Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

5078
знаков
3
таблицы
15
изображений

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ. ПОЛИЯДЕРНЫЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

 

Реакции электрофильного замещения: галогенирование, нитрование, сульфирование, алкилирование, ацилирование. Механизм реакции электрофильного замещения. Понятие о p- и s-комплексах, их строение. Энергетическая диаграмма. Влияние заместителей на направление и скорость электрофильного замещения. Галогенирование и нитрование боковых цепей. Окисление бензола и его гомологов. Озонолиз. Реакции присоединения: гидрирование, галогенирование.

Нафталин: строение, ароматичность, номенклатура. Химические свойства: реакции электрофильного замещения (галогенирование, нитрование, сульфирование, ацилирование); реакции присоединения, гидрирование, галогенирования. Окисление. a- и b-Нафтолы и нафтиламины. Бифенил, трифенилметан. Понятие об устойчивых радикалах.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

В силу строения бензольного кольца для ароматических соединений ряда бензола характерны реакции электрофильного замещения.

Конкуренция между присоединением нуклеофильной частицы и отрывом протона в реакции бензониевого иона.


n реакция 1 не происходит;

n реакция 2 происходит:

В p-комплексе p-электронная система бензола выступает как донор электронов, а электрофильный агент действует как акцептор электронов. Однако образование и диссоциация p-комплекса происходят очень быстро, и образование p-комплекса в большинстве случаев не оказывает существенного влияния ни на скорость реакции, ни на природу подавляющего большинства образующихся соединений.


Бензол вступает в следующие реакции:

Нитрование.

Нитрующие агенты HNO3, HNO3/H2SO4, HNO3 и CH3COOH, HNO3/(СН3СО)2О, NO2BF4 и др.

Природа нитрующих агентов:

Условия, температура, концентрация.

Галогенирование.

Одним из наиболее часто используемых катализаторов является безводный хлорид алюминия. Функция катализатора состоит в связывании с галогеном.

Сульфирование.

Для сульфирования часто применяется серная кислота, содержащая избыток SO3.

кислотно-основное равновесие между двумя молекулами серной кислоты.

Хотя серный ангидрид не несет положительного заряда, но он обладает дефицитом электронов, и, следовательно, является кислотой.

Поскольку бензолсульфокислота - сильная кислота, то она сильно диссоциирует. Реакция сульфирования - обратимая. При взаимодействии бензолсульфокислоты с перегретым паром при 1800 С образуется бензол.

Алкилирование по Фриделю-Крафтсу.

Принято два возможных механизма реакции:

Во втором случае можно предполагать, что электрофилом служит алкильная группа полырного комплекса AlCl3 с алкилгалогенидом.

Реакции окисления.

1). Бензольное кольцо в обычных условиях окисляется с трудом. При действии кислорода воздуха на бензол в присутствии V2O5 (пятиокись ваннадия) при температуре 4000С получается малеиновый ангидрид.

2). Окисление алкилпроизводных бензола идет с образованием карбоксилсодержащих бензольных производных:

3). Озонирование.

4). Каталитическое окисление О2 в присутствии медного катализатора.


Правила ориентации в бензольном кольце

Введение заместителя в молекулу бензола требует ответа на два вопроса:

1.   Какое влияние оказывает заместитель на скорость реакции - затрудняет или ускоряет?

2.   Куда он направляет электрофильную частицу Е+, в какое положение?

Эти вопросы связаны с перераспределением электронной плотности в бензольном кольце (I-эффект и С-эффект).

Примеры нитрования бензола, нитробензола, толуола.

Рассмотрим два типа заместителей:

+ I-эффект

s, p -гиперконъюгация

сверхсопряжение + С

- I-эффект

- С

Донор (увеличение электр. плотности)

активизирует

Акцептор (уменьшение электр. плотности)

деактивизирует


Ряд активности:

NH2 > OH > OR > Cl > I > Br > CH3; COOH > SO3H > NO2.

Ориентация:

Особенности влияния галогенов.

Галогены являются о-,п-ориентантами, но в то же время дезактивируют кольцо.

Влияние заместителей в ядре на электрофильное замещение.

орто-, пара- Ориентанты мета-Ориентанты
Активирующие Дезактивирующий

Дезактивирующие


Хотя заместители и подразделяются для удобства на 2 класса - о-, п- и м-ориентанты, однако практически существует очень мало реакций, в которых образовались бы только о-, п- или м-замещенные. Большинство реакций приводит к получению всех трех изомеров, а ориентирующее влияние сказывается просто в том, какой из них образуется в избытке.

В приведенной таблице показано, что большинство заместителей о-, п-направляющих больше дают продуктов пара-замещенных, чем орто, несмотря на то, что орто-положений два. Причиной тому служат стерические факторы.

Распределение изомеров при нитровании производных бензола.

R Распределение продуктов, %
орто пара мета

58 38 4

12 88 -

30 70 -

37 62 1

38 60 2

19 1 80

27 <3 70

- 11 89

Электрофильное замещение в дизамещенных бензолах

При наличии двух заместителей, действующих несогласованно, разного типа место вступления заместителя определяет активирующий (электронодонорный) заместитель.

Если оба ориентанта одного типа, то место вступления определяет более сильный, а если заместители не очень отличаются по силе, то образуются смеси продуктов.

Ориентация в дизамещенных может быть и согласованной:


Информация о работе «Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения»
Раздел: Химия
Количество знаков с пробелами: 5078
Количество таблиц: 3
Количество изображений: 15

Похожие работы

Скачать
92647
22
3

... исследуется лишь суммарное содержание веществ либо число компонентов, не превышающее 3-5). Данные по процессам, идущим при биодеградации и фотолизе многокомпонентных (более 10-ти веществ) смесей полиароматических углеводородов отсутствуют как в отечественной так и зарубежной литературе. Резюмируя вышеперечисленное можно сказать, что сегодня в России и развитых зарубежных странах ведутся ...

Скачать
16538
0
7

... и максимально разовые предельно допустимые концентрации. Заболевания растений вызывает не только недостаток питательных веществ, но и избыток элементов, особенно тяжелых металлов. Большинство выбрасываемых автотранспортом токсических соединений аккумулируется в почве, за счет чего изменяются ее физико-химические свойства. Содержание тяжелых металлов в почве газонов, расположенных вдоль ...

Скачать
121066
12
2

... ), связанного с этим центральным атомом, определяется природой заместителя, занимающего противоположный конец диагонали». Особое место в химии платиновых металлов занимают хлоридные комплексы, наиболее часто встречающиеся в технологии и анализе. 3.1 Хлорокомплексы платиновых металлов   Палладий. Палладий образует хлорокомплексы, в которых проявляет степени окисления +2 и +4. В хлоридных ...

Скачать
68282
0
9

... могут разрушиться при превышении допустимого для них рабочего давления. Одним из последних достижений является новая конструкция насосной системы, разработанная фирмой «Хьюлет Пакард» (США) для жидкостного хроматографа модели 1090. В этой весьма сложной системе разделены функции точного дозирования жидкости и создания необходимого давления, что в частности, устраняет влияние сжимаемости жидкости ...

0 комментариев


Наверх