Χημικές ιδιότητες. Φυσικές και χημικές ιδιότητες του βενζολίου

επί κεφαλής

Απλός υδρογονάνθρακας. Αναφέρεται σε αρωματικούς υδρογονάνθρακες, μια κατηγορία οργανικών ουσιών.

Η ουσία είναι ένα διαυγές υγρό, άχρωμο, έχει μια γλυκιά χαρακτηριστική οσμή. Το βενζόλιο ταξινομείται ως ακόρεστος υδρογονάνθρακας. Η διάσημη φόρμουλα για το δαχτυλίδι βενζολίου προτάθηκε από τον βραβευμένο με Νόμπελ Χημείας, Linus Pauling. Ήταν αυτός που πρότεινε να απεικονίσει το βενζόλιο με τη μορφή ενός εξαγώνου με έναν κύκλο μέσα. Αυτή η εικόνα δίνει μια κατανόηση της απουσίας διπλών δεσμών και της παρουσίας ενός απλού νέφους ηλεκτρονίων, το οποίο καλύπτει και τα 6 άτομα άνθρακα.

Τύπος

Λήψη βενζολίου

Φυσικές Πηγές

Η φυσική πηγή για τη λήψη βενζολίου είναι ο άνθρακας. Η διαδικασία της οπτανθρακοποίησης ανακαλύφθηκε από τον Michael Faraday το 1825. Μελέτησε το αέριο φωτισμού που χρησιμοποιείται σε λαμπτήρες δρόμου και μπόρεσε να απομονώσει και να περιγράψει το βενζόλιο. Τώρα πρακτικά δεν λαμβάνεται βενζόλιο από λιθανθρακόπισσα με αυτόν τον τρόπο. Υπάρχουν πολλοί άλλοι πιο παραγωγικοί τρόποι για να το αποκτήσετε.

Τεχνητές πηγές απόκτησης

• Τεχνητή καταλυτική αναμόρφωση της βενζίνης.Για την παραγωγή χρησιμοποιούνται κλάσματα πετρελαίου βενζίνης. Σε αυτή τη διαδικασία, σχηματίζεται μεγάλη ποσότητα τολουολίου. Η ζήτηση στην αγορά για τολουόλιο δεν είναι πολύ υψηλή, επομένως το βενζόλιο παράγεται περαιτέρω από αυτό. Το βενζόλιο λαμβάνεται από βαριά κλάσματα ελαίου με πυρόλυση μέσω της διαδικασίας αποαλκυλίωσης ενός μίγματος τολουολίου, ξυλολίου.
• Λήψη με τη μέθοδο Reppe.Μέχρι το 1948, το βενζόλιο λαμβανόταν με τη μέθοδο Berthelot περνώντας ακετυλένιο πάνω από ενεργό άνθρακα σε θερμοκρασία 400°C. Η απόδοση του βενζολίου ήταν μεγάλη, αλλά ελήφθη ένα μείγμα ουσιών πολλαπλών συστατικών, το οποίο ήταν δύσκολο να καθαριστεί. Το 1948, ο Reppe αντικατέστησε τον ενεργό άνθρακα με νικέλιο. Το αποτέλεσμα ήταν βενζόλιο. Η διαδικασία ονομάζεται τριμερισμός ακετενίου- τρία μόρια ακετυλενίου μετατρέπονται σε ένα βενζόλιο:

3C 2 H 2 → C 6 H 6 .

ιδιότητες του βενζολίου

Φυσικές ιδιότητες

Κατά την καύση απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα αιθάλης, αφού ο υδρογονάνθρακας είναι ακόρεστος (στερούνται 8 άτομα υδρογόνου για να ανταποκριθεί στην τυπική φόρμουλα των κορεσμένων υδρογονανθράκων). Σε χαμηλές θερμοκρασίες, το βενζόλιο γίνεται μια λευκή κρυσταλλική μάζα.

Χημικές ιδιότητες

Το βενζόλιο εισέρχεται σε αντιδράσεις υποκατάστασης παρουσία καταλυτών - συνήθως αλάτων Al(3+) ή Fe(3+):

• Αλογόνωση - μια ποιοτική αντίδραση στο βενζόλιο με Br 2:

C 6 H 6 + Br 2 \u003d C 6 H 5 Br + HBr.

• Νίτρωση - αλληλεπίδραση με νιτρικό οξύ. Στην οργανική χημεία, αυτή η διαδικασία συνοδεύεται από την εξάλειψη της ομάδας ΟΗ:

C 6 H 6 + HO-NO 2 → C 6 H 5 NO 2 + H 2 O.

• Η καταλυτική αλκυλίωση οδηγεί στην παραγωγή ομολόγων βενζολίου - αλκυλοβενζολίων:

C 6 H 6 + C 2 H 5 Cl → C 6 H 5 C 2 H 5 + HCl.

Τα ομόλογα βενζολίου που περιέχουν μια ρίζα αντιδρούν διαφορετικά από το ίδιο το βενζόλιο. Οι αντιδράσεις πάνε διαφορετικά και συχνά υπό το φως:

• αλογόνωση C6H5-CH3 + Br2 (στο φως) = C6H5-CH2Br + HBr;
• νίτρωση - C 6 H 5 - CH 3 + 3HNO 3 → C 6 H 2 CH 3 (NO 2) 3.

Οι αντιδράσεις οξείδωσης του βενζολίου είναι πολύ περίπλοκες και δεν είναι τυπικές για αυτήν την ουσία. Η οξείδωση είναι χαρακτηριστική των ομολόγων. Εδώ, για παράδειγμα, η αντίδραση για τη λήψη βενζοϊκού οξέος:

C 6 H 5 CH 3 + [O] → C 6 H 5 COOH.

Η διαδικασία καύσης μιας ουσίας λαμβάνει χώρα σύμφωνα με το πρότυπο σχήμα για όλες τις οργανικές ουσίες:

C n H 2n-6 + (3n-3) \ 2 O 2 → nCO 2 + (n-3) H 2 O.

Αντιδράσεις υδρογόνωσης. Η αντίδραση είναι δύσκολη, απαιτούνται καταλύτες, πίεση, θερμοκρασία. Στις αντιδράσεις βενζολίου με υδρογόνο, λαμβάνεται κυκλοεξάνιο:

C 6 H 6 + 3H 2 → C 6 H 12.

Και σε αντιδράσεις με αλκυλοβενζόλιο - μεθυλοκυκλοεξάνιο, όπου ένα άτομο υδρογόνου αντικαθίσταται από μια ριζική ομάδα -CH 3:

C 6 H 5 CH 3 + 3H 2 → C 6 H 11 - CH 3.

Εφαρμογή βενζολίου

Το βενζόλιο στην καθαρή του μορφή πρακτικά δεν χρησιμοποιείται. Παράγεται για την παραγωγή άλλων σημαντικών ενώσεων, όπως, για παράδειγμα, το αιθυλοβενζόλιο, από το οποίο λαμβάνεται το στυρόλιο και το πολυστυρόλιο.

Η μερίδα του λέοντος του βενζολίου χρησιμοποιείται για την παραγωγή φαινόλης, η οποία είναι απαραίτητη για την παραγωγή νάιλον, βαφών, φυτοφαρμάκων και φαρμάκων. Το περίφημο φάρμακο ασπιρίνη δεν μπορεί να ληφθεί χωρίς τη συμμετοχή της φαινόλης.

Το κυκλοεξάνιο από το βενζόλιο είναι απαραίτητο για την παραγωγή πλαστικών και τεχνητών ινών, το νιτροβενζόλιο πηγαίνει στην παραγωγή ανιλίνης, η οποία χρησιμοποιείται για την παραγωγή καουτσούκ, βαφών και ζιζανιοκτόνων.

Η κυκλική δομή του βενζολίου προτάθηκε για πρώτη φορά από τον F.A. Kekule το 1865

Ο Friedrich August Kekule von Stradonitz ήταν ένας εξαιρετικός Γερμανός χημικός του 19ου αιώνα. Το 1854, ανακάλυψε την πρώτη οργανική ένωση που περιέχει θείο - θειοοξικό οξύ (θειοαιθανοϊκό οξύ). Επιπλέον, καθιέρωσε τη δομή των διαζω ενώσεων. Ωστόσο, η πιο διάσημη συμβολή του στην ανάπτυξη της χημείας είναι η καθιέρωση της δομής του βενζολίου (1866). Ο Κεκούλε έδειξε ότι οι διπλοί δεσμοί του βενζολίου εναλλάσσονται γύρω από το δαχτυλίδι (αυτή η ιδέα πρωτοεμφανίστηκε σε ένα όνειρο). Αργότερα έδειξε ότι οι δύο πιθανές διευθετήσεις διπλού δεσμού είναι πανομοιότυπες και ότι ο δακτύλιος βενζολίου είναι ένα υβρίδιο μεταξύ των δύο δομών. Έτσι, προέβλεψε την έννοια του συντονισμού (μεσομέρεια), που εμφανίστηκε στη θεωρία των χημικών δεσμών στις αρχές της δεκαετίας του 1930.

Εάν το βενζόλιο είχε πράγματι τέτοια δομή, τότε τα 1,2-διυποκατεστημένα παράγωγά του θα πρέπει να έχουν δύο ισομερή το καθένα. Για παράδειγμα,

Ωστόσο, κανένα από τα 1,2-διυποκατεστημένα βενζόλια δεν μπορεί να απομονώσει δύο ισομερή.

Επομένως, ο Kekule στη συνέχεια πρότεινε ότι το μόριο του βενζολίου υπάρχει ως δύο δομές που περνούν γρήγορα η μία μέσα στην άλλη:

Σημειώστε ότι τέτοιες σχηματικές αναπαραστάσεις μορίων βενζολίου και των παραγώγων τους συνήθως δεν υποδεικνύουν τα άτομα υδρογόνου που συνδέονται με τα άτομα άνθρακα του δακτυλίου βενζολίου.

Στη σύγχρονη χημεία, το μόριο του βενζολίου θεωρείται ως ένα συντονιστικό υβρίδιο αυτών των δύο περιοριστικών μορφών συντονισμού (βλ. Ενότητα 2.1). Μια άλλη περιγραφή του μορίου του βενζολίου βασίζεται στην εξέταση των μοριακών τροχιακών του. Σε δευτ. 3.1, υποδεικνύεται ότι τα -ηλεκτρόνια που βρίσκονται στα τροχιακά των δεσμών αποεντοπίζονται μεταξύ όλων των ατόμων άνθρακα του δακτυλίου βενζολίου και σχηματίζουν ένα νέφος ηλεκτρονίων. Σύμφωνα με αυτήν την αναπαράσταση, το μόριο βενζολίου μπορεί συμβατικά να απεικονιστεί ως εξής:

Πειραματικά δεδομένα επιβεβαιώνουν την παρουσία μιας τέτοιας δομής στο βενζόλιο. Εάν το βενζόλιο είχε τη δομή που πρότεινε αρχικά ο Kekule, με τρεις συζευγμένους διπλούς δεσμούς, τότε το βενζόλιο θα έπρεπε να εισέλθει σε αντιδράσεις προσθήκης όπως τα αλκένια. Ωστόσο, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, το βενζόλιο δεν εισέρχεται σε αντιδράσεις προσθήκης. Επιπλέον, το βενζόλιο είναι πιο σταθερό από ό,τι αν είχε τρεις απομονωμένους διπλούς δεσμούς. Σε δευτ. 5.3 υποδείχθηκε ότι η ενθαλπία της υδρογόνωσης του βενζολίου με το σχηματισμό κυκλοεξανίου έχει μεγαλύτερο αρνητικό

Πίνακας 18.3. Μήκος διάφορων δεσμών άνθρακα-άνθρακα

Ρύζι. 18.6. Η γεωμετρική δομή του μορίου του βενζολίου.

τιμή από το τριπλάσιο της ενθαλπίας υδρογόνωσης του κυκλοεξενίου. Η διαφορά μεταξύ αυτών των τιμών συνήθως ονομάζεται ενθαλπία μετατόπισης, ενέργεια συντονισμού ή ενέργεια σταθεροποίησης βενζολίου.

Όλοι οι δεσμοί άνθρακα-άνθρακα στον δακτύλιο βενζολίου έχουν το ίδιο μήκος, το οποίο είναι μικρότερο από το μήκος των δεσμών C-C στα αλκάνια, αλλά μεγαλύτερο από το μήκος των δεσμών C=C στα αλκένια (Πίνακας 18.3). Αυτό επιβεβαιώνει ότι οι δεσμοί άνθρακα-άνθρακα στο βενζόλιο είναι ένα υβρίδιο μεταξύ απλών και διπλών δεσμών.

Το μόριο βενζολίου έχει επίπεδη δομή, η οποία φαίνεται στο Σχ. 18.6.

Φυσικές ιδιότητες

Υπό κανονικές συνθήκες, το βενζόλιο είναι ένα άχρωμο υγρό που παγώνει στους 5,5°C και βράζει στους 80°C. Έχει χαρακτηριστική ευχάριστη μυρωδιά, αλλά, όπως προαναφέρθηκε, είναι ιδιαίτερα τοξικό. Το βενζόλιο είναι μη αναμίξιμο με το νερό και στο σύστημα βενζολίου, το νερό σχηματίζει την κορυφή των δύο στρωμάτων. Ωστόσο, είναι διαλυτό σε μη πολικούς οργανικούς διαλύτες και είναι από μόνο του καλός διαλύτης για άλλες οργανικές ενώσεις.

Χημικές ιδιότητες

Αν και το βενζόλιο εισέρχεται σε ορισμένες αντιδράσεις προσθήκης (βλέπε παρακάτω), δεν παρουσιάζει την τυπική αντιδραστικότητα των αλκενίων σε αυτά. Για παράδειγμα, δεν αποχρωματίζει νερό βρωμίου ή διάλυμα α-ιόντων. Επιπλέον, το βενζόλιο

εισέρχεται σε αντιδράσεις προσθήκης με ισχυρά οξέα, όπως υδροχλωρικό ή θειικό οξύ.

Ταυτόχρονα, το βενζόλιο συμμετέχει σε μια σειρά από αντιδράσεις ηλεκτροφιλικής υποκατάστασης. Οι αρωματικές ενώσεις είναι προϊόντα αντιδράσεων αυτού του τύπου, αφού σε αυτές τις αντιδράσεις διατηρείται το αποτοποθετημένο σύστημα ηλεκτρονίων του βενζολίου. Ο γενικός μηχανισμός υποκατάστασης ενός ατόμου υδρογόνου σε έναν δακτύλιο βενζολίου από κάποιο ηλεκτρόφιλο περιγράφεται στο Sec. 17.3. Παραδείγματα ηλεκτροφιλικής υποκατάστασης του βενζολίου είναι οι αντιδράσεις νίτρωσης, αλογόνωσης, σουλφόνωσης και Friedel-Crafts.

Περιέχων άζωτον. Το βενζόλιο μπορεί να νιτρωθεί (εισάγοντας μια ομάδα σε αυτό) κατεργάζοντάς το με ένα μείγμα συμπυκνωμένων νιτρικών και θειικών οξέων:

Νιτροβενζόλιο

Οι συνθήκες για αυτή την αντίδραση και ο μηχανισμός της περιγράφονται στο Sec. 17.3.

Το νιτροβενζόλιο είναι ένα ωχροκίτρινο υγρό με χαρακτηριστική οσμή αμυγδάλου. Κατά τη νίτρωση του βενζολίου, εκτός από το νιτροβενζόλιο, σχηματίζονται και κρύσταλλοι 1,3-δινιτροβενζολίου, το οποίο είναι το προϊόν της ακόλουθης αντίδρασης:

Αλογόνωση. Εάν αναμίξετε το βενζόλιο στο σκοτάδι με χλώριο ή βρώμιο, δεν θα εμφανιστεί καρκίνος. Ωστόσο, παρουσία καταλυτών με τις ιδιότητες των οξέων Lewis, σε τέτοια μείγματα συμβαίνουν αντιδράσεις ηλεκτροφιλικής υποκατάστασης. Τυπικοί καταλύτες για αυτές τις αντιδράσεις είναι ο βρωμιούχος σίδηρος (III) και το χλωριούχο αργίλιο. Η δράση αυτών των καταλυτών είναι ότι δημιουργούν πόλωση στα μόρια αλογόνου, τα οποία στη συνέχεια σχηματίζουν ένα σύμπλοκο με τον καταλύτη:

αν και δεν υπάρχουν άμεσες ενδείξεις ότι στην περίπτωση αυτή σχηματίζονται ελεύθερα ιόντα. Ο μηχανισμός βρωμίωσης βενζολίου χρησιμοποιώντας βρωμιούχο σίδηρο (III) ως φορέα ιόντων μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής:

Σουλφονίωση. Το βενζόλιο μπορεί να σουλφονωθεί (αντικαθιστώντας ένα άτομο υδρογόνου σε αυτό με μια ομάδα σουλφο) με αναρροή του μείγματος του με πυκνό θειικό οξύ για αρκετές ώρες. Αντίθετα, το βενζόλιο μπορεί να θερμανθεί ήπια αναμεμειγμένο με ατμίζον θειικό οξύ. Το ατμίζον θειικό οξύ περιέχει τριοξείδιο του θείου. Ο μηχανισμός αυτής της αντίδρασης μπορεί να αναπαρασταθεί από το σχήμα

Αντιδράσεις Friedel-Crafts. Οι αντιδράσεις Friedel-Crafts ονομάζονταν αρχικά αντιδράσεις συμπύκνωσης μεταξύ αρωματικών ενώσεων και αλκυλαλογονιδίων παρουσία ενός ανύδρου καταλύτη χλωριούχου αργιλίου.

