Ссылка на файл: >>>>>> http://file-portal.ru/Свойства ароматических углеводородов/
1.6 Ароматические углеводороды
Химические свойства ароматических углеводородов
Ароматические соединения
В рассмотренной ранее схеме последовательного дегидрирования циклогексана до циклегексена, циклогексадиена и циклегексатриена бензола первые две стадии эндотермичны, а стадия дегидрирования циклогексадиена с образованием бензола протекает с выделением энергии, что указывает на необычайно высокую энергетическую устойчивость бензола по отношению к другим участникам реакции и обуславливает специфические химические и физические свойства соединения, его так называемый ароматиче c кий характер. Ароматический ряд объединяет соединения различных классов: Первый член ряда углеводородов с одним бензольным циклом — бензол, второй — метилбензол или толуол. Третий член ряда — ксилол — имеет три структурных изомера: Если заместители разные, число изомеров, начиная с тризамещённого бензола, резко возрастает. Для названия углеводородов ароматического ряда и их производных применяются тривиальная, радикально-функциональная и ИЮПАК номенклатуры. В радикально-функциональной номенкла-туре используются названия следующих радикалов:. В номенклатуре ИЮПАК перед названием углеводорода проставляются названия заместителей с номерами углеродных атомов, которые несут эти заместители. При двух заместителях в бензольном цикле их взаимное расположение в цикле обозначается не только цифрами счет идет по кратчайшему пути от одного к другому , но и с помощью приставок орто- , мета- , пара- , обозначающих соответственно 1,2-, 1,3- и 1,4- относительные положения. Каменноугольная смола получается при коксовании угля. Основными продуктами коксования являются коксовый газ, каменноугольная смола и кокс. По выходе из коксовой батареи газы коксования промываются водой. При этом поглощается аммиак и конденсируются продукты, составляющие каменноугольную смолу. Несконденсированные ароматические углеводороды адсорбируются затем тяжёлым поглотительным маслом и выделяются. Каменноугольную смолу разделяют перегонкой на 5 фракций: Для выделения индивидуальных соединений каждую фракцию разгоняют дополнительно. Поэтому нефть является важным поставщиком бензола и его производных. Алкилированием бензола этиленом и пропиленом получают этилбензол и изопропилбензол. Август Кекуле Боннский университет предложил формулу бензола с чередующимися двойными связями, которая использовалась до сих пор и в некоторых случаях будет использоваться далее. Эта формула находится в согласии со многими свойствами бензола: Она объяснила существование лишь одного монозамещённого и трёх изомеров орто-, мета- и пара- дизамещённого бензола. Однако бензол более склонен к реакциям замещения, нежели присоединения, бензольное кольцо устойчиво к окислителям, хотя по формуле в нём три двойные связи. Бензол не дает реакций с бромной водой и раствором перманганата калия, характерных для непредельных соединений. Все эти факты формула Кекуле объяснить не могла. Решающую роль в установлении строения бензола сыграли физические методы исследования вещества, преимущественно разработанные в прошлом веке. Бензол имеет ось симметрии 6-го порядка. Это означает, что ядра атомов и электроны в нём расположены совершенно симметрично. На основании рентгено- и электронограмм было установлено, что молекула бензола плоская и расстояния между центрами углеродных атомов одинаковы и равны 0, нм. Это почти средняя величина между длинами простой 0, нм и двойной 0, нм связей. Весьма интересные сведения дают термодинамические исследования. Например, образование двойной связи из простой С—С-связи, как это было показано в начале лекции, требует затраты энергии. В то же время дегидрирование 1,3-циклогексадиена с образованием бензола идет с выделением тепла. Оси негибридизованных р -электронов шести атомов углерода перпендикулярны плоскости кольца. Ароматичность не имеет непосредственного отношения к запаху органических соединений. Наиболее важными признаками ароматичности являются повышенная устойчивость ненасыщенной циклической структуры и большая склонность ароматических соединений к реакциям замещения, сохраняющим стабилизирующую их систему сопряженных связей в цикле, а не к реакциям присоединения, разрушающим эту систему и дестабилизирующим молекулу. Существуют несколько критериев, объединенных правилом Хюккеля , по которым молекула может быть отнесена к ароматической: Здесь n — любое целое число 0, 1, 2, 3, 4, …. Формула Кекуле используется условно, в основном для написания уравнений реакций присоединения. Ароматические углеводороды бензольного ряда — это жидкие и твердые