IChO 1973 · Theory problem 5
Shortest syntheses of ethyl benzoate and aminobenzoic acids
Using your knowledge about the properties of benzene and its derivatives, write chemical equations for reactions by which ethyl ester of benzoic acid as well as o-, m-, and p-amino benzoic acids are prepared in the shortest way.
Official English text of the problem.
Answers
Taking benzene as the common starting material, the conventional short routes are:
- Ethyl benzoate,
CCOC(=O)c1ccccc1: benzene → toluene → benzoic acid → ethyl benzoate. Three reactions. - o-Aminobenzoic acid (2-aminobenzoic acid, anthranilic acid),
Nc1ccccc1C(=O)O: benzene → toluene → 2-nitrotoluene → 2-nitrobenzoic acid → 2-aminobenzoic acid. Four reactions. - m-Aminobenzoic acid (3-aminobenzoic acid),
Nc1cccc(C(=O)O)c1: benzene → toluene → benzoic acid → 3-nitrobenzoic acid → 3-aminobenzoic acid. Four reactions. - p-Aminobenzoic acid (4-aminobenzoic acid),
Nc1ccc(C(=O)O)cc1: benzene → toluene → 4-nitrotoluene → 4-nitrobenzoic acid → 4-aminobenzoic acid. Four reactions.
Physical separation of isomers is not counted as a chemical reaction.
Solution
The essential choice is when to nitrate. A methyl group directs electrophilic substitution mainly to the ortho and para positions, whereas a carboxyl group directs it mainly to the meta position. In each aminobenzoic-acid synthesis, reduce the nitro group after oxidizing the methyl group, so that the amino group is not exposed to the strong oxidant.
The oxidation equations below are balanced net ionic equations for hot, acidified dichromate.
Ethyl ester of benzoic acid
First prepare toluene, Cc1ccccc1, by Friedel–Crafts methylation of benzene, c1ccccc1, with chloromethane, CCl, using anhydrous aluminium chloride:
\[ \ce{C6H6 + CH3Cl ->[AlCl3] C6H5CH3 + HCl} \]
Use excess benzene to limit further methylation.
Oxidize the methyl side chain to obtain benzoic acid, O=C(O)c1ccccc1:
\[ \ce{C6H5CH3 + Cr2O7^2- + 8H+ ->[heat] C6H5COOH + 2Cr^3+ + 5H2O} \]
Finally, esterify with ethanol, CCO, by heating with catalytic sulfuric acid:
\[ \ce{C6H5COOH + C2H5OH <=> C6H5COOC2H5 + H2O} \]
Excess ethanol or removal of water shifts the equilibrium toward ethyl benzoate.
o-Aminobenzoic acid
Prepare toluene by the methylation above, then nitrate it with concentrated nitric acid and sulfuric acid. Nitration gives mainly the ortho and para isomers, together with a small amount of the meta isomer. Separate the required ortho isomer, 2-nitrotoluene, Cc1ccccc1[N+](=O)[O-].
The equation for formation of the ortho product is:
\[ \ce{C6H5CH3 + HNO3 ->[H2SO4] o-NO2C6H4CH3 + H2O} \]
Oxidize its methyl group to give 2-nitrobenzoic acid, O=C(O)c1ccccc1[N+](=O)[O-]:
\[ \ce{o-NO2C6H4CH3 + Cr2O7^2- + 8H+ ->[heat] o-NO2C6H4COOH + 2Cr^3+ + 5H2O} \]
Then selectively hydrogenate the nitro group, for example using hydrogen over palladium on carbon:
\[ \ce{o-NO2C6H4COOH + 3H2 ->[Pd/C] o-NH2C6H4COOH + 2H2O} \]
The substituents retain their positions throughout oxidation and reduction, giving 2-aminobenzoic acid.
m-Aminobenzoic acid
Prepare benzoic acid by the first two reactions of the ethyl-benzoate route. Nitrate it with concentrated nitric acid and sulfuric acid, using heat because the carboxyl group deactivates the ring:
\[ \ce{C6H5COOH + HNO3 ->[H2SO4] m-NO2C6H4COOH + H2O} \]
The carboxyl group is meta-directing, so the principal product is 3-nitrobenzoic acid, O=C(O)c1cccc([N+](=O)[O-])c1. Isolate this product and reduce its nitro group:
\[ \ce{m-NO2C6H4COOH + 3H2 ->[Pd/C] m-NH2C6H4COOH + 2H2O} \]
This gives 3-aminobenzoic acid.
p-Aminobenzoic acid
Prepare toluene and nitrate it as above, isolating the para fraction, 4-nitrotoluene, Cc1ccc([N+](=O)[O-])cc1:
\[ \ce{C6H5CH3 + HNO3 ->[H2SO4] p-NO2C6H4CH3 + H2O} \]
Oxidize the methyl group to obtain 4-nitrobenzoic acid, O=C(O)c1ccc([N+](=O)[O-])cc1:
\[ \ce{p-NO2C6H4CH3 + Cr2O7^2- + 8H+ ->[heat] p-NO2C6H4COOH + 2Cr^3+ + 5H2O} \]
Finally, reduce the nitro group:
\[ \ce{p-NO2C6H4COOH + 3H2 ->[Pd/C] p-NH2C6H4COOH + 2H2O} \]
This gives 4-aminobenzoic acid without introducing an amino-protecting group.
For completeness, the additional molecular and ionic species used in these equations have the following SMILES:
| Species | SMILES |
|---|---|
| Hydrogen chloride, \(\ce{HCl}\) | Cl |
| Nitric acid, \(\ce{HNO3}\) | O=[N+]([O-])O |
| Sulfuric acid, \(\ce{H2SO4}\) | OS(=O)(=O)O |
| Water, \(\ce{H2O}\) | O |
| Hydrogen, \(\ce{H2}\) | [H][H] |
| Hydrogen ion, \(\ce{H+}\) | [H+] |
| Dichromate ion, \(\ce{Cr2O7^2-}\) | [O-][Cr](=O)(=O)O[Cr](=O)(=O)[O-] |
| Chromium(III) ion, \(\ce{Cr^3+}\) | [Cr+3] |
| Aluminium chloride, \(\ce{AlCl3}\), monomeric representation | Cl[Al](Cl)Cl |
These representations omit aqueous solvation; the aluminium chloride representation also omits its possible dimerization.
The solution was checked against the official solution.
