Как из пропена-1 получить бутан?

Чтобы из пропена (C₃H₆) получить бутан (C₄H₁₀), потребуется несколько последовательных химических реакций, так как эти соединения относятся к разным классам органических веществ. Пропен — это непредельный углеводород (алкен) с двойной связью, а бутан — насыщенный углеводород (алкан) с одинарными связями.

Основной подход к получению бутана из пропена заключается в увеличении длины углеродной цепи и насыщении соединения водородом, что можно сделать через несколько ключевых реакций.

1. Димеризация пропена (присоединение молекул друг к другу)

Пропен может подвергаться димеризации (объединению двух молекул пропена) в присутствии катализатора. В результате этой реакции образуется 2-метилпентен-1 (C₆H₁₂), так как две молекулы пропена соединяются через свои углеродные цепи. Реакция происходит при высоких давлениях и температурах, и также могут использоваться кислотные катализаторы, такие как фосфорная или алюмосиликатные кислоты.

2. Гидрирование

На следующем этапе продукт димеризации нужно подвергнуть гидрированию, чтобы превратить все двойные связи в одинарные. Это можно сделать при взаимодействии с водородом (H₂) в присутствии металлических катализаторов, таких как платина (Pt) или никель (Ni). В результате этой реакции все оставшиеся двойные связи насыщаются водородом, и образуется насыщенный углеводород. Если провести гидрирование димеризованного продукта, получится 2-метилпентан (изоалкан), а не бутан, что не соответствует задаче.

Альтернативный путь: реакция Вурца

Более точный способ — это увеличить длину углеродной цепи через синтетические реакции. Например, можно использовать реакцию Вурца, которая заключается в удлинении углеводородной цепи. Для этого:

1. Пропен превращают в 1-бромпропан или 2-бромпропан с помощью бромирования.
2. Затем в реакции Вурца с использованием металлического натрия и избытка бромметана (CH₃Br) можно увеличить длину углеродной цепи. В результате соединения двух цепочек получится бутан.

Итог

Таким образом, из пропена можно получить бутан, используя либо димеризацию и гидрирование, либо реакцию Вурца. Более простой и точный метод включает применение реакции Вурца, в которой бромированные производные пропена взаимодействуют с метилбромидом в присутствии натрия, что позволяет нарастить углеродную цепь и получить бутан.