Aromatické uhľovodíky sú typmi izomerizmu. Arény

Fyzikálne vlastnosti

Benzén a jeho najbližšie homológy sú bezfarebné kvapaliny so špecifickým zápachom. Aromatické uhľovodíky sú ľahšie ako voda a nerozpúšťajú sa v nej, ľahko sa však rozpúšťajú v organických rozpúšťadlách - alkohole, éteri, acetóne.

Benzén a jeho homológy sú samy o sebe dobrým rozpúšťadlom pre mnoho organických látok. Všetky arény horia dymovým plameňom kvôli vysoký obsah uhlík v ich molekulách.

Fyzikálne vlastnosti niektorých arén sú uvedené v tabuľke.

Tabuľka. Fyzikálne vlastnosti niektorých arén

názov	Vzorec	t ° .pl., ° C	t. var., ° C
Benzén	C 6 H 6	5,5	80,1
Toluén (metylbenzén)	C6H5CH3	95,0	110,6
Etylbenzén	C 6 H 5 C 2 H 5	95,0	136,2
Xylén (dimetylbenzén)	C6H4 (CH3) 2
orto-		25,18	144,41
meta-		47,87	139,10
pár-		13,26	138,35
Propylbenzén	C6H5 (CH2) 2CH3	99,0	159,20
Kumén (izopropylbenzén)	C6H5CH (CH3) 2	96,0	152,39
Styrén (vinylbenzén)	C6H5CH \u003d CH2	30,6	145,2

Benzén - nízkovriace ( t balík\u003d 80,1 ° C), bezfarebná kvapalina, nerozpustná vo vode

Pozor! Benzén - jed, pôsobí na obličky, mení krvný vzorec (pri dlhodobej expozícii), môže narušiť štruktúru chromozómov.

Väčšina aromatických uhľovodíkov je život ohrozujúcich a toxických.

Získavanie arénov (benzén a jeho homológy)

V laboratóriu

1. Fúzia solí kyseliny benzoovej s tuhými zásadami

C6H5-COONa + NaOH t →C6H6 + Na2C03

benzoát sodný

2. Würz-Fittingova reakcia: (tu G je halogén)

C 6H 5 -G + 2Na + R-G →C. 6 H 5 - R + 2 NaD

ZO 6 H5-Cl + 2Na + CH3-Cl → C6H5-CH3 + 2NaCl

V priemysle

izolovaný z ropy a uhlia frakčnou destiláciou, reformovaním;
z uhoľného dechtu a koksárenského plynu

1. Dehydrocyklizácia alkánov s viac ako 6 atómami uhlíka:

C 6 H 14 t , kat→ C6H6 + 4H2

2. Orezávanie acetylénom (iba pre benzén) - r. Zelinsky:

3C 2 H 2 600 ° C. , Zák. uhlie → C6H6

3. Dehydrogenácia cyklohexán a jeho homológy:

Sovietsky akademik Nikolaj Dmitrijevič Zelinský uviedol, že benzén vzniká z cyklohexánu (dehydrogenácia cykloalkánov)

C 6 H 12 t, kat→ C6H6 + 3H2

C6Hn-CH3 t , kat→ C6H5-CH3 + 3H2

metylcyklohexantoluén

4. Alkylácia benzénu (získanie homológov benzénu) - p Friedel-Crafts.

C6H6 + C2H5-Cl t, AlCl3→ C6H5-C2H5 + HCl

chlóretán etylbenzén

Chemické vlastnosti arénov

Ja... OXIDAČNÉ REAKCIE

1. Spaľovanie (dymový plameň):

2C6H6 + 15O2 t → 12CO 2 + 6 H 2 O + Q

2. Benzén za normálnych podmienok nezmenil farbu brómovej vody a vodného roztoku manganistanu draselného

3. Homológy benzénu sa oxidujú manganistanom draselným (odfarbujú manganistan draselný):

A) v kyslé prostredie na kyselinu benzoovú

Pôsobením manganistanu draselného a iných silných oxidantov na homológy benzénu dochádza k oxidácii bočných reťazcov. Bez ohľadu na to, aký zložitý je reťazec substituenta, je zničený, s výnimkou atómu a-uhlíka, ktorý sa oxiduje na karboxylovú skupinu.