IChO 1973 · Theorieaufgabe 5
Kürzeste Synthesen von Benzoesäureethylester und Aminobenzoesäuren
Schreiben Sie unter Verwendung Ihrer Kenntnisse über die Eigenschaften von Benzol und seinen Derivaten die Reaktionsgleichungen für die Reaktionen auf, mit denen Benzoesäureethylester sowie o-, m- und p-Aminobenzoesäure auf dem kürzesten Weg hergestellt werden.
Aufgabentext aus dem offiziellen englischen Text übersetzt.
Antworten
Ausgehend von Benzol als gemeinsamem Ausgangsstoff ergeben sich die folgenden üblichen kurzen Synthesewege:
- Benzoesäureethylester,
CCOC(=O)c1ccccc1: Benzol → Toluol → Benzoesäure → Benzoesäureethylester. Drei Reaktionen. - o-Aminobenzoesäure (2-Aminobenzoesäure, Anthranilsäure),
Nc1ccccc1C(=O)O: Benzol → Toluol → 2-Nitrotoluol → 2-Nitrobenzoesäure → 2-Aminobenzoesäure. Vier Reaktionen. - m-Aminobenzoesäure (3-Aminobenzoesäure),
Nc1cccc(C(=O)O)c1: Benzol → Toluol → Benzoesäure → 3-Nitrobenzoesäure → 3-Aminobenzoesäure. Vier Reaktionen. - p-Aminobenzoesäure (4-Aminobenzoesäure),
Nc1ccc(C(=O)O)cc1: Benzol → Toluol → 4-Nitrotoluol → 4-Nitrobenzoesäure → 4-Aminobenzoesäure. Vier Reaktionen.
Die physikalische Trennung von Isomeren wird nicht als chemische Reaktion gezählt.
Lösung
Entscheidend ist die Wahl des Zeitpunkts der Nitrierung. Eine Methylgruppe dirigiert die elektrophile Substitution hauptsächlich in die ortho- und para-Positionen, während eine Carboxylgruppe sie hauptsächlich in die meta-Position dirigiert. Bei jeder Synthese einer Aminobenzoesäure wird die Nitrogruppe erst nach der Oxidation der Methylgruppe reduziert, damit die Aminogruppe nicht dem starken Oxidationsmittel ausgesetzt wird.
Die nachstehenden Oxidationsgleichungen sind ausgeglichene Netto-Ionengleichungen für heiße, angesäuerte Dichromatlösung.
Benzoesäureethylester
Zunächst wird Toluol, Cc1ccccc1, durch Friedel–Crafts-Methylierung von Benzol, c1ccccc1, mit Chlormethan, CCl, unter Verwendung von wasserfreiem Aluminiumchlorid hergestellt:
\[ \ce{C6H6 + CH3Cl ->[AlCl3] C6H5CH3 + HCl} \]
Benzol wird im Überschuss eingesetzt, um eine weitere Methylierung zu begrenzen.
Die Methylseitenkette wird oxidiert, um Benzoesäure, O=C(O)c1ccccc1, zu erhalten:
\[ \ce{C6H5CH3 + Cr2O7^2- + 8H+ ->[heat] C6H5COOH + 2Cr^3+ + 5H2O} \]
Abschließend wird mit Ethanol, CCO, durch Erhitzen in Gegenwart einer katalytischen Menge Schwefelsäure verestert:
\[ \ce{C6H5COOH + C2H5OH <=> C6H5COOC2H5 + H2O} \]
Ein Überschuss an Ethanol oder das Entfernen von Wasser verschiebt das Gleichgewicht in Richtung Benzoesäureethylester.
o-Aminobenzoesäure
Toluol wird durch die oben beschriebene Methylierung hergestellt und anschließend mit konzentrierter Salpetersäure und Schwefelsäure nitriert. Bei der Nitrierung entstehen hauptsächlich die ortho- und para-Isomere sowie eine geringe Menge des meta-Isomers. Das benötigte ortho-Isomer, 2-Nitrotoluol, Cc1ccccc1[N+](=O)[O-], wird abgetrennt.
Die Gleichung für die Bildung des ortho-Produkts lautet:
\[ \ce{C6H5CH3 + HNO3 ->[H2SO4] o-NO2C6H4CH3 + H2O} \]
Seine Methylgruppe wird oxidiert, wobei 2-Nitrobenzoesäure, O=C(O)c1ccccc1[N+](=O)[O-], entsteht:
\[ \ce{o-NO2C6H4CH3 + Cr2O7^2- + 8H+ ->[heat] o-NO2C6H4COOH + 2Cr^3+ + 5H2O} \]
Anschließend wird die Nitrogruppe selektiv hydriert, beispielsweise mit Wasserstoff an Palladium auf Aktivkohle:
\[ \ce{o-NO2C6H4COOH + 3H2 ->[Pd/C] o-NH2C6H4COOH + 2H2O} \]
Die Substituenten behalten bei der Oxidation und der Reduktion ihre Positionen bei, sodass 2-Aminobenzoesäure entsteht.
m-Aminobenzoesäure
Benzoesäure wird durch die ersten beiden Reaktionen des Synthesewegs zu Benzoesäureethylester hergestellt. Sie wird mit konzentrierter Salpetersäure und Schwefelsäure unter Erhitzen nitriert, da die Carboxylgruppe den Ring deaktiviert:
\[ \ce{C6H5COOH + HNO3 ->[H2SO4] m-NO2C6H4COOH + H2O} \]
Die Carboxylgruppe ist meta-dirigierend, daher ist das Hauptprodukt 3-Nitrobenzoesäure, O=C(O)c1cccc([N+](=O)[O-])c1. Dieses Produkt wird isoliert und seine Nitrogruppe reduziert:
\[ \ce{m-NO2C6H4COOH + 3H2 ->[Pd/C] m-NH2C6H4COOH + 2H2O} \]
Dabei entsteht 3-Aminobenzoesäure.
p-Aminobenzoesäure
Toluol wird wie oben beschrieben hergestellt und nitriert; dabei wird die para-Fraktion, 4-Nitrotoluol, Cc1ccc([N+](=O)[O-])cc1, isoliert:
\[ \ce{C6H5CH3 + HNO3 ->[H2SO4] p-NO2C6H4CH3 + H2O} \]
Die Methylgruppe wird oxidiert, um 4-Nitrobenzoesäure, O=C(O)c1ccc([N+](=O)[O-])cc1, zu erhalten:
\[ \ce{p-NO2C6H4CH3 + Cr2O7^2- + 8H+ ->[heat] p-NO2C6H4COOH + 2Cr^3+ + 5H2O} \]
Abschließend wird die Nitrogruppe reduziert:
\[ \ce{p-NO2C6H4COOH + 3H2 ->[Pd/C] p-NH2C6H4COOH + 2H2O} \]
So entsteht 4-Aminobenzoesäure, ohne eine Schutzgruppe für die Aminogruppe einzuführen.
