропил, а при высокой температуре (> 170 С) способна к внутримолекулярному отщеплению Н₂SО₄ с образованием пропилена.

Образующийся бромистый изопропил отгоняется из реакционной смеси. Вместе с бромпроизводным частично улетает и изопропиловый спирт, некоторое количество которого присутствует в реакционной смеси в свободном виде, так как равновесие (1) не полностью сдвинуто вправо. В связи с этим установка снабжается дефлегматором, который позволяет частично отделить более высококипящий спирт от бромистого изопропила и вернуть его в зону реакции.

Взаимодействие изопропилсерной кислоты со спиртом приводит к образованию небольших количеств простого диизопропилового эфира:

		(6)
диизопропиловый эфир

который может быть отделен от бромистого изопропила при обработке продукта концентрированной серной кислотой:

(7)

Продукт кислотно-основного взаимодействия простого эфира и H₂SO₄ в отличие от галогенпроизводного хорошо растворим в концентрированной серной кислоте (см. примечание 2).

Контрольные вопросы

1. Зачем в реакционную смесь перед началом синтеза добавляют воду, хотя она не входит в уравнение основной реакции? Почему перед внесением бромида калия реакционную смесь необходимо как можно сильнее охладить?

2. Какую роль в синтезе выполняет серная кислота?

3. Зачем установка для синтеза бромистого изопропила снабжается дефлегматором? Почему продукт реакции рекомендуется собирать под слоем воды?

4. Напишите уравнения реакций, в которые может вступать изопропилсульфат в различных условиях. Каковы механизмы этих реакций?

5. Сравните между собой данные для изопропилового спирта и бромистого изопропила: а) температуры кипения, б) растворимости в воде. Какие особенности строения этих веществ объясняют наблюдаемые различия?

6. В результате каких операций и каких реакций происходит очистка “сырого” бромистого изопропила от содержащихся в нем примесей?

7. Сравните по данным из справочника физические свойства бромистого изопропила и бромистого н-пропила. Как практически можно отличить друг от друга эти изомеры?

8. Чем отличаются между собой механизмы S_N2 и S_N1? Перечислите условия, которые благоприятствуют протеканию реакций замещения по тому или иному механизму.