Homológy benzénu s jedným bočným reťazcom poskytujú kyselinu benzoovú:

Homológy obsahujúce dva bočné reťazce poskytujú kyseliny dvojsýtne:

5C 6 H 5-C 2 H 5 + 12 KMnO 4 + 18 H 2 SO 4 → 5 C 6 H 5 COOH + 5 CO 2 + 6 K 2 SO 4 + 12 MnSO 4 + 28 H 2 O

5C 6 H 5-CH 3 + 6 KMnO 4 + 9 H 2 SO 4 → 5 C 6 H 5 COOH + 3 K 2 SO 4 + 6 MnSO 4 + 14 H 2 O

Zjednodušené :

C6H5-CH3 + 3O KMnO4→ C6H5COOH + H20

B) v neutrálnych a mierne zásaditých až soliach s kyselinou benzoovou

C6H5-CH3 + 2KMnO4 → C6H5COOК + K ОН + 2MnO 2 + H 2 O

II... DODATOČNÉ REAKCIE (tvrdšie ako alkény)

1. Halogenácia

C6H6 + 3CI2 h ν → C6H6CI6 (hexachlórcyklohexán - hexachlór)

2. Hydrogenácia

C6H6 + 3H2 t , Pt alebo Ni → C6H12 (cyklohexán)

3. Polymerizácia

III. NÁHRADNÉ REAKCIE - iónový mechanizmus (ľahší ako alkány)

b) homológy benzénu po ožiarení alebo zahriatí

Z hľadiska chemických vlastností sú alkylové radikály podobné alkánom. Atómy vodíka v nich sú nahradené halogénom mechanizmom voľných radikálov. Preto v neprítomnosti katalyzátora pri zahrievaní alebo ožarovaní ultrafialovým žiarením dochádza v bočnom reťazci k radikálnej substitučnej reakcii. Účinok benzénového kruhu na alkylové substituenty vedie k tomu, že atóm vodíka na atóme uhlíka priamo viazaný na benzénový kruh (atóm a-uhlíka) je vždy nahradený.

1) C6H5-CH3 + Cl2 h ν → C6H5-CH2-Cl + HCl

c) homológy benzénu v prítomnosti katalyzátora

C6H5-CH3 + Cl2 AlCl 3 → (zmes ORL, pár derivátov) + HCl

2. Nitrácia (kyselinou dusičnou)

C6H6 + HO-NO2 t, H2SO4→ C6H5-N02 + H20

nitrobenzén - vôňa mandle!

C6H5-CH3 + 3HO-N02 t, H2SO4→ ZO H3-C6H2 (N02) 3 + 3H20

2,4,6-trinitrotoluén (tol, TNT)

Použitie benzénu a jeho homológov

Benzén C6H6 je dobré rozpúšťadlo. Benzén ako prísada zlepšuje kvalitu motorového paliva. Slúži ako surovina na výrobu mnohých aromatických organických zlúčenín - nitrobenzén C 6 H 5 NO 2 (rozpúšťadlo, získava sa z neho anilín), chlórbenzén C 6 H 5 Cl, fenol C 6 H 5 OH, styrén atď.

Toluén C6H5-CH3 je rozpúšťadlo používané na výrobu farieb, liečiv a výbušnín (TNT (tol) alebo 2,4,6-trinitrotoluén TNT).

XylényC6H4 (CH3) 2. Technický xylén je zmesou troch izomérov ( orto-, meta- a pár-xylény) - sa používa ako rozpúšťadlo a východiskový produkt pre syntézu mnohých organických zlúčenín.

Izopropylbenzén C6H5-CH (CH3) 2 sa použije na získanie fenolu a acetónu.

Chlórové deriváty benzénu používané na ochranu rastlín. Produkt substitúcie atómov H v benzéne atómami chlóru je teda hexachlórbenzén С 6 Сl 6 - fungicíd; používa sa na suché opracovanie semien pšenice a raže proti tvrdej plesni. Produktom pridania chlóru k benzénu je hexachlórcyklohexán (hexachlór) С 6 Н 6 Сl 6 - insekticíd; používa sa na boj škodlivý hmyz... Uvedené látky sú pesticídy - chemické prostriedky na boj proti mikroorganizmom, rastlinám a zvieratám.

