Для осуществления превращений ацетилена (C2H2) в этиловый эфир этановой кислоты (C4H8O2) через последовательные стадии (этилен, этанол, этаналь, этановая кислота), необходимо провести серию химических реакций.
- Ацетилен (C2H2) → Этилен (C2H4)
Реакция гидрирования ацетилена:
[ \text{C}_2\text{H}_2 + \text{H}_2 \xrightarrow[\text{кат.}]{\text{Pt, Pd, Ni}} \text{C}_2\text{H}_4 ]
При пропускании ацетилена через водород в присутствии катализатора (платина, палладий или никель) происходит гидрирование, в результате чего образуется этилен.
- Этилен (C2H4) → Этанол (C2H5OH)
Реакция гидратации этилена:
[ \text{C}_2\text{H}_4 + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow[\text{кат.}]{\text{H}_2\text{SO}_4} \text{C}_2\text{H}_5\text{OH} ]
Этилен гидратируется в присутствии серной кислоты, что приводит к образованию этанола.
- Этанол (C2H5OH) → Этаналь (CH3CHO)
Реакция окисления этанола:
[ \text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + \text{[O]} \xrightarrow[\text{кат.}]{\text{Cu, 300°C}} \text{CH}_3\text{CHO} + \text{H}_2\text{O} ]
Этанол окисляется до этаналя (ацетальдегида) при нагревании в присутствии катализатора (медный катализатор при 300°C).
- Этаналь (CH3CHO) → Этановая кислота (CH3COOH)
Реакция дальнейшего окисления этаналя:
[ \text{CH}_3\text{CHO} + \text{[O]} \xrightarrow{\text{кат.}} \text{CH}_3\text{COOH} ]
Этаналь окисляется до этановой кислоты с помощью окислителя, такого как кислород в присутствии катализатора, например меди или серебра.
- Этановая кислота (CH3COOH) + Этанол (C2H5OH) → Этиловый эфир этановой кислоты (C4H8O2)
Реакция этерификации:
[ \text{CH}_3\text{COOH} + \text{C}_2\text{H}_5\text{OH} \xrightarrow[\text{кат.}]{\text{H}_2\text{SO}_4} \text{CH}_3\text{COO}\text{C}_2\text{H}_5} + \text{H}_2\text{O} ]
Этановая кислота реагирует с этанолом в присутствии серной кислоты (катализатор) для образования этилового эфира этановой кислоты и воды.
Таким образом, последовательность превращений включает следующие пять реакций:
- Гидрирование ацетилена до этилена.
- Гидратация этилена до этанола.
- Окисление этанола до этаналя.
- Окисление этаналя до этановой кислоты.
- Этерификация этановой кислоты с этанолом до этилового эфира этановой кислоты.