Der Vollständigkeit halber sind nachstehend die SMILES der weiteren in diesen Gleichungen verwendeten molekularen und ionischen Spezies angegeben:
| Spezies | SMILES |
|---|---|
| Chlorwasserstoff, \(\ce{HCl}\) | Cl |
| Salpetersäure, \(\ce{HNO3}\) | O=[N+]([O-])O |
| Schwefelsäure, \(\ce{H2SO4}\) | OS(=O)(=O)O |
| Wasser, \(\ce{H2O}\) | O |
| Wasserstoff, \(\ce{H2}\) | [H][H] |
| Wasserstoffion, \(\ce{H+}\) | [H+] |
| Dichromation, \(\ce{Cr2O7^2-}\) | [O-][Cr](=O)(=O)O[Cr](=O)(=O)[O-] |
| Chrom(III)-Ion, \(\ce{Cr^3+}\) | [Cr+3] |
| Aluminiumchlorid, \(\ce{AlCl3}\), monomere Darstellung | Cl[Al](Cl)Cl |
Diese Darstellungen berücksichtigen die Solvatation in wässriger Lösung nicht; die Darstellung von Aluminiumchlorid berücksichtigt auch dessen mögliche Dimerisierung nicht.
Die Lösung wurde mit der offiziellen Lösung abgeglichen.
IChO 1973 · Teori sorusu 5
Etil benzoat ve aminobenzoik asitlerin en kısa sentezleri
Benzen ve türevlerinin özellikleri hakkındaki bilgilerinizi kullanarak, benzoik asidin etil esterinin ve o-, m- ve p-aminobenzoik asitlerin en kısa yoldan hazırlanmasını sağlayan tepkimelerin kimyasal denklemlerini yazınız.
Soru metni resmi İngilizce metinden çevrilmiştir.
Cevaplar
Ortak başlangıç maddesi olarak benzen alındığında, geleneksel kısa sentez yolları şunlardır:
- Etil benzoat,
CCOC(=O)c1ccccc1: benzen → toluen → benzoik asit → etil benzoat. Üç tepkime. - o-Aminobenzoik asit (2-aminobenzoik asit, antranilik asit),
Nc1ccccc1C(=O)O: benzen → toluen → 2-nitrotoluen → 2-nitrobenzoik asit → 2-aminobenzoik asit. Dört tepkime. - m-Aminobenzoik asit (3-aminobenzoik asit),
Nc1cccc(C(=O)O)c1: benzen → toluen → benzoik asit → 3-nitrobenzoik asit → 3-aminobenzoik asit. Dört tepkime. - p-Aminobenzoik asit (4-aminobenzoik asit),
Nc1ccc(C(=O)O)cc1: benzen → toluen → 4-nitrotoluen → 4-nitrobenzoik asit → 4-aminobenzoik asit. Dört tepkime.
İzomerlerin fiziksel olarak ayrılması kimyasal tepkime olarak sayılmaz.
Çözüm
Temel seçim, nitrolamanın ne zaman yapılacağıdır. Metil grubu, elektrofilik yer değiştirmeyi başlıca orto ve para konumlarına yönlendirirken karboksil grubu başlıca meta konumuna yönlendirir. Her aminobenzoik asit sentezinde, amino grubunun güçlü yükseltgene maruz kalmaması için nitro grubunu metil grubunu yükseltgedikten sonra indirgeyin.
Aşağıdaki yükseltgenme denklemleri, sıcak ve asitlendirilmiş dikromat için denkleştirilmiş net iyon denklemleridir.
Benzoik asidin etil esteri
Önce susuz alüminyum klorür kullanarak benzenin, c1ccccc1, klorometan, CCl, ile Friedel–Crafts metillenmesi yoluyla toluen, Cc1ccccc1, hazırlayın:
\[ \ce{C6H6 + CH3Cl ->[AlCl3] C6H5CH3 + HCl} \]
Daha ileri metillenmeyi sınırlamak için benzeni fazlalıkta kullanın.
Benzoik asit, O=C(O)c1ccccc1, elde etmek için metil yan zincirini yükseltgeyin:
\[ \ce{C6H5CH3 + Cr2O7^2- + 8H+ ->[heat] C6H5COOH + 2Cr^3+ + 5H2O} \]
Son olarak, katalitik miktarda sülfürik asit eşliğinde ısıtarak etanol, CCO, ile esterleştirin:
\[ \ce{C6H5COOH + C2H5OH <=> C6H5COOC2H5 + H2O} \]
Etanolün fazlalıkta kullanılması veya suyun uzaklaştırılması dengeyi etil benzoat yönüne kaydırır.
o-Aminobenzoik asit
Yukarıdaki metilleme tepkimesiyle toluen hazırlayın, ardından derişik nitrik asit ve sülfürik asit ile nitrolayın. Nitrolama sonucunda başlıca orto ve para izomerleri ile birlikte az miktarda meta izomeri oluşur. Gerekli orto izomerini, 2-nitrotolueni, Cc1ccccc1[N+](=O)[O-], ayırın.
Orto ürünün oluşum denklemi şöyledir:
\[ \ce{C6H5CH3 + HNO3 ->[H2SO4] o-NO2C6H4CH3 + H2O} \]
2-Nitrobenzoik asit, O=C(O)c1ccccc1[N+](=O)[O-], elde etmek için metil grubunu yükseltgeyin:
\[ \ce{o-NO2C6H4CH3 + Cr2O7^2- + 8H+ ->[heat] o-NO2C6H4COOH + 2Cr^3+ + 5H2O} \]
Ardından, örneğin karbon destekli paladyum üzerinde hidrojen kullanarak nitro grubunu seçici olarak hidrojenleyin:
\[ \ce{o-NO2C6H4COOH + 3H2 ->[Pd/C] o-NH2C6H4COOH + 2H2O} \]
Sübstitüentler yükseltgenme ve indirgenme boyunca konumlarını korur ve böylece 2-aminobenzoik asit elde edilir.
