Способи одержання бензолу та його гомологів

 

1. Основні джерела – коксування кам’яного вугілля та нафта шляхом розгонки деяких сортів ароматичних нафт (румунська, майкопська). З метою підвищення масової частки ароматичних вуглеводнів у нафті її піддають ароматизації, в результаті чого з нафти вдається добути до 15-20% ароматичних вуглеводнів.

2. Ароматизація (дегідроциклізація) парафінів – Б.А. Казанський,                  А.Ф, Плате, Б.Л. Молдавський (вміст ароматичних вуглеводнів зростає до 50%):

 

3. Синтетичні методи:

a. Реакція В’юрца-Фіттіга, механізм якої аналогічний механізму реакції В’юрца

b. Алкілування ароматичних вуглеводнів. Реакція Фріделя-Крафтса (S_E)

2. Реакція супроводжується ізомеризацією:

3. Реакція алкілування алкенами – видозмінена реація Фріделя-Крафтса:

 

ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

1. Реакції приєднання:

2. Реакції окислення:

а)

б)

в)

 

3. Реакції електрофільного заміщення:

а) Алкілування за Фріделем-Крафтсом:

б) Ацилювання за Фріделем-Крафтсом:

в) Галогенування

г) Сульфування

д) Нітрування

 

Механізм электрофільного заміщення у ароматичному ядрі (S_Е):

        

     Першою стадією реакції електрофільного заміщення є утворення π-комплексу – перехідного стану, який виникає із ароматичної сполуки та електрофільного реагенту за рахунок електростатичних сил притягнення між позитивно-зарядженим електрофілом та π-електронами ароматичної сполуки. Утворення π₁-комплексу проходить дуже швидко, енергія активації утворення π-комплексу (енергія, необхідна для утворення π₁-комплексу) складає приблизно 35 кДж/моль.

     Другою стадією реакції, яка визначає її швидкість, є перехід π₁-комплексу у σ-комплекс. σ- Комплекс – це проміжна сполука, яку в окремих випадках можна зареєструвати або навіть виділити і індивідуальному стані. σ-Комплекс – це катіон, який вже не має ароматичних властивостей.

     Утворення σ-комплексу потребує значно більшої енергії, ніж утворення π-комплексу. Але, в цілому, утворення σ-комплексу не потребує надто великої затрати енергії, оскільки енергія спряження σ-комплексу (109 кДж/моль) близька до енергії бензолу (150 кДж/моль).

Третя стадії реакції – утворення нового π₂-комплексу за рахунок повернення електронів, які сполучали sp³-гібридизований атом карбону з атомом гідрогену, в бензольний цикл і утворення таким чином знову ароматичного секстету (поновлюється ароматичність бензольного ядра).

Зміна вільної енергії системи реакції електрофільного заміщення зображується такою кривою:

 Рис. Енергетична діаграма реакції S_E для бензолу

Е₁ – енергія бензолу; Е₂ – енергія активації утворення π₁ – комплексу; Е₃– енергія π₁ – комплексу; Е₄ – енергія активації утворення s - комплексу; Е₅– енергія s – комплексу;
Е₆ – енергія активації утворення π₂ – комплексу; Е₇– енергія π₂ – комплексу; Е₈– енергія активації утворення продукту реакції; Е₉– енергія продукту реакції.