Styrén C6H5-CH \u003d CH2 polymerizuje veľmi ľahko, vytvára polystyrén a kopolymerizuje s butadién-styrén-butadiénovými gumami.

VIDEO SKÚSENOSTI

Aromatické uhľovodíky (arény) - uhľovodíky, ktorých molekuly obsahujú jeden alebo viac benzénových kruhov. Zloženie arénov s jedným benzénovým kruhom zodpovedá všeobecnému vzorcu C. n H 2n-6 .

V molekule najjednoduchšej väzby arén - benzén (C6H6) - - tvoria jediný delokalizovaný konjugovaný (aromatický) systém - väzieb.

Štruktúru molekuly najjednoduchšieho arénu - benzénu - možno odvodiť pomocou štruktúrnych vzorcov rôznych typov:

Izoméry a homológy

r	benzén
	metylbenzén (toluén)
	etylbenzén			1,2-dimetylbenzén ( orto-xylén)	1,3-dimetylbenzén ( meta-xylén)	1,4-dimetylbenzén ( pár-xylén)
	propylbenzén	izopropylbenzén	1,2,4-tri-metylbenzén	L-metyl-2-etylbenzén	L-metyl-3-etylbenzén	L-metyl-4-etylbenzén
	vEĽKOSŤ

Názov substituovaného benzénového derivátu je založený na slove „benzén“. Atómy v benzénovom kruhu sú číslované od najvyššieho substituenta po najnižší. Príklad: 1-metyl-2-etylbenzén, nie 1-etyl-2-metylbenzén. Ak sú substituenty rovnaké, číslovanie sa uskutoční podľa krátka cesta... Príklad: 1,3-dimetylbenzén, nie 1,5-dimetylbenzén.

Predpony orto-, meta-, pár- (z gréckeho orthos - priamy, meta - po, cez, medzi, pár - proti, blízky, minulý) v názvoch organických látok (skrátene: o-, m-, p-) sa používajú na označenie relatívnej polohy dvoch substituentov na benzénovom kruhu.

Fyzikálne vlastnosti benzénu: bezfarebná vo vode nerozpustná kvapalina so zvláštnym zápachom, teplota topenia 5,4 ° C, teplota varu 80,1 ° C, hustota 0,88 g / cm3. Výpary benzénu sú jedovaté.

Chemické vlastnosti

Benzén za normálnych podmienok nezmení farbu brómovej vody a roztoku manganistanu draselného.

Získavam arény

Úlohy a testy na tému „Téma 3.„ Aromatické uhľovodíky “.

Uhľovodíky. Polyméry - Organické látky triedy 8-9
Lekcie: 7 Zadania: 9 Testy: 1
- Človek vo svete látok, materiálov a chemické reakcie Stupeň 8-9
Lekcie: 2 úlohy: 6 testy: 1
Klasifikácia látok - Triedy anorganických látok triedy 8-9
Lekcie: 2 úlohy: 9 testy: 1
Kryštalické mriežky - Štruktúra hmoty triedy 8-9
Lekcie: 1 Zadania: 9 Testy: 1
Zloženie roztokov - Riešenia triedy 8-9
Lekcie: 3 úlohy: 8 testy: 1

Po preštudovaní témy by ste mali: ovládať pojmy aromatické uhľovodíky, aromatické väzby, poznať všeobecný vzorec arénov, pravidlá nomenklatúry, typy substitučných reakcií (halogenácia v prítomnosti katalyzátora, nitrácia), adícia (halogenácia vo svetle , hydrogenácia).

Skontrolujte, či viete, ako robiť výpočty pomocou reakčných rovníc a odvodiť molekulárne vzorce látok podľa hmotnostných zlomkov prvkov, zistiť výťažok reakčného produktu a vyriešiť problémy so zohľadnením hmotnostného podielu nečistôt.

Príklad 1. Uhľovodík s hustotou pár 15 pre vodík obsahuje 80% uhlíka. Nájdite jeho molekulárny vzorec.

Odpoveď: C 2 H 6

Príklad 2. Zo 7,8 g benzénu sa získalo 8,61 g nitrobenzénu. Určte výťažok reakčného produktu.