вещества, обладающие сильным запахом. Температуры кипения изомерных соединений различаются мало. Бензольные углеводороды практически не растворимы в воде. Для ароматических углеводородов характерны реакции присоединения и замещения. Причем наибольшая склонность к реакциям замещения. Реакции присоединения , характеризующие бензол как ненасыщенное соединение:. Под действием воды триозонид даёт три молекулы глиоксаля. Эта реакция используется для установления строения соединений бензольного ряда. Если в бензоле электронная плотность в кольце распределена равномерно, то в замещенном бензоле С 6 Н 5 Х под влиянием заместителя Х происходит перераспределение электронов и возникают области повышенной и пониженной электронной плотности. Это оказывает влияние на легкость и место вступления нового заместителя. Поскольку атакующая ядро группа прежде всего взаимодействует с отрицательно заряженной электронной системой сопряжения бензольного ядра, реакции замещения в ароматическом цикле должны протекать по ионному механизму с участие заряженных атакующих частиц. Реакционная способность того или иного атома углерода в кольце определяется следующими факторами: Заместители CH 3 , CH 2 R , CHR 2 , CR 3 , OH , OR , NH 2 , NHR , NR 2 , F , Cl , Br , I и другие называются заместителями первого рода. Они способны отдавать электроны — это электронодонорные заместители. Заместители второго рода способны оттягивать на себя, принимать электроны. Это — электроноакцепторные заместители. В свою очередь, атакующие замещающие группы могут быть электрофильными или нуклеофильными. Электрофильные реагенты в реакции служат акцепторами электронов. В частном случае — это катионы. Нуклеофильные реагенты в реакции являются донорами электронов. В частном случае — это анионы. Если реагент действует на ядро с одним заместителем, то можно выделить несколько вариантов их взаимодействия:. В качестве примера рассмотрим реакцию нитрования толуола нитрующей смесью смесь азотной и серной кислот. Метильная группа в толуоле является ориентантом первого рода. Поэтому ядро в целом из-за смещения электронной плотности от метильной группы получает дробный отрицательный заряд. Ближайшие к заместителю атомы углерода цикла заряжаются также отрицательно. Последующие углероды цикла приобретают чередующиеся заряды альтернирующий эффект. Происходит замещение водородных атомов на нитрогруппу в орто - и пара -положениях относительно метильной группы. Поскольку ядро имеет отрицательный заряд, а атакующая частица электрофильна заряжена положительно , реакция облегчается и может протекать в более мягких условиях по сравнению с нитрованием бензола. Сульфогруппа ориентант второго рода, электроноакцепторный благодаря смещению электронной плотности к себе заряжает ядро в целом и ближайшие углероды ядра положительно. Ориентация в мета -положение. Заместитель затрудняет действие реагента. Сульфирование следует проводить концентрирован-ной серной кислотой при повышенной температуре. В соответствии с зарядами нуклеофильная частица OK — атакует орто - и пара -положения и заместитель облегчает действие реагента. Тем не менее, реакции нуклеофильного замещения приходится проводить в довольно жестких условиях. Такие реакции практически не реализуются. Если в ядре имеется несколько различных заместителей, то преимущественное направляющее действие оказывает тот из них, который обладает наибольшим ориентирующим действием. Например, в реакциях электрофильного замещения по силе ориентационного действия заместители можно расположить в следующий ряд: В качестве примера приведена реакция хлорирования орто -крезола 1-гидроксиметилбензола:. Оба заместителя — ориентанты первого рода, электроно-донорные. Судя по зарядам на атомах углерода в скобках — от группы —ОН , ориентация не совпадает. Поскольку фенольный гидроксил является более сильным ориентантом , в основном получаются продукты, соответствующие ориентации этой группы. Оба заместителя облегчают протекание реакции. Реакция электрофильная благодаря взаимодействию катализатора с молекулярным хлором. На практике правила замещения чаще всего выполняются не строго. При замещении получаются все возможные продукты. Но продуктов, которые должны получаться по правилам, всегда больше. Изменение внешней среды температура, давление, катализатор, растворитель и т. Ряд реакций замещения показан при объяснении правил ориентации. Рассмотрим еще несколько реакций. В последней электрофильной реакции хлор как ориентант первого рода направляет второй атом хлора в орто - и пара - положения преимущественно — в пара -. Однако в отличие от других ориентантов первого рода он затрудняет реакцию из-за своих