m-Aminobenzoik asit
Etil benzoat sentez yolunun ilk iki tepkimesiyle benzoik asit hazırlayın. Karboksil grubu halkanın reaktivitesini azalttığı için ısıtarak, derişik nitrik asit ve sülfürik asit ile nitrolayın:
\[ \ce{C6H5COOH + HNO3 ->[H2SO4] m-NO2C6H4COOH + H2O} \]
Karboksil grubu meta yönlendirici olduğundan ana ürün 3-nitrobenzoik asittir, O=C(O)c1cccc([N+](=O)[O-])c1. Bu ürünü ayırın ve nitro grubunu indirgeyin:
\[ \ce{m-NO2C6H4COOH + 3H2 ->[Pd/C] m-NH2C6H4COOH + 2H2O} \]
Böylece 3-aminobenzoik asit elde edilir.
p-Aminobenzoik asit
Toluen hazırlayın ve yukarıdaki gibi nitrolayarak para fraksiyonunu, 4-nitrotolueni, Cc1ccc([N+](=O)[O-])cc1, ayırın:
\[ \ce{C6H5CH3 + HNO3 ->[H2SO4] p-NO2C6H4CH3 + H2O} \]
4-Nitrobenzoik asit, O=C(O)c1ccc([N+](=O)[O-])cc1, elde etmek için metil grubunu yükseltgeyin:
\[ \ce{p-NO2C6H4CH3 + Cr2O7^2- + 8H+ ->[heat] p-NO2C6H4COOH + 2Cr^3+ + 5H2O} \]
Son olarak nitro grubunu indirgeyin:
\[ \ce{p-NO2C6H4COOH + 3H2 ->[Pd/C] p-NH2C6H4COOH + 2H2O} \]
Böylece amino grubuna bir koruyucu grup eklemeden 4-aminobenzoik asit elde edilir.
Eksiksiz olması için, bu denklemlerde kullanılan diğer moleküler ve iyonik türlerin SMILES gösterimleri aşağıda verilmiştir:
| Tür | SMILES |
|---|---|
| Hidrojen klorür, \(\ce{HCl}\) | Cl |
| Nitrik asit, \(\ce{HNO3}\) | O=[N+]([O-])O |
| Sülfürik asit, \(\ce{H2SO4}\) | OS(=O)(=O)O |
| Su, \(\ce{H2O}\) | O |
| Hidrojen, \(\ce{H2}\) | [H][H] |
| Hidrojen iyonu, \(\ce{H+}\) | [H+] |
| Dikromat iyonu, \(\ce{Cr2O7^2-}\) | [O-][Cr](=O)(=O)O[Cr](=O)(=O)[O-] |
| Krom(III) iyonu, \(\ce{Cr^3+}\) | [Cr+3] |
| Alüminyum klorür, \(\ce{AlCl3}\), monomerik gösterim | Cl[Al](Cl)Cl |
Bu gösterimlerde sulu ortamda solvatasyon gösterilmemiştir; alüminyum klorürün gösteriminde olası dimerleşmesi de gösterilmemiştir.
Çözüm, resmi çözümle karşılaştırılarak kontrol edildi.
IChO 1973 · Problema teórico 5
Síntesis más cortas del benzoato de etilo y de los ácidos aminobenzoicos
Utilizando sus conocimientos sobre las propiedades del benceno y sus derivados, escriba las ecuaciones químicas de las reacciones que permiten preparar el éster etílico del ácido benzoico, así como los ácidos o-, m- y p-aminobenzoicos, por la vía más corta.
Enunciado traducido del texto oficial en inglés.
Respuestas
Tomando el benceno como material de partida común, las rutas cortas convencionales son:
- Benzoato de etilo,
CCOC(=O)c1ccccc1: benceno → tolueno → ácido benzoico → benzoato de etilo. Tres reacciones. - Ácido o-aminobenzoico (ácido 2-aminobenzoico, ácido antranílico),
Nc1ccccc1C(=O)O: benceno → tolueno → 2-nitrotolueno → ácido 2-nitrobenzoico → ácido 2-aminobenzoico. Cuatro reacciones. - Ácido m-aminobenzoico (ácido 3-aminobenzoico),
Nc1cccc(C(=O)O)c1: benceno → tolueno → ácido benzoico → ácido 3-nitrobenzoico → ácido 3-aminobenzoico. Cuatro reacciones. - Ácido p-aminobenzoico (ácido 4-aminobenzoico),
Nc1ccc(C(=O)O)cc1: benceno → tolueno → 4-nitrotolueno → ácido 4-nitrobenzoico → ácido 4-aminobenzoico. Cuatro reacciones.
La separación física de los isómeros no se cuenta como una reacción química.
Solución
La elección fundamental es cuándo realizar la nitración. Un grupo metilo orienta la sustitución electrófila principalmente hacia las posiciones orto y para, mientras que un grupo carboxilo la orienta principalmente hacia la posición meta. En cada síntesis de un ácido aminobenzoico, reduzca el grupo nitro después de oxidar el grupo metilo, para que el grupo amino no quede expuesto al oxidante fuerte.
Las ecuaciones de oxidación que se muestran a continuación son ecuaciones iónicas netas ajustadas para el dicromato en medio ácido y en caliente.
Éster etílico del ácido benzoico
Prepare primero tolueno, Cc1ccccc1, mediante la metilación de Friedel–Crafts del benceno, c1ccccc1, con clorometano, CCl, utilizando cloruro de aluminio anhidro:
\[ \ce{C6H6 + CH3Cl ->[AlCl3] C6H5CH3 + HCl} \]
Utilice un exceso de benceno para limitar las metilaciones posteriores.
Oxide la cadena lateral metilo para obtener ácido benzoico, O=C(O)c1ccccc1:
\[ \ce{C6H5CH3 + Cr2O7^2- + 8H+ ->[heat] C6H5COOH + 2Cr^3+ + 5H2O} \]
Por último, esterifique con etanol, CCO, calentando en presencia de una cantidad catalítica de ácido sulfúrico:
\[ \ce{C6H5COOH + C2H5OH <=> C6H5COOC2H5 + H2O} \]
El exceso de etanol o la eliminación de agua desplaza el equilibrio hacia el benzoato de etilo.
Ácido o-aminobenzoico
Prepare tolueno mediante la metilación anterior y, a continuación, nítrelo con ácido nítrico concentrado y ácido sulfúrico. La nitración produce principalmente los isómeros orto y para, junto con una pequeña cantidad del isómero meta. Separe el isómero orto requerido, 2-nitrotolueno, Cc1ccccc1[N+](=O)[O-].