Odpoveď: 70%

Príklad 3. Technický karbid vápenatý s hmotnosťou 20 g sa spracuje prebytočnou vodou. Aký objem acetylénu sa získal, ak hmotnostný podiel nečistôt v technickom karbide bol 20%.

Odpoveď: 5,6 l

Potom, čo sa ubezpečíte, že ste sa naučili všetko, čo potrebujete, prejdite k úlohám k danej téme. Prajeme vám veľa úspechov.

Odporúčané čítanie:

OS Gabrielyan a ďalší. Chémia 10 buniek. M., drop, 2002;
L. S. Guzei, R. P. Surovtseva, G. G. Lysova. Chémia 11 cl. Drop, 1999.
G. G. Lysovej. Poznámky a testy k podpore organická chémia... M., LLC „Glik plus“, 1999.

ARENES

Aromatické uhľovodíky (arény) - cyklické uhľovodíky spojené pojmom aromatickosti, ktorý určuje spoločné znaky v štruktúre a chemických vlastnostiach.

Klasifikácia

Podľa počtu benzénových kruhov v molekule arénu na:

mononukleárne

viacjadrové

Nomenklatúra a izoméria

Štruktúrny základ benzénových uhľovodíkov je benzén C6H6z ktorých sú konštruované systematické názvy homológov.

Pre monocyklické zlúčeniny sa zachovajú tieto nesystematické (triviálne) názvy:

Pozícia substituentov je označená najmenšími číslicami (smer číslovania nezáleží),

a pre disubstituované zlúčeniny označenie orto, meta, pár.

Ak sú v kruhu tri substituenty, tony by mali dostať najmenšie čísla, t.j. riadok „1,2,4“ má prednosť pred „1,3,4“.

1,2-dimetyl-4-etylbenzén (správny názov) 3,4-dimetyl-1-etylbenzén (nesprávny)

Izoméria monosubstituovaných arénov je spôsobená štruktúrou uhlíkového skeletu substituenta; v di- a polysubstituovaných benzénových homológoch sa pridáva izoméria spôsobená rozdielnym usporiadaním substituentov v jadre.

Izoméria aromatických uhľovodíkov so zložením C 9 H 12:

Fyzikálne vlastnosti

Teplota varu a teploty topenia arénov je vyššia ako v prípade alkánov, alkénov, alkínov, nízkej polarity, nerozpustných vo vode a ľahko rozpustných v nepolárnych organických rozpúšťadlách. Arény sú kvapaliny alebo pevné látky so špecifickým zápachom. Benzén a mnoho kondenzovaných arén sú toxické, z ktorých niektoré majú karcinogénne vlastnosti. Medziprodukty oxidácie kondenzovaných arénov v tele sú epoxidy, ktoré buď priamo spôsobujú rakovinu, alebo sú prekurzormi karcinogénov.

Získavam arény

Mnoho aromatických uhľovodíkov má veľký praktický význam a vyrába sa vo veľkom priemyselnom meradle. Mnoho priemyselných metód je založených na spracovaní uhlia a ropy.

Olej pozostáva hlavne z alifatických a alicyklických uhľovodíkov; pre premenu alifatických alebo acyklických uhľovodíkov na aromatické uhľovodíky boli vyvinuté metódy aromatizácie oleja, ktorých chemické základy vyvinul N.D. Zelinský, B.A. Kazansky.

1. Cyklizácia a dehydrogenácia:

2. Hydrodesmetylácia:

3. Homológy benzénu sa získajú alkyláciou alebo acyláciou s následnou redukciou karbonylovej skupiny.

a) Friedel-Craftsova alkylácia:

b) Friedel-Craftsova acylácia:

4. Získanie bifenylu reakciou Würz-Fitting:

5. Získanie difenylmetánu Friedel-Craftsovou reakciou:

Štruktúra a chemické vlastnosti.

Kritériá aromatickosti:

Na základe teoretických výpočtov a experimentálneho štúdia cyklických konjugovaných systémov sa zistilo, že zlúčenina je aromatická, ak má:

Plochý cyklický σ-skelet;
Konjugovaný uzavretý π-elektrónový systém, ktorý zahŕňa všetky atómy cyklu a obsahuje 4n + 2, kde n \u003d 0, 1, 2, 3 atď. Táto formulácia je známa ako hückelova vláda.Kritériá aromaticity umožňujú odlíšiť konjugované aromatické systémy od všetkých ostatných. Benzén obsahuje sextet π-elektrónov a zodpovedá Hückelovmu pravidlu pre n \u003d 1.

