Для того чтобы превратить метан (CH4) в этиловый эфир уксусной кислоты (CH3-COO-CH2-CH3), нам нужно пройти через несколько промежуточных стадий, каждая из которых соответствует указанным соединениям. Рассмотрим пошагово каждую реакцию.
CH4 (метан) -> CH3Br (бромметан)
Для превращения метана в бромметан используется реакция галогенирования:
[
\text{CH}_4 + \text{Br}_2 \xrightarrow{hv} \text{CH}_3\text{Br} + \text{HBr}
]
Здесь hv обозначает свет, который необходим для инициирования реакции.
CH3Br (бромметан) -> C2H6 (этан)
Следующим шагом является реакция Вюрца для удвоения углеродного скелета:
[
2 \text{CH}_3\text{Br} + 2 \text{Na} \xrightarrow{\Delta} \text{C}_2\text{H}_6 + 2 \text{NaBr}
]
Здесь Δ обозначает нагревание.
C2H6 (этан) -> C2H5Cl (этилхлорид)
Этан реагирует с хлором в реакции радикального замещения:
[
\text{C}_2\text{H}_6 + \text{Cl}_2 \xrightarrow{hv} \text{C}_2\text{H}_5\text{Cl} + \text{HCl}
]
C2H5Cl (этилхлорид) -> C2H4 (этилен)
Далее следует реакция дегидрогалогенирования с использованием спиртового раствора щелочи:
[
\text{C}_2\text{H}5\text{Cl} + \text{KOH}{(спирт.)} \xrightarrow{\Delta} \text{C}_2\text{H}_4 + \text{KCl} + \text{H}_2\text{O}
]
C2H4 (этилен) -> C2H5OH (этанол)
Этилен гидратируется до этанола в присутствии кислоты (катализатор серной кислоты):
[
\text{C}_2\text{H}_4 + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{H}_2\text{SO}_4} \text{C}_2\text{H}_5\text{OH}
]
C2H5OH (этанол) -> CH3-COO-CH2-CH3 (этиловый эфир уксусной кислоты)
Последним шагом является реакция этерификации этанола уксусной кислотой:
[
\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + \text{CH}_3\text{COOH} \xrightarrow{\text{H}_2\text{SO}_4} \text{CH}_3\text{COO}\text{C}_2\text{H}_5} + \text{H}_2\text{O}
]
Итак, последовательность реакций для получения этилового эфира уксусной кислоты из метана выглядит следующим образом:
- Галогенирование метана: CH4 + Br2 → CH3Br + HBr
- Реакция Вюрца: 2 CH3Br + 2 Na → C2H6 + 2 NaBr
- Галогенирование этана: C2H6 + Cl2 → C2H5Cl + HCl
- Дегидрогалогенирование этилхлорида: C2H5Cl + KOH(спирт.) → C2H4 + KCl + H2O
- Гидратация этилена: C2H4 + H2O → C2H5OH
- Этерификация этанола: C2H5OH + CH3COOH → CH3-COO-C2H5 + H2O
Каждая стадия требует специфических условий и реагентов, как указано выше.