Электронное и пространственное строения

В бензоле все атомы углерода находятся во втором валентном состоянии (sр²-гибридизация).

В результате на плоскости образуются три сигма-связи с атомами углерода и водорода. ( Шесть р-электронов, которые не участвовали в гибридизации, образуют общее 6р-электронное облако, которое стягивает бензольное кольцо, делая его более прочным, так как в результате перекрывания возникает единая делокализованная шестиэлектронная -система (4n + 2 = 6, где n = 1).

Электронная плотность —> связи равномерно распределена по всему циклу, что приводит к выравненности длин связей С—С (0,1397 нм). Однозамещенные бензола не имеют изомеров.

Основные химические свойства.

Реакции замещения:

Задача. В каком направлении пойдет реакция толуола с бромом:

Напишите уравнения реакций.

Решение.

а) В присутствии катализатора замещение произойдет в бензольном кольце:

б) При освещении замещение произойдет в метильной группе:

Это объясняется взаимным влиянием бензольного кольца и заместителя.

Задача. Приведите примеры реакций, показывающих сходство бензола:

В чем заключается различие в проявлении общих свойств?

Решение. Сходство бензола с предельными углеводородами — реакции замещения:

Сходство с непредельными углеводородами — реакции присоединения (хлора или водорода):

гексахлор-циклогексан

Реакции замещения идут у бензола легче, чем у предельных углеводородов, а реакции присоединения — труднее, чем у непредельных.

Задача. Напишите уравнения химических синтезов, используя схему:

Укажите условия реакций.

Решение.

Задача. У каких из приведенных ниже соединений возможна цистрансизомерия?

1. а) бутена-1, б) пентена-2, 3) 2-метилбутена-2, г) 2-метил-пропена, д) олеиновой кислоты, е) изопренового каучука.
2. Приведите структурные формулы цис-, трансизомеров.
3. Чем объясняется наличие цис-, трансизомерии у веществ?

Решение.

1) а), в), г) не имеют, б), д), е) имеют цис-, трансизомеры:

цис-форма изопренового каучука

транс-форма изопренового каучука

3) Наличие цис-, трансизомерии объясняется отсутствием свободного вращения молекулы относительно двойной связи. Оно затруднено, потому что молекула в этом месте имеет плоскостное строение (sр²-гибридизация двух атомов углерода, образующих двойную связь).

Необходимым условием для наличия цис-, трансизомеров является также наличие разных заместителей у атомов углерода, образующих двойную связь.