Čo dáva arómu:

Napriek vysokému stupňu nenasýtenia sú aromatické zlúčeniny rezistentné voči oxidačným látkam a teplote, sú náchylnejšie na podstúpenie substitučných reakcií než na pridanie. Tieto zlúčeniny majú zvýšenú termodynamickú stabilitu, ktorú poskytuje vysoká konjugačná energia kruhového aromatického systému (150 kJ / mol); preto je vhodnejšie vstúpiť do substitučných reakcií s arénmi, v dôsledku čoho sa zachováva aromatičnosť.

Mechanizmus elektrofilných substitučných reakcií v aromatickom kruhu:

Elektrónová hustota π-konjugovaného systému benzénového kruhu je vhodným cieľom útoku elektrofilnými činidlami.

Typicky sa elektrofilné činidlá generujú počas reakcie pomocou katalyzátorov a vhodných podmienok.

E - Y → E δ + - Y δ - → E + + Y -

Tvorba π-komplexu.Počiatočný útok elektrofilu π-elektrónového mraku kruhu vedie ku koordinácii činidla s π-systémom a k vytvoreniu komplexu typu donor-akceptor tzv. π-komplex.Aromatický systém nie je narušený:

Tvorba σ-komplexu. Obmedzujúci stupeň, v ktorom elektrofil vytvára kovalentnú väzbu s atómom uhlíka v dôsledku dvoch elektrónov π-systému kruhu, ktorý je sprevádzaný prechodom tohto atómu uhlíka z sp 2 -v sp 3 -hybridnom stave a aromatickom narušení, sa molekula prevedie na karbokáciu.

Stabilizácia σ-komplexu. Uskutočňuje sa to štiepením protónu z σ-komplexu s bázou. V tomto prípade je uzavretý π-systém kruhu obnovený v dôsledku dvoch elektrónov rozbíjajúcej sa kovalentnej väzby C - H, t.j. molekula sa vráti do aromatického stavu:

Vplyv poslancov na reaktivita a orientácia elektrofilnej substitúcie

Substituenty v benzénovom kruhu narúšajú rovnomernosť distribúcie π- elektrónový mrak kruhu a tým ovplyvňujú reaktivitu kruhu.

Substituenty darujúce elektrón (D) zvyšujú elektrónovú hustotu kruhu a zvyšujú rýchlosť elektrofilnej substitúcie, také substituenty sa nazývajú aktivačný.
Substituenty (A) priťahujúce elektróny znižujú elektrónovú hustotu kruhu a znižujú sa rýchlostná reakciasa volajú dekontaminácia.

1. Klasifikácia aromatických uhľovodíkov.

2. Homologická séria monocyklických arénov, názvoslovie, príprava.

3. Izoméria, štruktúra benzénu a jeho homológy.

4. Vlastnosti arén.

Arény sú cyklické uhľovodíky bohaté na uhlík, ktoré obsahujú v molekule benzénové jadro a majú špeciálne fyzikálne a chemické vlastnosti. Podľa počtu benzénových kruhov v molekule a spôsobu spojenia kruhov sa arény ďalej delia na monocyklické (benzén a jeho homológy) a polycyklické (s kondenzovanými a izolovanými kruhmi) zlúčeniny.

Arény benzénovej série možno považovať za produkty nahradenia atómov vodíka v molekule benzénu alkylovými radikálmi. Všeobecný vzorec takýchto arénov СnH 2 n- 6. Názov radikálu a cyklu (benzén) je uvedený v názve monosubstituovaných arénov:

benzénmetylbenzén (toluén) etylbenzén.

Vo viac substituovaných arénoch je poloha radikálov označená najmenšími číslami, v disubstituovaných arénoch sa pozícia radikálov nazýva: 1,2 - orto ( o-) -, 1,3 - meta ( m-) - a 1,4 - pár ( p-)-:

1,3-dimetylbenzén 1,2-metyletylbenzén

m-dimetylbenzén ( m-xylén) o-metyletylbenzén ( o-xylén)

Pre arény sú rozšírené triviálne názvy (niektoré názvy sú uvedené v zátvorkách).