La ecuación de formación del producto orto es:
\[ \ce{C6H5CH3 + HNO3 ->[H2SO4] o-NO2C6H4CH3 + H2O} \]
Oxide su grupo metilo para obtener ácido 2-nitrobenzoico, O=C(O)c1ccccc1[N+](=O)[O-]:
\[ \ce{o-NO2C6H4CH3 + Cr2O7^2- + 8H+ ->[heat] o-NO2C6H4COOH + 2Cr^3+ + 5H2O} \]
A continuación, hidrogene selectivamente el grupo nitro, por ejemplo, utilizando hidrógeno sobre paladio soportado en carbono:
\[ \ce{o-NO2C6H4COOH + 3H2 ->[Pd/C] o-NH2C6H4COOH + 2H2O} \]
Los sustituyentes conservan sus posiciones durante la oxidación y la reducción, dando lugar al ácido 2-aminobenzoico.
Ácido m-aminobenzoico
Prepare ácido benzoico mediante las dos primeras reacciones de la ruta del benzoato de etilo. Nítrelo con ácido nítrico concentrado y ácido sulfúrico, calentando porque el grupo carboxilo desactiva el anillo:
\[ \ce{C6H5COOH + HNO3 ->[H2SO4] m-NO2C6H4COOH + H2O} \]
El grupo carboxilo es un orientador meta, por lo que el producto principal es el ácido 3-nitrobenzoico, O=C(O)c1cccc([N+](=O)[O-])c1. Aísle este producto y reduzca su grupo nitro:
\[ \ce{m-NO2C6H4COOH + 3H2 ->[Pd/C] m-NH2C6H4COOH + 2H2O} \]
Así se obtiene ácido 3-aminobenzoico.
Ácido p-aminobenzoico
Prepare tolueno y nítrelo como se ha descrito anteriormente, aislando la fracción para, 4-nitrotolueno, Cc1ccc([N+](=O)[O-])cc1:
\[ \ce{C6H5CH3 + HNO3 ->[H2SO4] p-NO2C6H4CH3 + H2O} \]
Oxide el grupo metilo para obtener ácido 4-nitrobenzoico, O=C(O)c1ccc([N+](=O)[O-])cc1:
\[ \ce{p-NO2C6H4CH3 + Cr2O7^2- + 8H+ ->[heat] p-NO2C6H4COOH + 2Cr^3+ + 5H2O} \]
Por último, reduzca el grupo nitro:
\[ \ce{p-NO2C6H4COOH + 3H2 ->[Pd/C] p-NH2C6H4COOH + 2H2O} \]
Así se obtiene ácido 4-aminobenzoico sin introducir un grupo protector del grupo amino.
Para completar la información, las especies moleculares e iónicas adicionales utilizadas en estas ecuaciones tienen los siguientes SMILES:
| Especie | SMILES |
|---|---|
| Cloruro de hidrógeno, \(\ce{HCl}\) | Cl |
| Ácido nítrico, \(\ce{HNO3}\) | O=[N+]([O-])O |
| Ácido sulfúrico, \(\ce{H2SO4}\) | OS(=O)(=O)O |
| Agua, \(\ce{H2O}\) | O |
| Hidrógeno, \(\ce{H2}\) | [H][H] |
| Ion hidrógeno, \(\ce{H+}\) | [H+] |
| Ion dicromato, \(\ce{Cr2O7^2-}\) | [O-][Cr](=O)(=O)O[Cr](=O)(=O)[O-] |
| Ion cromo(III), \(\ce{Cr^3+}\) | [Cr+3] |
| Cloruro de aluminio, \(\ce{AlCl3}\), representación monomérica | Cl[Al](Cl)Cl |
Estas representaciones omiten la solvatación acuosa; la representación del cloruro de aluminio también omite su posible dimerización.
La solución se comprobó con la solución oficial.
IChO 1973 · 理论题 5
苯甲酸乙酯和氨基苯甲酸的最短合成路线
运用你对苯及其衍生物性质的认识,写出以最短路线制备苯甲酸乙酯以及邻、间、对氨基苯甲酸的各步反应的化学方程式。
题目译自官方英文原文。
答案
以苯为共同起始原料,常规的简短合成路线如下:
- 苯甲酸乙酯,
CCOC(=O)c1ccccc1:苯 → 甲苯 → 苯甲酸 → 苯甲酸乙酯。三个反应。 - 邻氨基苯甲酸(2-氨基苯甲酸,又称氨茴酸),
Nc1ccccc1C(=O)O:苯 → 甲苯 → 2-硝基甲苯 → 2-硝基苯甲酸 → 2-氨基苯甲酸。四个反应。 - 间氨基苯甲酸(3-氨基苯甲酸),
Nc1cccc(C(=O)O)c1:苯 → 甲苯 → 苯甲酸 → 3-硝基苯甲酸 → 3-氨基苯甲酸。四个反应。 - 对氨基苯甲酸(4-氨基苯甲酸),
Nc1ccc(C(=O)O)cc1:苯 → 甲苯 → 4-硝基甲苯 → 4-硝基苯甲酸 → 4-氨基苯甲酸。四个反应。
异构体的物理分离不计作化学反应。
解答
关键在于选择何时进行硝化。甲基使亲电取代主要发生在邻位和对位,而羧基使亲电取代主要发生在间位。在每条氨基苯甲酸的合成路线中,均应先氧化甲基,再还原硝基,以避免氨基接触强氧化剂。
下列氧化反应方程式是使用热的酸化重铬酸盐溶液进行反应时配平的净离子方程式。
苯甲酸乙酯
首先,以无水氯化铝为催化剂,使苯 c1ccccc1 与氯甲烷 CCl 发生傅里德尔–克拉夫茨甲基化反应,制得甲苯 Cc1ccccc1:
\[ \ce{C6H6 + CH3Cl ->[AlCl3] C6H5CH3 + HCl} \]
使用过量的苯以抑制进一步的甲基化。
氧化甲基侧链,得到苯甲酸 O=C(O)c1ccccc1:
\[ \ce{C6H5CH3 + Cr2O7^2- + 8H+ ->[heat] C6H5COOH + 2Cr^3+ + 5H2O} \]
最后,在催化量的硫酸存在下加热,使其与乙醇 CCO 发生酯化反应:
\[ \ce{C6H5COOH + C2H5OH <=> C6H5COOC2H5 + H2O} \]
使用过量乙醇或除去水,可使平衡向生成苯甲酸乙酯的方向移动。
邻氨基苯甲酸
通过上述甲基化反应制备甲苯,再用浓硝酸和硫酸进行硝化。硝化反应主要生成邻位和对位异构体,同时生成少量间位异构体。分离出所需的邻位异构体,即 2-硝基甲苯 Cc1ccccc1[N+](=O)[O-]。
