Карбид кальция--Х1---бензол---Х2--фенол---пикриновая кислота

Конверсия карбида кальция в пикриновую кислоту включает несколько химических реакций. Давайте подробно рассмотрим каждый этап.

Этап 1: Карбид кальция к бензолу (Х1)

Карбид кальция (CaC₂) взаимодействует с водой, образуя ацетилен (C₂H₂):

[ \text{CaC}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca}(\text{OH})_2 + \text{C}_2\text{H}_2 ]

Далее ацетилен подвергается тримеризации в присутствии катализатора (например, активированного угля или никеля), образуя бензол:

[ 3\text{C}_2\text{H}_2 \rightarrow \text{C}_6\text{H}_6 ]

Этап 2: Бензол к фенолу (Х2)

Один из распространенных методов получения фенола из бензола — это процесс кумола. Этот процесс включает несколько стадий:

1. Алкилирование бензола: Бензол реагирует с пропиленом (пропеном) в присутствии кислого катализатора, образуя кумол (изопропилбензол):

[ \text{C}_6\text{H}_6 + \text{CH}_3\text{CH}=\text{CH}_2 \rightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}(\text{CH}_3)_2 ]

1. Окисление кумола: Кумол окисляется кислородом воздуха с образованием кумолгидропероксида:

[ \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}(\text{CH}_3)_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{C}(\text{CH}_3)_2\text{OOH} ]

1. Расщепление кумолгидропероксида: Кумолгидропероксид расщепляется в присутствии кислоты (например, серной), образуя фенол и ацетон:

[ \text{C}_6\text{H}_5\text{C}(\text{CH}_3)_2\text{OOH} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{OH} + (\text{CH}_3)_2\text{CO} ]

Этап 3: Фенол к пикриновой кислоте

Для получения пикриновой кислоты (2,4,6-тринитрофенола) фенол подвергается нитрованию смесью концентрированной серной кислоты (H₂SO₄) и азотной кислоты (HNO₃):

[ \text{C}_6\text{H}_5\text{OH} + 3\text{HNO}_3 \rightarrow \text{C}_6\text{H}_2(\text{NO}_2)_3\text{OH} + 3\text{H}_2\text{O} ]

При этом атомы водорода в орто- и пара-положениях к гидроксильной группе заменяются на нитрогруппы (-NO₂), образуя пикриновую кислоту.

Общая последовательность реакций

1. CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂
2. 3C₂H₂ → C₆H₆
3. C₆H₆ + CH₃CH=CH₂ → C₆H₅CH(CH₃)₂
4. C₆H₅CH(CH₃)₂ + O₂ → C₆H₅C(CH₃)₂OOH
5. C₆H₅C(CH₃)₂OOH → C₆H₅OH + (CH₃)₂CO
6. C₆H₅OH + 3HNO₃ → C₆H₂(NO₂)₃OH + 3H₂O

Таким образом, из карбида кальция через несколько промежуточных реакций можно получить пикриновую кислоту.

Карбид кальция взаимодействует с водой, образуя ацетилен (этин) - Х1. Ацетилен может быть преобразован в бензол путем каталитического циклизации. Бензол - Х2 - является ароматическим углеводородом. Далее, бензол может быть окислен до фенола, который в свою очередь может быть нитрирован до пикриновой кислоты. Пикриновая кислота - это желтоватый кристаллический порошок, используемый в пиротехнике и как индикатор при анализе.