Ароматичні вуглеводні сполуки

Информация - Химия

Другие материалы по предмету Химия

?

AlBr3

----> + HBr

3-Гідроксибензальдегід

 

 

2 Якщо бензенове кільце містить сильну і слабку активуючі групи (обидва замісники І роду), то напрямок вступу нового електрофільного реагенту визначається сильнішим замісником (табл.2), наприклад:

 

 

 

 

+HO-NO2----+ H2O

 

 

4-Метилфенол (n-крезол) 4-Метил-2-нітрофенол

 

3 Якщо два замісники перебувають у мета-положеннях один відносно другого, то новий замісник майже не вступає у кільце між ними, навіть якщо це випливає із узгодженої орієнтації. Наприклад, масові співвідношення продуктів нітрування ароматичної сполуки із узгодженим впливом замісників дані у дужках:

------->

 

 

(H2SO4)2-Бром-4-хлорнітро-

 

+ HO-NO2 -------> бензен (62%)

-H2O

3-Бромхлорбензен------->

 

4-Бром-2-хлорнітро-

бензен (37%)

 

 

-------->

 

2-Бром-6-хлорнітробензен (1%)

 

ХІМІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ГОМОЛОГІВ БЕНЗЕНУ

 

В основному для гомологів бензену характерні такі самі властивості, що і для самого бензену. Однак наявність вуглеводневого радикала, яка сприяє перерозподілу електронної густини, накладає свою специфіку на швидкість і напрямок проходження реакцій.

І Реакції електрофільного заміщення в алкілбензенах

Внаслідок реакцій електрофільного заміщення за участю гомологів бензену утворюється суміш продуктів, як було показано на прикладі мононітрування толуолу в параграфі ІІІ.6. Оскільки алкільний радикал СН3 належить до замісників І роду, тобто є орто- і пара-орієнтаном, то утворюється суміш головним чином о- і n-нітротолуолів.

Однак активуюча дія метильного радикала, який полегшує реакції SE, приводить до того, що нітрування в більш жорстких умовах дає тризаміщену нітросполуку:

 

140о

 

+ 3HO-NO2 ---- + 3H2O.

олеум

Толуол 2,4,6-Тринітротолуол (тротил)

 

Реакційна здатність аренів з двома чи з трьома насиченими радикалами ще більше зростає, особливо якщо вони мають узгоджену орієнтацію. Так, мезителен легко нітрується навіть при відємних температурах:

 

 

 

-10оC

+ HO-NO2(розв.) ---- + Н2О.

CH3COOH

 

Мезитилен 2,4,6-Триметилнітробензен

 

Аналогічно до мононітрування толуолу проходять реакції SE з іншими реагентами, наприклад, бромування:

 

 

-- + HBr,

о-Бромтолуол

+ Br2 ----

 

FeBr3

Толуол --- + HBr.

 

n-Бромтолуол

 

Алкілувальні реагенти діють менш селективно порівняно з іншими електрофілами. Так, метилювання толуолу при 00С дає о- і n-ксилоли, а при підвищеній температурі - мета-ізомер. Цікаво, що нагрівання о- і n-ксилолів спричиняє їх ізомеризацію:

ІІ Реакції у бокових ланцюгах

Поряд з реакціями SE для алкілбензенів характерні реакції галогенування за механізмом SR, які проводять у відповідних умовах. Заміщення атомів Н у боковому ланцюгу на галоген проходить селективно, особливо при бромуванні: переважно заміщується бензильний атом Н, тобто гідроген, безпосередньо сполучений з атомом карбону, найближчим до ароматичного ядра. Така селективність пояснюється впливом бензенового кільця на міцність звязку С-Н у бензильному положенні і невеликою енергією звязку (314кДж/моль). З цієї причини швидкість радикального бромування толуолу у 3 рази більша, ніж бромування ізобутану (нагадуємо, що при третинному карбоні енергія звязку С-Н дорівнює 376кДж/моль) і аж у 108 разів більша, ніж бромування метану. Хлор як більш реакційно активний реагент,виявляє не таку повну селективність (масове співвідношення між ізомерними продуктами наведене у дужках):

 

 

 

 

Br2, УФ + HBr

----->

------ Cl2, hn

Етилбензен ---->

1-Феніл-1- 2-Феніл-1-

хлорбензен хлорбензен

(90%) (10%)

 

Арени з насиченими боковими ланцюгами піддаються дегідруванню (реакції елімінування Е) при одержанні стирену, який використовують для виробництва синтетичних каучуків:

 

 

500оC

------ + H2.

Al2O3/Cr2O3

 

Етилбензен Стирен (стирол)

Гомологи бензену з ненасиченими боковими ланцюгами дуже важко вступають у реакції SE в ароматичному кільці, якщо кратний звязок знаходиться при бензильному атомі карбону (тобто замісники належать до дезактивуючих м-орієнтантів, які сповільнюють реакцію).

Однак у той самий час вуглеводням з ненасиченим боковим ланцюгом притаманні всі реакції, характерні для сполук з подвійними і потрійними звязками, наприклад, знебарвлення бромної води, а для похідних фенілацетилену - якісна реакція на крайній потрійний звязок:

 

 

 

 

+ Br2 ----- ,

СтиренН2О

1,2-Дибромфенілетан

 

 

+ Ag2O -- + H2O.

NH4OH

Фенілацетилен Фенілацетиленід аргентуму(І)

 

ІІІ Окиснення

На відміну від бензену його гомологи значно легше окиснюються навіть лужним розчином KMnO4, за винятком алкілбензенів з третинним бензильним атомом карбону. Для трет-алкілбензенів необхідно створювати більш жорсткі умови, наприклад, кипятіння з концентрованим сірчанокислим розчином KMnO4. Продуктом окиснення завжди буває бензойна кислота - незалежно від довжини і розгалуженості бокового ланцюга.

 

 

 

[O]

------- + CO2,

KMnO4, KOH

ЕтилбензенБензойна кислота

 

 

[O]

-------- + 2 CO2,

KMnO4, KOH

К