生成邻位产物的反应方程式为:
\[ \ce{C6H5CH3 + HNO3 ->[H2SO4] o-NO2C6H4CH3 + H2O} \]
氧化其甲基,得到 2-硝基苯甲酸 O=C(O)c1ccccc1[N+](=O)[O-]:
\[ \ce{o-NO2C6H4CH3 + Cr2O7^2- + 8H+ ->[heat] o-NO2C6H4COOH + 2Cr^3+ + 5H2O} \]
然后对硝基进行选择性加氢,例如使用氢气和钯碳催化剂:
\[ \ce{o-NO2C6H4COOH + 3H2 ->[Pd/C] o-NH2C6H4COOH + 2H2O} \]
在整个氧化和还原过程中,取代基的位置保持不变,最终得到 2-氨基苯甲酸。
间氨基苯甲酸
通过苯甲酸乙酯合成路线的前两个反应制备苯甲酸。用浓硝酸和硫酸对其进行硝化;由于羧基使苯环钝化,反应需要加热:
\[ \ce{C6H5COOH + HNO3 ->[H2SO4] m-NO2C6H4COOH + H2O} \]
羧基是间位定位基,因此主要产物是 3-硝基苯甲酸 O=C(O)c1cccc([N+](=O)[O-])c1。分离出该产物,并还原其硝基:
\[ \ce{m-NO2C6H4COOH + 3H2 ->[Pd/C] m-NH2C6H4COOH + 2H2O} \]
由此得到 3-氨基苯甲酸。
对氨基苯甲酸
按上述方法制备甲苯并进行硝化,分离出对位异构体,即 4-硝基甲苯 Cc1ccc([N+](=O)[O-])cc1:
\[ \ce{C6H5CH3 + HNO3 ->[H2SO4] p-NO2C6H4CH3 + H2O} \]
氧化甲基,得到 4-硝基苯甲酸 O=C(O)c1ccc([N+](=O)[O-])cc1:
\[ \ce{p-NO2C6H4CH3 + Cr2O7^2- + 8H+ ->[heat] p-NO2C6H4COOH + 2Cr^3+ + 5H2O} \]
最后,还原硝基:
\[ \ce{p-NO2C6H4COOH + 3H2 ->[Pd/C] p-NH2C6H4COOH + 2H2O} \]
这样无需引入氨基保护基即可得到 4-氨基苯甲酸。
为完整起见,这些方程式中使用的其他分子和离子物种的 SMILES 如下:
| 物种 | SMILES |
|---|---|
| 氯化氢,\(\ce{HCl}\) | Cl |
| 硝酸,\(\ce{HNO3}\) | O=[N+]([O-])O |
| 硫酸,\(\ce{H2SO4}\) | OS(=O)(=O)O |
| 水,\(\ce{H2O}\) | O |
| 氢气,\(\ce{H2}\) | [H][H] |
| 氢离子,\(\ce{H+}\) | [H+] |
| 重铬酸根离子,\(\ce{Cr2O7^2-}\) | [O-][Cr](=O)(=O)O[Cr](=O)(=O)[O-] |
| 铬(III)离子,\(\ce{Cr^3+}\) | [Cr+3] |
| 氯化铝,\(\ce{AlCl3}\),单体表示形式 | Cl[Al](Cl)Cl |
这些表示形式省略了水溶液中的溶剂化作用;氯化铝的表示形式还省略了其可能发生的二聚化。
解答已与官方解答核对。
IChO 1973 · Теоретическая задача 5
Кратчайшие пути синтеза этилбензоата и аминобензойных кислот
Используя свои знания о свойствах бензола и его производных, напишите уравнения химических реакций, с помощью которых можно кратчайшим путём получить этиловый эфир бензойной кислоты, а также о-, м- и п-аминобензойные кислоты.
Условие переведено с официального английского текста.
Ответы
Если взять бензол в качестве общего исходного вещества, обычные короткие пути синтеза имеют следующий вид:
- Этилбензоат,
CCOC(=O)c1ccccc1: бензол → толуол → бензойная кислота → этилбензоат. Три реакции. - о-Аминобензойная кислота (2-аминобензойная кислота, антраниловая кислота),
Nc1ccccc1C(=O)O: бензол → толуол → 2-нитротолуол → 2-нитробензойная кислота → 2-аминобензойная кислота. Четыре реакции. - м-Аминобензойная кислота (3-аминобензойная кислота),
Nc1cccc(C(=O)O)c1: бензол → толуол → бензойная кислота → 3-нитробензойная кислота → 3-аминобензойная кислота. Четыре реакции. - п-Аминобензойная кислота (4-аминобензойная кислота),
Nc1ccc(C(=O)O)cc1: бензол → толуол → 4-нитротолуол → 4-нитробензойная кислота → 4-аминобензойная кислота. Четыре реакции.
Физическое разделение изомеров не считается химической реакцией.
Решение
Ключевой выбор — на каком этапе проводить нитрование. Метильная группа направляет электрофильное замещение преимущественно в орто- и пара-положения, тогда как карбоксильная группа направляет его преимущественно в мета-положение. При синтезе каждой из аминобензойных кислот восстанавливайте нитрогруппу после окисления метильной группы, чтобы аминогруппа не подвергалась действию сильного окислителя.
Приведённые ниже уравнения окисления представляют собой сокращённые ионные уравнения с расставленными коэффициентами для реакций с дихроматом в кислой среде при нагревании.
Этиловый эфир бензойной кислоты
Сначала получите толуол, Cc1ccccc1, метилированием бензола, c1ccccc1, хлорметаном, CCl, по реакции Фриделя–Крафтса в присутствии безводного хлорида алюминия:
\[ \ce{C6H6 + CH3Cl ->[AlCl3] C6H5CH3 + HCl} \]
Используйте избыток бензола, чтобы ограничить дальнейшее метилирование.
