Ароматичні вуглеводні сполуки
Информация - Химия
Другие материалы по предмету Химия
агріванні, але при дії на нього нітрувальною сумішшю (суміш концентрованих HNO3 i H2SO4) досить легко перетворюється на нітропохідні.
Електрофільною частинкою є нітроїл-катіон NO2+, який утворюється під впливом сірчаної кислоти:
HO-NO2(к) + 2H2SO4 (к) 2HSO4- + H3O+ + NO2+,
50оС
+ HO-NO2(к) -------- + H2O.
H2SO4 (к)
Бензен Нітробензен
3 Сульфування. Бензен сульфується при звичайній
температурі олеумом (розчин SO3 у 100% H2SO4) або чадною сірчаною кислотою, яка дає SO3 внаслідок встановлення рівноваги:
2H2SO4 SO3 + H3O+ + HSO4-.
Отже, електрофільним реагентом є сульфур(ІV) оксид, оскільки за рахунок трьох електронегативних атомів оксигену, які відтягують на себе електронну густину звязків S=О, на атомі сульфуру виникає великий дефіцит електронної густини і достатньо значний частковий позитивний заряд (3d+). Реакція сульфування належить до оборотних процесів: при оброблюванні продукту перегрітою водяною парою проходить зворотна реакція - десульфування:
SO3H2SO4, 250C
----------------
----------------.
H2O, 1500C (-H2SO4)
Бензен Бензенсульфонова кислота
4 Алкілування - реакція Фріделя-Крафтса - введення алкільної групи у бензенове кільце за наявності каталізаторів (кислот Льюїса) з утворенням гомологів бензену. Як алкілувальний реагент використовують галогеналкани СnH2n+1Hal, спирти CnH2n+1OH, алкени CnH2n, наприклад:
80о
+ CH3Cl ------ + HCl.
AlCl3
Бензен Толуол
Каталізатор ініціює утворення електрофілу за схемою
СН3Cl + AlCl3 CH3+ + [AlCl4]-.
Реакції з алкенами і спиртами каталізуються найчастіше кислотами
0оC
+ СH3-CH====CH2 ---,
HF
Ізопропілбензен (кумол)
OH 60оC
+ СH3-C-CH3 ---------.
OH H3PO4Трет-бутилбензен
5 Ацилювання - заміщення атома гідрогену в бензеновому кільці на ацильну групу RCO. Ацилювальним реагентом є галогенангідриди чи ангідриди карбонових кислот; при цьому одержують змішані ароматично-аліфатичні кетони.
O80оC
+ СН3-С -------- + HCl
ClAlCl3
Бензен Хлорацетил Ацетофенон
O
CH3-C 80оC.
+ O --------+ CH3COOH
CH3-C AlCl3
О
Бензен Ангідрид оцтової кислотиАцетофенон
ІІ Реакції приєднання АЕ
Реакціі приєднання для ароматичних вуглеводнів не характерні, оскільки вони супроводжуються порушенням ароматичності і вимагають великої витрати енергії. Тому ці реакції проводяться в дуже жорстких умовах:
1 Гідрування (відновлення)
200оC, 50 Атм
+ 3Н2 ------------ .
Ni
Бензен Циклогексан
Гідрування використовується для одержання циклогексану, який є, по-перше, добрим розчинником, а по-друге, - вихідною речовиною при добуванні адипінової кислоти, а з неї - капролактаму.
Реакція оборотна: при 3000С і нормальному тиску проходить зворотний процес.
2 Хлорування при інтенсивному ультрафіолетовому опромінюванні:
УФ
+ 3Cl2 ---------
Гексахлорциклогексан (гексахлоран)
Гексахлоран - сильна харчова, контактна і дихальна отрута, застосовується як інсектицид: смертельна доза для мух становить усього 10-12 г.
ІІІ Реакції окиснення
Відмінною рисою ароматичних вуглеводнів є їх стійкість по відношенню навіть до сильних окисників. У звичайних умовах на них не діють ні концентровані кислоти, ні хромова суміш, ні розчин KMnO4. Однак у жорстких умовах вони піддаються окисненню:
ОО
500оCНС С НССО
+ О2 ------ О----О
V2O5НС С НСС
Бензен-2СО2 ОО
-2Н2О
Малеїновий ангідрид Малеїнова кислота
Малеїновий ангідрид і малеїнова кислота використовуються у виробництві поліестерних смол, склопластику і лакофарбових матеріалів.
У живих організмах бензен під дією ферментів окиснюється до дуже шкідливої сполуки - муконової кислоти:
+ 2О2 ------- HOOC-CH=CH-CH=CH-COOH.
Бензен Фермент Муконова кислота
ВПЛИВ ЗАМІСНИКІВ НА РЕАКЦІЙНУ ЗДАТНІСТЬ АРОМАТИЧНИХ ВУГЛЕВОДНІВ
Найважливішим чинником, що визначає хімічні властивості речовин, є розподілення електронної густини в молекулах, яке залежить від взаємного впливу атомів і атомних груп. Якщо молекула містить тільки s-звязки, взаємний вплив здійснюється через індуктивні ефекти, а в спряжених системах виявляється дія мезомерного ефекту.
Мезомерний ефект, або ефект спряження - це зміщення електронів, які утворюють p-звязки спряженої системи, а також неподілених електронних пар атомів електронегативних елементів (0, S, N), що містяться у ланцюгу.
Замісники можуть виявляти позитивний мезомерний ефект (+М), якщо зміщують p-електронну густину від себе, і негативний мезомерний ефект (-М), якщо зміщення електронної густини відбувається у протилежному напрямку.
Одна і та сама група атомів може виявляти одночасно два електронних ефекти: мезомерний і індуктивний. Обидва ефекти можуть як збігатися, так і не збігатися за напрямком свого впливу. Наприклад, аміногрупа NH2 виявляє негативний індуктивний ефект (-І), тобто зміщує електронну густину ?-звязку на себе, і в той же час - позитивний мезомерний (+М), завдяки якому ?-електронна густина спряженої системи зміщується від аміногрупи. Найчастіше вплив мезомерного ефекту перебільшує дію індуктивного.
Молекула ?/p>