Опыт 5. Бромирование ароматических углеводородов

Опыт 5. Бромирование ароматических углеводородов

Реактивы и материалы: бензол; толуол; бром (раствор в четыреххлористом углероде).

Специальное указание: опыт проводят в вытяжном шкафу!

Для проведения опыта берут 2 сухие пробирки. В одну пробирку помещают 2 капли бензола, в другую – 2 капли толуола. В обе пробирки приливают по капле раствора брома и встряхивают в течение 1-2 мин.

Признаком идущей реакции является выделение бромистого водорода, дымящего на воздухе, и обесцвечивание брома. В пробирке с бензолом реакция бромирования не обнаруживается.

Толуол в этих условиях бромируется медленно, но вполне отчетливо. Содержимое обеих пробирок нагревают до кипения. Толуол при этом бромируется очень легко, а бензол не бромируется даже при кипячении. Химизм процесса:

С₆Н₅-СН₃ + Br₂ → С₆Н₅-СН₂Br + HBr

    толуол               бромистый бензил

Действие хлора и брома на ароматические соединения в условиях радикальной реакции (нагревание, освещение) приводит к замещению водорода в боковой цепи.

Опыт 6. Получение бензолсульфокислоты

Реактивы и материалы: бензол; серная кислота (d = 1,84 г/см³). Оборудование: водяная баня.

В пробирку помещают 3 капли бензола и 5 капель концентрированной серной кислоты. Содержимое пробирки нагревают в кипящей водяной бане при постоянном взбалтывании реакционной смеси. После получения однородного раствора выливают сульфомассу в пробирку с 10 каплями холодной воды. Если сульфирование закончено полностью, образуется прозрачный раствор,

так как сульфокислоты растворимы в воде.

Химизм процесса:

    C₆H₆ + H₂SO₄ → C₆H₅-SO₃H + H₂O

Легкость сульфирования при действии серной кислоты так же характерна для ароматических соединений, как способность к нитрованию. Реакция сульфирования, вотличие от реакций галогенирования и нитрования, обратима.

Сульфирующими агентами являются S0₃ и бисульфониевый ион HSO₃⁺, образующиеся в результате реакции молекул серной кислоты между собой:

2H₂SO₄ → SO₃ + H₃O⁺ + HSO₄^-

Это сильные электрофильные реагенты с недостатком электронов у атома серы (смещение электронной плотности к кислороду). При взаимодействии с ароматическим ядром образуется промежуточный карбониевый бензол сульфокислота H-Ar⁺-SO₃^-, отщепляющий с одинаковыми скоростями SO₃^- или Н⁺. Чтобы полностью использовать серную кислоту, реакцию сульфирования ведут в избытке бензола при нагревании.