сильно выраженных электороноакцепторных свойств, заряжая ядро положительно. В момент атаки электрофильной частицы галоген исходного соединения возвращает часть электронной плотности ядру, создавая заряды на его углеродах, соответствующие действию ориентанта первого рода динамический эффект ориентации. Бензольное кольцо окисляется очень трудно. Гомологи бензола при окислении дают ароматические кислоты. Причём боковая цепь даёт карбоксильную группу при ароматическом кольце, независимо от своей длины. В присутствии катализаторов из алкилбензолов образуются гидроперекиси , разложением которых получают фенол и соответствующие кетоны. Бензол — жидкость, t плав. В промышленности имеет чрезвычайно широкое применение: Толуол — жидкость, t плав. Главное применение — производство взрывчатых веществ тротил: Большое количество пара -ксилола идет на производство синтетического волокона лавсан. Получают ксилолы, главным образом, риформингом узких нефтяных фракций с пределами выкипания близкими к температуре кипения ксилолов. Получают алкилированием бензола этиленом в присутствии AlCl 3. Используется в основном для получения стирола винилбензола. Ароматические углеводороды с двойными связями в боковой цепи в настоящее время используются очень широко. Стирол является простейшим представителем этого вида углеводородов. Важнейший способ получения состоит в следующем:. Под действием катализаторов стирол полимеризуется в твёрдую полупрозрачную массу — полистирол. Полистирол имеет высокое электросопротивление и влагостойкость. Полимеризацией стирола и дивинила получают синтетический каучук, пригодный для изготовления шинной резины. Ароматические соединения с несколькими кольцами можно разделить на 2 группы: Дифенил образуется при пиролизе бензола, содержится в каменноугольной смоле. FAQ Обратная связь Вопросы и предложения. Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Московский государственный университет природообустройства. Изомерия и номенклатура Первый член ряда углеводородов с одним бензольным циклом — бензол, второй — метилбензол или толуол. В радикально-функциональной номенкла-туре используются названия следующих радикалов: C 6 H 5 CH 2 — — бензил C 6 H 5 CH 2 Cl — хлористый бензил C 6 H 5 CH — бензилиден C 6 H 5 CHCl 2 —хлористый бензилиден В номенклатуре ИЮПАК перед названием углеводорода проставляются названия заместителей с номерами углеродных атомов, которые несут эти заместители. Строение молекулы бензола В г. Ароматические соединения встречаются в различных классах органических веществ. Для изображения бензольного кольца используют формулы нескольких видов. Физические свойства Ароматические углеводороды бензольного ряда — это жидкие и твердые вещества, обладающие сильным запахом. Химические свойства Для ароматических углеводородов характерны реакции присоединения и замещения. Реакции присоединения , характеризующие бензол как ненасыщенное соединение: Все эти превращения характеризуют бензол как ненасыщенное соединение. Реакции замещения в ароматическом ядре Правила замещения в бензольном цикле Если в бензоле электронная плотность в кольце распределена равномерно, то в замещенном бензоле С 6 Н 5 Х под влиянием заместителя Х происходит перераспределение электронов и возникают области повышенной и пониженной электронной плотности. Первые два фактора наиболее значимы. Заместители в бензольном кольце делятся на две группы Заместители CH 3 , CH 2 R , CHR 2 , CR 3 , OH , OR , NH 2 , NHR , NR 2 , F , Cl , Br , I и другие называются заместителями первого рода. Если реагент действует на ядро с одним заместителем, то можно выделить несколько вариантов их взаимодействия: В качестве примера приведена реакция хлорирования орто -крезола 1-гидроксиметилбензола: Подбором окислителей можно добиться последовательного окисления боковых цепей. Отдельные представители Бензол — жидкость, t плав. Важнейший способ получения состоит в следующем: Многоядерные ароматические углеводороды Ароматические соединения с несколькими кольцами можно разделить на 2 группы: К первой группе относятся дифенил и трифенилметан.
Гудзон кинотеатр расписание москва
Безналичные переводы платежными поручениями
История первой игрушки
Химические свойства ароматических углеводородов
История про заброшенный дом
Из какой профильной трубы делают дачный душ
Где отдохнуть недалеко
Химические свойства ароматических углеводородов
Как снять задний дворник пежо 307
Санлайт калуга 21 век каталог товаров
Химические свойства ароматических углеводородов
Причины нарушения баланса
Приказ 9 амг
Где в череповце можно отремонтировать зонтик
Химические свойства ароматических углеводородов
Тесты крипипаста твой будильник