Окислите боковую метильную группу для получения бензойной кислоты, O=C(O)c1ccccc1:
\[ \ce{C6H5CH3 + Cr2O7^2- + 8H+ ->[heat] C6H5COOH + 2Cr^3+ + 5H2O} \]
Наконец, проведите этерификацию этанолом, CCO, при нагревании в присутствии каталитического количества серной кислоты:
\[ \ce{C6H5COOH + C2H5OH <=> C6H5COOC2H5 + H2O} \]
Избыток этанола или удаление воды смещает равновесие в сторону образования этилбензоата.
о-Аминобензойная кислота
Получите толуол описанным выше метилированием, затем проведите его нитрование концентрированными азотной и серной кислотами. При нитровании образуются преимущественно орто- и пара-изомеры, а также небольшое количество мета-изомера. Отделите необходимый орто-изомер — 2-нитротолуол, Cc1ccccc1[N+](=O)[O-].
Уравнение образования орто-продукта:
\[ \ce{C6H5CH3 + HNO3 ->[H2SO4] o-NO2C6H4CH3 + H2O} \]
Окислите его метильную группу с получением 2-нитробензойной кислоты, O=C(O)c1ccccc1[N+](=O)[O-]:
\[ \ce{o-NO2C6H4CH3 + Cr2O7^2- + 8H+ ->[heat] o-NO2C6H4COOH + 2Cr^3+ + 5H2O} \]
Затем селективно гидрируйте нитрогруппу, например водородом в присутствии палладия на угле:
\[ \ce{o-NO2C6H4COOH + 3H2 ->[Pd/C] o-NH2C6H4COOH + 2H2O} \]
В ходе окисления и восстановления заместители сохраняют свои положения, и образуется 2-аминобензойная кислота.
м-Аминобензойная кислота
Получите бензойную кислоту с помощью первых двух реакций пути синтеза этилбензоата. Проведите её нитрование концентрированными азотной и серной кислотами при нагревании, поскольку карбоксильная группа дезактивирует кольцо:
\[ \ce{C6H5COOH + HNO3 ->[H2SO4] m-NO2C6H4COOH + H2O} \]
Карбоксильная группа является мета-ориентантом, поэтому основной продукт — 3-нитробензойная кислота, O=C(O)c1cccc([N+](=O)[O-])c1. Выделите этот продукт и восстановите его нитрогруппу:
\[ \ce{m-NO2C6H4COOH + 3H2 ->[Pd/C] m-NH2C6H4COOH + 2H2O} \]
В результате образуется 3-аминобензойная кислота.
п-Аминобензойная кислота
Получите толуол и проведите его нитрование, как описано выше, выделив пара-фракцию — 4-нитротолуол, Cc1ccc([N+](=O)[O-])cc1:
\[ \ce{C6H5CH3 + HNO3 ->[H2SO4] p-NO2C6H4CH3 + H2O} \]
Окислите метильную группу для получения 4-нитробензойной кислоты, O=C(O)c1ccc([N+](=O)[O-])cc1:
\[ \ce{p-NO2C6H4CH3 + Cr2O7^2- + 8H+ ->[heat] p-NO2C6H4COOH + 2Cr^3+ + 5H2O} \]
Наконец, восстановите нитрогруппу:
\[ \ce{p-NO2C6H4COOH + 3H2 ->[Pd/C] p-NH2C6H4COOH + 2H2O} \]
Таким образом получают 4-аминобензойную кислоту без введения защитной группы для аминогруппы.
Для полноты приведём SMILES остальных молекул и ионов, использованных в этих уравнениях:
| Частица | SMILES |
|---|---|
| Хлороводород, \(\ce{HCl}\) | Cl |
| Азотная кислота, \(\ce{HNO3}\) | O=[N+]([O-])O |
| Серная кислота, \(\ce{H2SO4}\) | OS(=O)(=O)O |
| Вода, \(\ce{H2O}\) | O |
| Водород, \(\ce{H2}\) | [H][H] |
| Ион водорода, \(\ce{H+}\) | [H+] |
| Дихромат-ион, \(\ce{Cr2O7^2-}\) | [O-][Cr](=O)(=O)O[Cr](=O)(=O)[O-] |
| Ион хрома(III), \(\ce{Cr^3+}\) | [Cr+3] |
| Хлорид алюминия, \(\ce{AlCl3}\), мономерное представление | Cl[Al](Cl)Cl |
Эти представления не учитывают сольватацию в водном растворе; представление хлорида алюминия также не учитывает его возможную димеризацию.
Решение проверено по официальному решению.
IChO 1973 · مسألة نظرية 5
أقصر مسارات اصطناع بنزوات الإيثيل وأحماض أمينوبنزويك
باستخدام معرفتك بخواص البنزين ومشتقاته، اكتب المعادلات الكيميائية للتفاعلات التي يُحضَّر بها إستر الإيثيل لحمض البنزويك، وكذلك أحماض أورثو- وميتا- وبارا-أمينوبنزويك، بأقصر مسار ممكن.
نص المسألة مترجم عن النص الإنجليزي الرسمي.
الإجابات
باتخاذ البنزين مادةَ بدء مشتركة، تكون المسارات القصيرة التقليدية كما يلي:
- بنزوات الإيثيل،
CCOC(=O)c1ccccc1: البنزين → التولوين → حمض البنزويك → بنزوات الإيثيل. ثلاثة تفاعلات. - حمض أورثو-أمينوبنزويك (حمض 2-أمينوبنزويك، حمض الأنثرانيليك)،
Nc1ccccc1C(=O)O: البنزين → التولوين → 2-نيتروتولوين → حمض 2-نيتروبنزويك → حمض 2-أمينوبنزويك. أربعة تفاعلات. - حمض ميتا-أمينوبنزويك (حمض 3-أمينوبنزويك)،
Nc1cccc(C(=O)O)c1: البنزين → التولوين → حمض البنزويك → حمض 3-نيتروبنزويك → حمض 3-أمينوبنزويك. أربعة تفاعلات. - حمض بارا-أمينوبنزويك (حمض 4-أمينوبنزويك)،
Nc1ccc(C(=O)O)cc1: البنزين → التولوين → 4-نيتروتولوين → حمض 4-نيتروبنزويك → حمض 4-أمينوبنزويك. أربعة تفاعلات.
لا يُحتسب الفصل الفيزيائي للمتماكبات تفاعلًا كيميائيًا.