Byť v prírode.

Aromatické uhľovodíky sa nachádzajú v rastlinných živiciach a balzamoch. Fenantrén v čiastočne alebo úplne hydrogenovanej forme je obsiahnutý v štruktúrach mnohých prírodných zlúčenín, napríklad steroidov, alkaloidov.

Získavanie arén:

1. suchá destilácia uhlia;

2. dehydrogenácia cykloalkánov

3.dehydrocyklizácia alkánov so 6 alebo viac atómami uhlíka v kompozícii

4. alkylácia

Izoméria.Pre benzénové homológy je charakteristická štruktúrna izoméria: odlišné štruktúry uhlíkového skeletu bočného radikálu a odlišné zloženie a usporiadanie radikálov v benzénovom kruhu. Napríklad izoméry aromatických uhľovodíkov s kompozíciou C 9H 12 (propylbenzén, izopropylbenzén, o-metyletylbenzén a 1,2,4-trimetylbenzén):

Štruktúra.Aromatické uhľovodíky majú v elektronickej štruktúre molekúl celý rad znakov.

Štruktúrny vzorec benzénu ako prvý navrhol A. Kekule. Je to šesťčlenný cyklus so striedajúcimi sa dvojitými a jednoduchými väzbami, pričom dvojité väzby sa pohybujú v štruktúre:

V obidvoch vzorcoch je uhlík štvormocný, všetky atómy uhlíka sú ekvivalentné a disubstituovaný benzén existuje ako tri izoméry ( orto-, meta-, pár-). Táto štruktúra benzénu však bola v rozpore s jeho vlastnosťami: benzén nevstupoval do adičných reakcií (napríklad na bróm) a do oxidácie (napríklad s manganistanom draselným), ktorá je charakteristická pre nenasýtené uhľovodíky; pre ňu a jej homológy predstavuje hlavný typ chemickej látky. transformácia sú substitučné reakcie.

Moderný prístup k popisu elektronickej štruktúry benzénu tento rozpor rieši nasledovne. Atómy uhlíka v molekule benzénu sú v sp2-hybridizácii. Každý z atómov uhlíka vytvára tri kovalentné σ-väzby - 2 väzby so susednými atómami uhlíka (sp 2-sp 2 prekrývajúce sa orbitaly) a jeden s atómom vodíka (sp 2-s prekrývajúcimi sa orbitaly). Nehybridizované p-orbitály v dôsledku bočného prekrytia tvoria systém konjugovaný s n-elektrónom (π, π-konjugácia) obsahujúci šesť elektrónov. Benzén je plochý pravidelný šesťuholník s dĺžkou väzby uhlík-uhlík 0,14 nm, väzbou uhlík-vodík 0,11 nm, uhlami väzby 120 0:

Molekula benzénu je stabilnejšia ako cyklické zlúčeniny s izolovanými dvojitými väzbami; preto je benzén a jeho homológy náchylné na substitučné reakcie (benzénový kruh je zachovaný), a nie na adíciu a oxidáciu.

Ostatné cyklické zlúčeniny tiež vykazujú podobnosť v štruktúre a vlastnostiach (aromatickosti) s benzénom. Kritériá aromatickosti (E. Hückel, 1931):

a) plochá cyklická štruktúra, t.j. atómy tvoriace cyklus sú v sp2-hybridizácii; b) spojený elektronický systém; c) počet elektrónov (N) v kruhu je 4n + 2, kde n je akákoľvek celočíselná hodnota - 0,1,2,3 atď.

Kritériá aromatickosti sa vzťahujú na neutrálne aj nabité cyklické konjugované zlúčeniny, takže aromatické zlúčeniny budú napríklad:

furánový katión cyklopropenylu.

Pre benzén a iné aromatické zlúčeniny sú najbežnejšie reakcie substitúcie atómov vodíka na atómoch uhlíka v kruhu a menej typické sú adičné reakcie na π-väzbe v cykle.

Fyzikálne vlastnosti.

Benzén a jeho homológy sú bezfarebné kvapaliny a kryštalické látky so zvláštnym zápachom. Sú ľahšie ako voda a zle sa v nich rozpúšťajú. Nepolárny benzén (μ \u003d 0), alkylbenzény -

polárne zlúčeniny (μ ≠ 0).

Chemické vlastnosti.

Elektrofilná substitúcia.Najcharakteristickejšou transformáciou pre arény je elektrofilná substitúcia - S E. Reakcia prebieha v dvoch fázach s tvorbou medziproduktu σ-komplexu:

Reakčné podmienky: teplota 60 - 80 0 ° C, katalyzátory - levé alebo minerálne kyseliny.

Typické S E - reakcie:

a) halogenácia(Cl2, Br2):

b) nitrácia:

v) sulfonácia(H2SO4, SO3, oleum) :

d) Friedel-Craftsova alkylácia (1877)(RHal, ROH, alkény) :

e) Friedel-Craftsova alkylácia(halogenidy, anhydridy karboxylové kyseliny):

V benzénových homológoch je v dôsledku vplyvu bočného radikálu (+ I-efekt, donorová skupina elektrónov) hustota π-elektrónov benzénového kruhu nerovnomerne rozložená, zvyšuje sa v polohách 2,4,6. Preto SE-reakcie prebiehajú smerovo (v 2,4,6- alebo o-a p-ustanovenia). Homológy benzénu vykazujú v porovnaní s benzénom vyššiu reaktivitu pri reakciách tohto typu.

toluén p-chlórtoluén o-chlórtoluén

Vedľajšie radikálne reakcie v alkylbenzénoch (radikálna substitúcia -S R a oxidácia).

Reakcie radikálnej substitúcie prebiehajú, rovnako ako v prípade nasýtených uhľovodíkov, reťazovým mechanizmom a zahŕňajú fázy iniciácie, rastu a ukončenia reťazca. Chloračná reakcia prebieha neusmernene, bromačná reakcia je regioselektívna - k nahradeniu vodíka dochádza na atóme a-uhlíka.

V alkylbenzénoch sa bočný reťazec oxiduje manganistanom draselným, dichrómanom draselným za vzniku karboxylových kyselín. Bez ohľadu na dĺžku bočného reťazca je atóm uhlíka viazaný na benzénový kruh (atóm α-uhlíka alebo benzyl uhlíka) oxidovaný, zvyšok atómov uhlíka je oxidovaný na C02 alebo karboxylové kyseliny.

kyselina etylbenzénbenzoová

p-metyletylbenzén-tereftalová kyselina

Reakcie benzénu s narušením aromatického systému.

Aromatické uhľovodíky majú silný cyklus, preto reakcie s narušením aromatického systému (oxidácia, pridanie radikálu) prebiehajú za drsných podmienok ( vysoké teploty, silné oxidanty).

a) radikálne doplnenie:

1. hydrogenácia

toluéncyklohexán

2. chlorácia

benzén 1,2,3,4,5,6-hexachlórcyklohexán (hexachlór).

Produktom tejto reakcie je zmes priestorových izomérov.

Orientácia elektrofilnej substitúcie v aromatických zlúčeninách.Substituenty v benzénovom kruhu sú rozdelené do dvoch typov podľa ich orientačného vplyvu: orto-, pár-orientanty (substituenty 1. druhu) a meta-orientanty (substituenty 2. druhu).

Substituenty prvého druhu sú skupiny poskytujúce elektróny, ktoré zvyšujú elektrónovú hustotu kruhu, zvyšujú rýchlosť elektrofilnej substitučnej reakcie a aktivujú benzénový kruh v týchto reakciách:

D (+ I-efekt): - R, -CH20H, -CH2NH2 atď.

D (-I, + M-efekty): -NH2, -OH, -OR, -NR2, -SH atď.

Substituenty druhého druhu sú skupiny priťahujúce elektróny, ktoré znižujú elektrónovú hustotu kruhu, znižujú rýchlosť elektrofilnej substitučnej reakcie a deaktivujú benzénový kruh v týchto reakciách:

A (-I-efekt): -S03H, -CF3, -CCI3 atď.

A (-I, -M-efekt): -HC \u003d O, -COOH, -N02 atď.

