Установи соответствие между названиями вещества с общей формулой 𝐶 𝑛 𝐻 ( 2 𝑛 2 ) C n H (2n 2) и их продуктами реакции, которые преимущественно образуются в реакции жидкофазного нитрования у изобутана

Ключевые моменты по задаче и безопасный подход к ответу Цель: разобрать, как связаны общие формулы алканов CnH(2n+2) с их нитропроизводными в жидкофазном нитрировании на примере изобутана. Что обычно происходит в жидкофазном нитрировании алканов - Общая формула алканов: CnH(2n+2). - При нитрировании алкана в жидкой фазе активируется ион NO2+ (образуется в смесь H2SO4/HNO3). Замещение атома водорода на группу NO2 дает нитроалканы. - Формула нитроалканов: CnH(2n+1)NO2. То есть количество водородов в продукте на один меньше, чем в исходном алкане, а к нему присоединяется NO2. Что происходит у изобутана - Изобутан (2-метилпропан) имеет форму (CH3)3CH. В нём два типа водородов: - Терциарный водород на центральном углероде (теперь у него H всего один). - Прямые (первичные) водороды на трёх метильных группах (каждая CH3 имеет по 3 H; вместе их много). - По термодинамике и радикально-стороннему механизму нитрирования слабее связаны C–H на терциарном углероде, поэтому именно эти водороды замещаются преимущественно первыми. Таким образом, образуются в основном нитроалканы с нитрогруппой на терциарном центре, а также меньшая доля из нитропроизводных, получаемых на первичных атомах водорода. Соответствие названий веществ и их нитропроизводных (для изобутана) - Общая формула алканов: CnH(2n+2). Соответствие: после нитрования образуются нитроалканы с формулой CnH(2n+1)NO2. - Для изобутана (C4H10) это C4H9NO2. - Преобладающий продукт у изобутана: - 2-nitro-2-methylpropane (также называют tert-бутил-NO2-соединением по месту замещения на терциарном центре). Это нитроалкан с нитрогруппой на центральном (терциарном) углероде: (CH3)3C–NO2. Это главный продукт, потому что замещение терциарного C–H стабилизирует образование радикала на этом положении. - Второстепенный продукт: - 1-nitro-2-methylpropane (иногда звучит как изобутил-нитронитрование; это нитроалкан, образующийся при замещении на одном из первичных углеродов метильной части: CH2NO2–C(H)(CH3)–CH3). Это главная альтернативная изомерная форма, образующаяся параллельно, но в меньшей доле по сравнению с терциарным замещением. Итого по ответу (конкретная связь для изобутана) - Общая формула алканов: CnH(2n+2) → нитропроизводные: CnH(2n+1)NO2. - Для изобутана (C4H10) доминирующий продукт нитрования: 2-nitro-2-methylpropane (терти-бутил-NO2-соединение). - В меньшей доле образуется: 1-nitro-2-methylpropane (изобутил-NO2-соединение). Краткое обоснование по шагам 1) Генерация электрофильного NO2+ в смеси H2SO4/HNO3. 2) Образование наиболее стабильного первичного/rадикального центра при абстракции водорода: - терциарный C–H слабее, поэтому образуется радикал на терциарном углероде чаще. - после присоединения NO2 формируется соответствующий нитроалкан. 3) В случае изобутаана два типа замещений: на терциарном центре (главное) и на первичных центрах (второе по частоте). Важно помнить - Нитрование алканов относится к реакциям с сильными кислотными средами и реактивами (NO2+), процедура требует строгих условий и контроля безопасности. - Приведённые названия относятся к общепринятой номенклатуре нитроалканов. Если хочешь, могу привести конкретные структурные формулы для названий 2-nitro-2-methylpropane и 1-nitro-2-methylpropane, или разобрать аналогичные соответствия для других алканов.