Осуществить превращения бензол-толуол-бензойная кислота-бензоат натрия

Превращение бензола в толуол можно осуществить с помощью каталитического гидрирования, при котором добавляется водород в присутствии металлического катализатора, например, платины или никеля.

Для получения бензойной кислоты из толуола можно провести окисление толуола кислородом в присутствии катализатора, такого как хромовая кислота.

Превращение бензойной кислоты в бензоат натрия может быть осуществлено с помощью реакции нейтрализации содой. При добавлении натрия в бензойную кислоту происходит образование бензоата натрия и выделение воды.

Для осуществления последовательных превращений "бензол → толуол → бензойная кислота → бензоат натрия" необходимо провести несколько химических реакций. Рассмотрим каждый этап подробно:

1. Бензол → Толуол: Алкилирование (реакция Фриделя-Крафтса)

   Для получения толуола из бензола, необходимо провести реакцию алкилирования бензола с хлорметаном (CH₃Cl) в присутствии катализатора — хлорида алюминия (AlCl₃). Эта реакция называется реакцией Фриделя-Крафтса.

   [ \text{C}_6\text{H}_6 + \text{CH}_3\text{Cl} \xrightarrow{\text{AlCl}_3} \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3 + \text{HCl} ]

   В результате образуется толуол (метилбензол).

2. Толуол → Бензойная кислота: Окисление

   Для превращения толуола в бензойную кислоту необходимо провести реакцию окисления. Наиболее эффективным методом является использование раствора перманганата калия (KMnO₄) в щелочной среде, а затем подкисление.

   [ \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3 + 2\text{KMnO}_4 + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{COOH} + 2\text{MnO}_2 + 2\text{KOH} ]

   В результате образуется бензойная кислота (C₆H₅COOH).

3. Бензойная кислота → Бензоат натрия: Нейтрализация

   Для превращения бензойной кислоты в бензоат натрия необходимо провести реакцию нейтрализации бензойной кислоты с гидроксидом натрия (NaOH).

   [ \text{C}_6\text{H}_5\text{COOH} + \text{NaOH} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{COONa} + \text{H}_2\text{O} ]

   В результате образуется бензоат натрия (C₆H₅COONa).

Таким образом, последовательность реакций для превращений "бензол → толуол → бензойная кислота → бензоат натрия" будет включать:

1. Реакцию Фриделя-Крафтса для получения толуола из бензола.
2. Окисление толуола до бензойной кислоты.
3. Нейтрализацию бензойной кислоты до бензоата натрия.

Каждый этап требует специфических условий и реагентов, которые обеспечат высокую эффективность превращений.