Atómy halogénu zaujímajú medzipolohu - znižujú elektrónovú hustotu kruhu, znižujú rýchlosť elektrofilnej substitučnej reakcie a deaktivujú benzénový kruh v týchto reakciách, čo však o-,p-orienti.

Ak sú v benzénovom kruhu dva substituenty, môže sa ich orientačný účinok zhodovať ( dôsledná orientácia) alebo sa nezhoduje ( nedôsledná orientácia). Pri elektrofilných substitučných reakciách tvoria zlúčeniny s konzistentnou orientáciou menší počet izomérov; v druhom prípade vzniká zmes väčšieho počtu izomérov. Napríklad:

p- kyselina hydroxybenzoová m- kyselina hydroxybenzoová

(konzistentná orientácia) (nekonzistentná orientácia)

Polycyklické kondenzované aromatické uhľovodíky (naftalén, antracén, fenantrén atď.) Sú všeobecne podobné svojimi vlastnosťami ako benzén, ale zároveň majú určité rozdiely.

Prihláška:

1.aromatické uhľovodíky - suroviny na syntézu farbív, výbušnín, liečiv, polymérov, povrchovo aktívnych látok, karboxylových kyselín, amínov;

2. Kvapalné aromatické uhľovodíky sú dobrým rozpúšťadlom pre organické zlúčeniny;

3. arény - prísady na výrobu vysokooktánového benzínu.

Vieš to -V roku 1649 nemecký chemik Johann Glauber najskôr získal benzén.

V roku 1825 M. Faraday izoloval uhľovodík z výbojky a ustanovil jeho zloženie - C 6 H 6.

V roku 1830 nazval Justus Liebig výslednú zlúčeninu benzénom (z arabskej arómy Véna + šťava zoa + latinský olej).

V roku 1837 nazval Auguste Laurent benzénový radikál C6H5-fenyl (z gréckeho fenix-light).

V roku 1865 navrhol nemecký organický chemik Friedrich August Kekule vzorec pre benzén so striedaním dvojitých a jednoduchých väzieb v šesťčlennom cykle.

V rokoch 1865-70s V. Kerner navrhol použiť predpony na označenie relatívnej polohy dvoch substituentov: poloha 1,2 - orto- (orthos - priamy); 1,3- meta (meta - po) a 1,4- pár (odsek je opačný).

Aromatické uhľovodíky sú vysoko toxické látky, ktoré spôsobujú otravu a poškodenie niektorých orgánov, ako sú obličky a pečeň.

Niektoré aromatické uhľovodíky sú karcinogény (látky, ktoré spôsobujú rakovinu), napríklad benzén (ktorý spôsobuje leukémiu), jedným z najsilnejších je benzopyrén (nachádza sa v tabakovom dyme).

TÉMA 20. Aromatické uhľovodíky benzénovej série.

Homologická séria. Všeobecný vzorec. Nomenklatúra. Izoméria.

Prírodné zdroje a spôsoby výroby: z alifatických, alicyklických a aromatických zlúčenín. Reakcie Würz-Fittig a Friedel-Crafts.

Fyzikálne vlastnosti benzénu a jeho homológov.

Chemické vlastnosti. Elektrofilné substitučné reakcie: halogenácia, nitrácia, sulfonácia, alkylácia a acylácia. Reakcie pridania vodíka, halogénov, ozónu. Oxidácia benzénu. Vedľajšie reťazové reakcie benzénových homológov: halogenácia, nitrácia, oxidácia, dehydrogenácia.

Homologická séria. Všeobecný vzorec.

Prvý a najviac dôležitý predstaviteľ monocyklické aromatické uhľovodíky (arény) je benzénC 6 H 6.

Odtiaľ spoločný názov homológne série aromatických uhľovodíkov - séria benzénu.

Všeobecný vzorechomologická séria benzénu: C p N 2p-6.

Nomenklatúra arén.

Arény sú často pomenované triviálnymi menami: benzén, toluén, styrén, kumén atď.

Podľa medzinárodnej náhradnej nomenklatúryarény sa považujú za deriváty benzénu, v ktorých je poloha substituentov označená číslami, zatiaľ čo počet atómov uhlíka, v ktorých sú substituenty umiestnené, musí byť najmenší:

metylbenzén etylbenzén izopropylbenzén

(toluén) (kumén)