Ароматические углеводороды

Номенклатура. Изомерия.
2. Способы получения. Физические и химические свойства. Механизм

шк., 2003. – С. 371-461.
Новоселова Е.В., Андреева Л.Н. Органическая

ряда,
молекулы которых содержат устойчивую
циклическую группировку,
обладающую особыми
физическими

Бензол (или бензен), соединение состава С6Н6
– родоначальник обширного ряда
углеводородов, которые называют ароматическими.

которого он выкристаллизовался при охлаждении.
Строение молекулы бензола установлено в

Бензол

Н

Н

Н

Н

Н

Н

его гомологи имеют общую формулу СnН2n–6 ,
что обозначает наличие

В то же время эта формула не отвечала
на следующие вопросы:

а) почему бензол вступает преимущественно в реакции
замещения, а не присоединения;

б) почему длины всех связей С - С в молекуле бензола одинаковы;

в) почему существует только один о - изомер дизамещенных
бензола.

начале ХХ столетия
при использовании физических и расчетных методов
квантовой

0,140 нм.
В одной плоскости с кольцом лежат и 6 связей

плоскости бензольного кольца,
перекрывается с 2р – орбиталями двух соседних

В результате образуется единая замкнутая
π – электронная система

стороны кольца
(в области всех δ – связей)

крайними
возможностями, изображаемыми формулами Кекуле:

электронной плотности в молекуле.

Немецкий химик – теоретик Э. Хюккель

условие не выполняется,
то круговое сопряжение
π − электронов нарушается,

катион циклопропенилия:
аннулен (циклооктадеканонаен), -
ароматическая система,
содержащая 18 π −

систематическими широко используются
тривиальные названия:





СН3
СН3
СН3
OСН3
СН = СН2
СН(СН3)2
Метилбензол – толуол
Винилбензол

Орто – диметилбензол – ксилол

Изопропилбензол – кумол

Метоксибензол – анизол

в молекуле бензола совершенно одинаковы.
Поэтому существует только один метилбензол

При замещении 2 атомов H на группы -CH3
образуются 3 изомера – ксилолы

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

о – диметилбензол
1,2 – диметилбензол
(о – ксилол)

м – диметилбензол
1,3 – диметилбензол
(м – ксилол)

n - диметилбензол
1,4 - диметилбензол
(n - ксилол)

С8Н10 может иметь 4 изомера:
1 этилбензол и 3 диметилбензола

С2Н5

СН3

СН3

СН3

СН3

СН3

СН3

этилбензол

о – ксилол

м – ксилол

n – ксилол

(коксование) и нефтепереработка.
Синтетические способы:
1. Ароматизация алканов

– C2H5

C2H5

+ 2NaBr

бромбензол

этилбензол

3) синтез из ацетилена

3 НС ≡ СН

активированный

уголь

C2H5Cl
AlCl3
C2H5
C6H5 – COONa + NaOH → C6H6 + Na2CO3

бензоат натрия

со
своеобразным запахом,
нерастворимые в воде, но хорошо - во

меньшей степени –
реакции присоединения, протекающие в особых условиях,
а

Реакции электрофильного замещения (SЕ).

Подвижные π – электроны, экранирующие бензольное кольцо,
способны активно взаимодействовать
с атакующими электрофильными реагентами

Механизм реакции электрофильного замещения
в ароматическом ряду
носит в большинстве случаев ионный характер
и является трехстадийным.

Х+ + Y-


+ Х+
медленно
Х+
Вторая стадия -

катиона:
Третья стадия – быстрое отщепление протона (H+)
Н+ + Y- →

Cl+ + FeCl-4
H+ + FeCl4- → HCl

+
+
H+ +
→ H2SO4

Бензолсульфокислота

и спирты.
В этом случае в качестве катализатора используют
минеральные

протекают
только в особых условиях
(высокая температура, облучение ультрафиолетовым светом,

+ 3Н2

Pt, 1500C

1) гидрирование бензола с образованием циклогексана

2) Хлорирование бензола с образованием гексахлорциклогексана
(гексахлорана):

кислорода воздуха при высокой температуре
в присутствии V2O5) :

+ 4О2

+2СО2

НС – СООН


НС – СООН

+ 2СО2

Гомологи бензола окисляются легко:

орто-, пара- ориентанты) :
−OH, −OR, −OCOR, −SH, −NH2, −NHR.

2. Заместители (дезактивирующие второго рода
(дезактивирующие мета-ориентанты) :
−CN, −COOH,

заместителя
одного рода находятся в мета–положении друг к другу
(или

Если 2 заместителя одного рода находятся в орто– или
пара–положении друг к другу (или разного рода – в мета–положении),
то происходит несогласованная ориентация: