загрузка...
загрузка...
На головну

Бензол і його похідні

  1. Any і його похідні мають інше значення в позитивному реченні.
  2. Авторське право на похідні твори
  3. Згадайте значення наступних дієслів і підберіть до них похідні. Наприклад: to calculate - calculating, calculator, calculation.
  4. ГЛАВА 14. ПОХІДНІ (КОМПЛЕКСНІ) ФУНКЦІЇ УПРАВЛІННЯ
  5. ГЛАВА І. похідні (КОМПЛЕКСНІ) ФУНКЦІЇ УПРАВЛІННЯ
  6. Завдання 2. Знайти похідні функцій, заданих в явному вигляді.

будова. Перша структура бензолу була запропонована в 1865 році німецьким вченим А. Кекуле.

Н

|

С

Н-С С-Н

або

Н З З-Н

С

|

Н

Ця формула правильно відображає рівноцінність шести атомів вуглецю, однак не пояснює ряд особливих властивостей бензолу. Наприклад, незважаючи на ненасиченість, бензол не проявляє схильності до реакцій приєднання: він не знебарвлює бромную воду і розчин перманганату калію, тобто не дає типових для ненасичених сполук якісних реакцій. Тому питання про будову бензолу привертав увагу дослідників протягом десятків років.

Особливості будови і властивостей бензолу вдалося повністю пояснити тільки після розвитку сучасної квантово-механічної теорії хімічних зв'язків. За сучасними уявленнями всі шість атомів вуглецю в молекулі бензолу знаходяться в sp2 - Гібридному стані. Кожен атом вуглецю утворює  - Зв'язку з двома іншими атомами вуглецю і одним атомом водню, що лежать в одній площині. Валентні кути між трьома зв'язками рівні 1200. Таким чином, всі шість атомів вуглецю лежать в одній площині, утворюючи правильний шестикутник ( - скелет молекули бензолу) (рис. 7.1).

Мал. 7.1. ? - скелет молекули бензолу

Кожен атом вуглецю має одне негібридних р - хмара. Шість таких хмар розташовуються перпендикулярно плоскому  - Скелету і паралельно один одному (рис. 7.2, а). Всі шість р - орбіталей взаємодіють між собою, утворюючи  - Зв'язку, що не локалізовані в пари, як при утворенні звичайних подвійних зв'язків, а утворюють єдине - електронне хмара. Таким чином, в молекулі бензолу здійснюється круговий сполучення (ароматичний секстет).

a б

Мал. 7.2. Електронна будова молекули бензолу а) негібридних р - орбіталі атомів вуглецю; б) ароматична

? - електронна система

найбільша  - Електронна щільність в цій сполученої системі розташовується над и під площиною  - Скелета (рис. 7.2, б). В результаті всі зв'язки між атомами вуглецю в бензолі вирівняні і мають довжину 0,139 нм (рис. 7.3). Ця величина є проміжною між довжиною ординарної зв'язку в алканах (0,154 нм) і довжиною подвійного зв'язку в алкенів (0,133 нм). Рівноцінність зв'язків прийнято зображати кружком усередині циклу (рис. 7.3). Н

С
|

           
   
 
 
   
 
С
С


 0,139 нм

С
С
Н
Н
Н
Н
 1200

С

 0,108 нм

Н

Мал. 7.3. Геометричну будову молекули бензолу

Круговий сполучення дає виграш в енергії 150 кДж / моль. Ця величина становить енергію сполучення - Кількість енергії, яку потрібно затратити, щоб порушити ароматичну систему бензолу.

Таке електронна будова пояснює всі особливості бензолу. Зокрема, зрозуміло, чому бензол важко вступає в реакції приєднання - це призводить до порушення сполучення. Такі реакції можливі тільки в дуже жорстких умовах.

Сукупність властивостей бензолу прийнято називати проявом ароматичного характеру, або ароматичности.

Ми будемо розглядати гомологічний ряд бензолу із загальною формулою СnH2n-6.

Ізомерія і номенклатура.структурна ізомерія в ряду бензолу обумовлена ??взаємним розташуванням заступників у кільці. Якщо в бензольному кільці тільки один заступник, то таке з'єднання не має ароматичних ізомерів, так як всі атоми в бензольному ядрі рівноцінні. Якщо з кільцем пов'язані два заступника, то вони можуть перебувати в трьох різних положеннях відносно один одного. Положення заступників вказують цифрами або позначають словами

орто (о-), Мета (м-), Пара (п-):

 Х X X

Y

Y

Y

орто-ізомер мета-ізомер пара-ізомер

(1,2 -) (1,3 -) (1,4 -)

При відщепленні атомів водню від молекули ароматичних вуглеводнів утворюються ароматичні радикали загальної формули СnH2n-7 (їх називають арильними радикалами), найпростіші з них - феніл і бензил:

 СН2?

феніл бензил

Назва ароматичні вуглеводні походить від слова «бензол» із зазначенням заступників в бензольному кільці і їх положення, наприклад СН3

СН3

1,2 - діметілбензол

Отримання.Арени містяться в нафті і продуктах її переробки, в продуктах коксохімічного виробництва - кам'яновугільної смоли і коксовому газі.

1. В промисловості арени отримують:

 а) з аліфатичних вуглеводнів в процесі ароматизації (Риформінгу) граничних вуглеводнів, що входять до складу нафти:

СН3

СН3

 СН2

Н2З СН2

 + 4Н2.

Н2З СН2

СН2

гептан толуол

З гексана таким чином отримують бензол.

б) дегидрированием циклоалканов:

 + 3Н2.

2. Бензол отримують при тримеризация ацетилену.

3СН? СН

Реакція відбувається при пропущенні ацетилену над активованим вугіллям при 600 0С.

3. Гомологи бензолу отримують реакцією взаємодії бензолу з галогеналканами в присутності галогенідів алюмінію (реакція Фріделя-Крафтса):

R

+ RCl  + HCl.

В лабораторії арени отримують при сплаву ароматичних солей з лугом:

С6Н5СООNa + NaOH  Na2CO3 + C6H6^.

Фізичні властивості.Перші члени гомологічного ряду бензолу - безбарвні рідини із специфічним запахом. Вони легші за воду і в ній не розчиняються. Добре розчиняються в органічних розчинниках і є хорошими розчинниками для багатьох органічних речовин. Бензол отруйний, інші арени менш небезпечні. Робота з бензолом (і його гомологами) вимагає особливої ??обережності.

Хімічні властивості. Для аренів найбільш характерні реакції, що протікають по механізму електрофільного заміщення, так як при цьому зберігається їх ароматична система.

1. Галогенування здійснюється в присутності каталізаторів FeBr3, AlCl3, FeCl3.

 Br

C6H6 + Br2  + HBr.

 Cl

C6H6 + Cl2  + HCl.

2. Нітрування. Бензол дуже повільно реагує з концентрованою НNO3 навіть при сильному нагріванні. Однак при дії нитрующей суміші (Суміш концентрованих азотної та сірчаної кислот) реакція нітрування проходить досить легко:

C6H6 + НОNO2 C6H5NO2 + H2O.

3. Сульфирование. Реакція легко проходить під дією «димить» сірчаної кислоти (олеума).

C6H6 + Н2SO4 > C6H5SO3H + H2O.

4. Алкілування по Фриделю-Кравтсу:

C6H6 + СН3Вr C6H5CH3 + HBr.

метилбензол

(Толуол)

 5. Алкилирование алкенами. Ці реакції широко використовуються в промисловості для отримання етилбензолу і изопропилбензола (кумола). Алкілування проводять в присутності каталізатора AlCl3:

C6H6 + СН2= СН-СН3 C6H5СН (СН3)2.

ізопропілбензол (кумол)

 СН3СН-СН3

структурна формула

изопропилбензола:

Поряд з реакціями заміщення ароматичні вуглеводні можуть вступати в реакції приєднання, Проте ці реакції призводять до руйнування ароматичної системи і тому вимагають великих витрат енергії, протікають в жорстких умовах.

 1. гідрування бензолу йде при нагріванні і високому тиску в присутності каталізаторів Ni, Pt, Pd.

+ 3Н2 >

циклогексан

Гомологи бензолу при гідруванні дають похідні циклогексану:

С6Н5СН3 + 3Н2 > З7Н14.

2. приєднання хлору до молекули бензолу відбувається при взаємодії його парів з хлором під впливом жорсткого ультрафіолетового випромінювання.

С6Н6 + 3Сl2 С6Н6Cl6.

гексахлорциклогексан

(Гексахлоран)

3. Бензол горить яскравим коптящим полум'ям.

С6Н6 + 15 / 2О2 > 6СО2 + 3Н2О.

Застосування.бензол використовується в хімічній промисловості як розчинник і сировина для виробництва стиролу, фенолу, аніліну, барвників, лікарських препаратів.

толуол використовується як сировина у виробництві лаків, друкарських фарб, бензойної кислоти, вибухових речовин, лікарських препаратів, як добавка до моторного палива для підвищення октанового числа бензинів.

Стирол використовується у виробництві полістиролу, синтетичного каучуку.

 



Попередня   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   Наступна

неорганічна концепція | Класифікація нафт | гетеросоединений | похідні нафт | НЕФТЯНОЙ ГАЗИ | Класифікація органічних сполук | Ізомерія органічних сполук | Класифікація органічних реакцій | Алкани (парафіни) | Циклоалкани (нафтени) |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати