Ароматические углеводороды (арены). Строение бензола. Номенклатура. Способы получения. Химические свойства: реакции замещения, окисления, присоединения. 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Ароматические углеводороды (арены). Строение бензола. Номенклатура. Способы получения. Химические свойства: реакции замещения, окисления, присоединения.



Ароматические углеводороды (арены). Строение бензола. Номенклатура. Способы получения. Химические свойства: реакции замещения, окисления, присоединения.

Ароматические соединения (арены) — циклические органические соединения, которые имеют в своём составе ароматическую систему связей. Они могут иметь насыщенные или ненасыщенные боковые цепи.

Первый представитель ароматических углеводородов – бензол – имеет состав C6H6. Это вещество было открыто М.Фарадеем в 1825 г. Состав C6H6 по соотношению атомов углерода и водорода отвечает формуле CnH2n-6.

Строение:

Каждый атом углерода находится в sp2-гибридизации. Валентный угол равен 120º LС-Н = 1,09 Å, LС-С = 1,39 Å. Негибридизованные р-орбитали располагаются перпендикулярно плоскости кольца и при боковом перекрывании образуют единую π- молекулярную орбиталь над и под плоскостью цикла. Такое строение обеспечивает чрезвычайную устойчивость бензола.

Номенклатура:

Название аром. углеводородам дается как производное от бензола.

метилбензол (толуол)

Если есть 2 заместителя, то их можно назвать как орто-, мета- и пара-производные.

мета-хлорбромбензол

Если в кольце присутствует 3 и более заместителей, то их положение обозначается только цифрами. Во всех случаях названия заместителей перечисляются в алфавитном порядке.

 

Получение:

Химические свойства:

Бензол не дает характерных для непредельных соединений реакций; он, например, не обеспечивает бромной воды и раствора KMnO4, т.е. в обычных условиях не склонен к реакциям присоединения, не окисляется.

Бензол в присутствии катализаторов вступает в характерные для предельных углеводородов реакции замещения, например, с галогенами:

C6H6 + Cl2 → C6H5Cl + HCl

В определенных условиях бензол может вступать и в реакции присоединения. Там, в присутствии катализаторов он гидрируется, присоединяя 6 атомов водорода:

C6H6 + 3H2 → C6H12

Под действием света бензол медленно присоединяет 6 атомов галогена:

C6H6 + 3Cl2 → C6H6Cl6

Нитрование:

Сульфирование:

Алкилирование по Фриделю-Крафтсу:

Окисление:

 

Озонолиз:

 

Механизм электрофильного замещения в ароматическом ядре. Реакции электрофильного замещения: сульфирование, нитрование, алкилрование, ацилирование, галогенирование.

Механизм реакции SEAr или реакции ароматического электрофильного замещения состоит из трех стадий.

На первом этапе происходит присоединение электрофильной частицы к бензольному кольцу и образуется π-комплекс:

На втором — π-комплекс переходит в δ-комплекс:

На третьем — δ-комплекс под действием нуклеофильного агента распадается:

Нитрование:

Сульфирование:

Алкилирование:

Галогенирование:

 

Электронодонорные и электроноакцепторные заместители. Правило ориентации в бензольном ядре при электрофильном замещении. Согласованная и несогласованное влияние заместителей. Отдельные представители и их применение.

Орто- и Пара-ориентанты (ориентанты I рода) Мета-ориентанты (ориентанты II рода)
-OH, -OR -NO2, -CN
Alk: -CH3, -C2H5 и т.д. -COOH, -COH
AR: -C6H5 и т.д. -COOR, -COR
-NH2, -NHR, -NR2, -CONHR -SO3H, -SO3R
Hal: -F, -Br, -Cl, -I  
   

 

Если в бензольном кольце есть заместители, то электронная плотность перераспределяется и становится неравномерной. Донорные заместители повышают электронную плотность кольца в орто- и пара-положениях. Акцепторные заместители понижают электронную плотность в этих положениях из-за значительного отрицательного мезомерного и индуктивного эффектов.

При наличии в кольце 2-х заместителей они могут направлять следующие заместители либо в одно и то же положение, либо в разные. Если оба ориентанта одного рода, то положение следующего заместителя определяет более сильный. В случае, если ориентанты не отличаются по силе, то образуется смесь продуктов.

Среди ориентантов I рода самыми сильными являются аминопроизводные, затем ароматические, самые слабые галогенпроизводные.

Среди ориентантов II рода самый сильный –NO2, затем -HSO3, далее -COOH.

 

Отдельные представители:

Представитель Применение
Бензол получение фенола, анилина, лекарственных препаратов, взрывчатки, инсектицидов, полимеров; в качестве растворителя.
Толуол получение взрывчатки, фенола, бензальдегида, хлористого бензила; в качестве растворителя; парфюмерия.
Ксилол растворитель; добавка к моторным топливам;
Пара-ксилол синтетические волокна; полупродукт для лекарственных средств и полимерных добавок.
Этил-бензол получение стирола.
Кумол получение фенола и ацетона; лекарства.

 

 

Ароматические углеводороды (арены). Строение бензола. Номенклатура. Способы получения. Химические свойства: реакции замещения, окисления, присоединения.

Ароматические соединения (арены) — циклические органические соединения, которые имеют в своём составе ароматическую систему связей. Они могут иметь насыщенные или ненасыщенные боковые цепи.

Первый представитель ароматических углеводородов – бензол – имеет состав C6H6. Это вещество было открыто М.Фарадеем в 1825 г. Состав C6H6 по соотношению атомов углерода и водорода отвечает формуле CnH2n-6.

Строение:

Каждый атом углерода находится в sp2-гибридизации. Валентный угол равен 120º LС-Н = 1,09 Å, LС-С = 1,39 Å. Негибридизованные р-орбитали располагаются перпендикулярно плоскости кольца и при боковом перекрывании образуют единую π- молекулярную орбиталь над и под плоскостью цикла. Такое строение обеспечивает чрезвычайную устойчивость бензола.

Номенклатура:

Название аром. углеводородам дается как производное от бензола.

метилбензол (толуол)

Если есть 2 заместителя, то их можно назвать как орто-, мета- и пара-производные.

мета-хлорбромбензол

Если в кольце присутствует 3 и более заместителей, то их положение обозначается только цифрами. Во всех случаях названия заместителей перечисляются в алфавитном порядке.

 

Получение:

Химические свойства:

Бензол не дает характерных для непредельных соединений реакций; он, например, не обеспечивает бромной воды и раствора KMnO4, т.е. в обычных условиях не склонен к реакциям присоединения, не окисляется.

Бензол в присутствии катализаторов вступает в характерные для предельных углеводородов реакции замещения, например, с галогенами:

C6H6 + Cl2 → C6H5Cl + HCl

В определенных условиях бензол может вступать и в реакции присоединения. Там, в присутствии катализаторов он гидрируется, присоединяя 6 атомов водорода:

C6H6 + 3H2 → C6H12

Под действием света бензол медленно присоединяет 6 атомов галогена:

C6H6 + 3Cl2 → C6H6Cl6

Нитрование:

Сульфирование:

Алкилирование по Фриделю-Крафтсу:

Окисление:

 

Озонолиз:

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-12-10; просмотров: 323; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.236.240.48 (0.015 с.)