الحل
الاختيار الأساسي هو توقيت إجراء النترتة. توجّه مجموعة الميثيل الاستبدال الإلكتروفيلي أساسًا إلى موضعي الأورثو والبارا، بينما توجّهه مجموعة الكربوكسيل أساسًا إلى موضع الميتا. في كل مسار لاصطناع حمض أمينوبنزويك، اختزل مجموعة النيترو بعد أكسدة مجموعة الميثيل، كي لا تتعرض مجموعة الأمينو للعامل المؤكسد القوي.
معادلات الأكسدة أدناه هي معادلات أيونية صافية موزونة، تستخدم ثنائي الكرومات الساخن في وسط مُحمَّض.
إستر الإيثيل لحمض البنزويك
حضّر أولًا التولوين، Cc1ccccc1، بمثيلة البنزين، c1ccccc1، بتفاعل فريدل–كرافتس مع كلوروميثان، CCl، باستخدام كلوريد الألومنيوم اللامائي:
\[ \ce{C6H6 + CH3Cl ->[AlCl3] C6H5CH3 + HCl} \]
استخدم فائضًا من البنزين للحد من حدوث مثيلة إضافية.
أكسد السلسلة الجانبية الميثيلية للحصول على حمض البنزويك، O=C(O)c1ccccc1:
\[ \ce{C6H5CH3 + Cr2O7^2- + 8H+ ->[heat] C6H5COOH + 2Cr^3+ + 5H2O} \]
أخيرًا، أجرِ الأسترة بالإيثانول، CCO، بالتسخين مع كمية حفزية من حمض الكبريتيك:
\[ \ce{C6H5COOH + C2H5OH <=> C6H5COOC2H5 + H2O} \]
يؤدي استخدام فائض من الإيثانول أو إزالة الماء إلى إزاحة الاتزان نحو بنزوات الإيثيل.
حمض أورثو-أمينوبنزويك
حضّر التولوين بالمثيلة المذكورة أعلاه، ثم أجرِ نترتته باستخدام حمض النتريك المركّز وحمض الكبريتيك. تعطي النترتة أساسًا متماكبي الأورثو والبارا، إلى جانب كمية صغيرة من متماكب الميتا. افصل متماكب الأورثو المطلوب، 2-نيتروتولوين، Cc1ccccc1[N+](=O)[O-].
معادلة تكوّن ناتج الأورثو هي:
\[ \ce{C6H5CH3 + HNO3 ->[H2SO4] o-NO2C6H4CH3 + H2O} \]
أكسد مجموعة الميثيل فيه للحصول على حمض 2-نيتروبنزويك، O=C(O)c1ccccc1[N+](=O)[O-]:
\[ \ce{o-NO2C6H4CH3 + Cr2O7^2- + 8H+ ->[heat] o-NO2C6H4COOH + 2Cr^3+ + 5H2O} \]
ثم أجرِ هدرجة انتقائية لمجموعة النيترو، باستخدام الهيدروجين بوجود البلاديوم المحمول على الكربون مثلًا:
\[ \ce{o-NO2C6H4COOH + 3H2 ->[Pd/C] o-NH2C6H4COOH + 2H2O} \]
تحتفظ المستبدلات بمواضعها طوال عمليتي الأكسدة والاختزال، مما يعطي حمض 2-أمينوبنزويك.
حمض ميتا-أمينوبنزويك
حضّر حمض البنزويك بالتفاعلين الأولين من مسار تحضير بنزوات الإيثيل. أجرِ نترتته باستخدام حمض النتريك المركّز وحمض الكبريتيك، مع التسخين لأن مجموعة الكربوكسيل تقلّل نشاط الحلقة:
\[ \ce{C6H5COOH + HNO3 ->[H2SO4] m-NO2C6H4COOH + H2O} \]
توجّه مجموعة الكربوكسيل الاستبدال إلى موضع الميتا، لذا يكون الناتج الرئيسي هو حمض 3-نيتروبنزويك، O=C(O)c1cccc([N+](=O)[O-])c1. اعزل هذا الناتج واختزل مجموعة النيترو فيه:
\[ \ce{m-NO2C6H4COOH + 3H2 ->[Pd/C] m-NH2C6H4COOH + 2H2O} \]
ينتج عن ذلك حمض 3-أمينوبنزويك.
حمض بارا-أمينوبنزويك
حضّر التولوين وأجرِ نترتته كما سبق، مع عزل جزء البارا، 4-نيتروتولوين، Cc1ccc([N+](=O)[O-])cc1:
\[ \ce{C6H5CH3 + HNO3 ->[H2SO4] p-NO2C6H4CH3 + H2O} \]
أكسد مجموعة الميثيل للحصول على حمض 4-نيتروبنزويك، O=C(O)c1ccc([N+](=O)[O-])cc1:
\[ \ce{p-NO2C6H4CH3 + Cr2O7^2- + 8H+ ->[heat] p-NO2C6H4COOH + 2Cr^3+ + 5H2O} \]
أخيرًا، اختزل مجموعة النيترو:
\[ \ce{p-NO2C6H4COOH + 3H2 ->[Pd/C] p-NH2C6H4COOH + 2H2O} \]
ينتج عن ذلك حمض 4-أمينوبنزويك دون إدخال مجموعة لحماية مجموعة الأمينو.
استكمالًا للعرض، تُمثَّل الأنواع الجزيئية والأيونية الإضافية المستخدمة في هذه المعادلات برموز SMILES التالية:
| النوع الكيميائي | SMILES |
|---|---|
| كلوريد الهيدروجين، \(\ce{HCl}\) | Cl |
| حمض النتريك، \(\ce{HNO3}\) | O=[N+]([O-])O |
| حمض الكبريتيك، \(\ce{H2SO4}\) | OS(=O)(=O)O |
| الماء، \(\ce{H2O}\) | O |
| الهيدروجين، \(\ce{H2}\) | [H][H] |
| أيون الهيدروجين، \(\ce{H+}\) | [H+] |
| أيون ثنائي الكرومات، \(\ce{Cr2O7^2-}\) | [O-][Cr](=O)(=O)O[Cr](=O)(=O)[O-] |
| أيون الكروم(III)، \(\ce{Cr^3+}\) | [Cr+3] |
| كلوريد الألومنيوم، \(\ce{AlCl3}\)، تمثيل أحادي القسيمة | Cl[Al](Cl)Cl |
لا تُظهر هذه التمثيلات الإماهة في المحلول المائي؛ كما لا يُظهر تمثيل كلوريد الألومنيوم احتمال تكوّن ثنائي القسيمة منه.
تمت مراجعة الحل بمقارنته بالحل الرسمي.