Бутан+Br2свет->Х1->+KOH,спиртХ2->H2O,H ,t->H2SO4,180°C->X2+KMnO4,H2O,20°C

Давайте разберем этот многоступенчатый процесс, который начинается с взаимодействия бутана с бромом на свету и заканчивается реакцией окисления с перманганатом калия.

1. Первый этап: Реакция бутана с бромом на свету

   Исходное вещество — бутан (C₄H₁₀). На первом этапе происходит реакция радикального замещения между бутаном и бромом ($\text{Br}_2$) на свету. Под действием света бром молекулы распадается на бром-радикалы, которые могут заместить атом водорода в бутане. В результате образуется бромбутан (X1). В зависимости от условий реакции и положения заместителей могут образоваться изомеры — 1-бромбутан или 2-бромбутан.

   Реакция: $\text{C}_4\text{H}_{10} + \text{Br}_2 \xrightarrow{\text{свет}} \text{C}_4\text{H}_9\text{Br} + \text{HBr}$

2. Второй этап: Дегидрогалогенирование бромбутана

   На втором этапе X1 (1-бромбутан или 2-бромбутан) подвергается воздействию спиртового раствора гидроксида калия (KOH). Это типичная реакция дегидрогалогенирования, при которой от молекулы алкилгалогенида отщепляется атом галогена и соседний атом водорода, в результате чего образуется алкен (X2) — бутен. Продуктом может быть бутен-1 или бутен-2, в зависимости от структуры X1.

   Реакция: $\text{C}_4\text{H}_9\text{Br} + \text{KOH (спиртовой)} \rightarrow \text{C}_4\text{H}_8 + \text{KBr} + \text{H}_2\text{O}$

3. Третий этап: Дегидратация бутена

   Далее, X2 (бутен) нагревают в присутствии серной кислоты (H₂SO₄) при температуре около 180°C. Эта реакция вызывает дегидратацию бутена, что приводит к образованию алкена или даже диена, но чаще всего в таких условиях просто происходит изомеризация алкена или образование более стабильного алкена.

   Однако бутен сам по себе — алкен, и при 180°C с серной кислотой может произойти его полимеризация или образование более устойчивой формы бутена, например, изомера.

4. Четвертый этап: Окисление алкена перманганатом калия

   Наконец, полученный бутен (X2) подвергается мягкому окислению раствором перманганата калия (KMnO₄) в воде при температуре около 20°C. Это окисление известно как реакция Вагнера, при которой алкен окисляется до соответствующего диола — бутан-2,3-диола, если речь идет о бутен-2. В этой реакции перманганат калия (при мягких условиях) окисляет двойную связь, присоединяя по одному гидроксильному радикалу к каждому атому углерода, связанному с двойной связью.

   Реакция: $\text{C}_4\text{H}_8 + \text{KMnO}_4 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_4\text{H}_8(\text{OH})_2 + \text{MnO}_2 + \text{KOH}$

Итоговый продукт: бутан-2,3-диол (X2).

Таким образом, конечным продуктом цепочки реакций является бутан-2,3-диол, полученный в результате последовательного бромирования, дегидрогалогенирования, возможной изомеризации, и мягкого окисления.