Στις αντιδράσεις συμπύκνωσης, δύο μόρια αντιδρώντων (ή ένα αντιδρών) συνδυάζονται μεταξύ τους, σχηματίζοντας ένα μόριο μιας νέας ένωσης, ενώ ένα μόριο κάποιας απλής ένωσης, όπως το νερό ή το υδροχλώριο, διασπάται (αποβάλλεται) από αυτά.

Επί του παρόντος, η αντίδραση Friedel-Crafts είναι οποιαδήποτε ηλεκτροφιλική υποκατάσταση μιας αρωματικής ένωσης στην οποία ένα καρβοκατιόν ή ένα εξαιρετικά πολωμένο σύμπλοκο με θετικά φορτισμένο άτομο άνθρακα παίζει το ρόλο ενός ηλεκτροφίλου. Ο ηλεκτροφιλικός παράγοντας είναι συνήθως ένα αλκυλαλογονίδιο ή χλωρίδιο ενός καρβοξυλικού οξέος, αν και μπορεί επίσης να είναι, για παράδειγμα, ένα αλκένιο ή μια αλκοόλη. Το άνυδρο χλωριούχο αργίλιο χρησιμοποιείται συνήθως ως καταλύτης για αυτές τις αντιδράσεις. Οι αντιδράσεις Friedel-Crafts συνήθως χωρίζονται σε δύο τύπους: αλκυλίωση και ακυλίωση.

Αλκυλίωση. Σε αντιδράσεις Friedel-Crafts αυτού του τύπου, ένα ή περισσότερα άτομα υδρογόνου στον δακτύλιο βενζολίου αντικαθίστανται από αλκυλομάδες. Για παράδειγμα, όταν ένα μείγμα βενζολίου και χλωρομεθανίου θερμαίνεται προσεκτικά παρουσία ανύδρου χλωριούχου αργιλίου, σχηματίζεται μεθυλοβενζόλιο. Το χλωρομεθάνιο παίζει τον ρόλο ενός ηλεκτρόφιλου παράγοντα σε αυτή την αντίδραση. Είναι πολωμένο από το χλωριούχο αλουμίνιο με τον ίδιο τρόπο όπως συμβαίνει με τα μόρια αλογόνου:

Ο μηχανισμός της αντίδρασης που εξετάζεται μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής:

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι σε αυτή την αντίδραση συμπύκνωσης μεταξύ βενζολίου και χλωρομεθανίου, ένα μόριο υδροχλωρίου διασπάται. Σημειώνουμε επίσης ότι η πραγματική ύπαρξη ενός μεταλλικού καρβοκατιόντος με τη μορφή ελεύθερου ιόντος είναι αμφίβολη.

Η αλκυλίωση του βενζολίου με χλωρομεθάνιο παρουσία καταλύτη - άνυδρου χλωριούχου αργιλίου δεν τελειώνει με το σχηματισμό μεθυλοβενζολίου. Σε αυτή την αντίδραση, λαμβάνει χώρα περαιτέρω αλκυλίωση του δακτυλίου βενζολίου, που οδηγεί στον σχηματισμό του 1,2-διμεθυλβενζολίου:

Ακυλίωση. Σε αντιδράσεις Friedel-Crafts αυτού του τύπου, ένα άτομο υδρογόνου στον δακτύλιο βενζολίου αντικαθίσταται από μια ακυλομάδα, με αποτέλεσμα το σχηματισμό μιας αρωματικής κετόνης.

Η ακυλομάδα έχει τον γενικό τύπο

Η συστηματική ονομασία μιας ακυλικής ένωσης σχηματίζεται αντικαθιστώντας το επίθημα και το τέλος -ova στο όνομα του αντίστοιχου καρβοξυλικού οξέος, του οποίου η δεδομένη ακυλική ένωση είναι παράγωγο, με το επίθημα -(ο)ύλιο. Για παράδειγμα

Η ακυλίωση του βενζολίου πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας ένα χλωρίδιο ή ανυδρίτη ενός καρβοξυλικού οξέος παρουσία ενός ανύδρου καταλύτη χλωριούχου αργιλίου. Για παράδειγμα

Αυτή η αντίδραση είναι μια συμπύκνωση κατά την οποία λαμβάνει χώρα η εξάλειψη ενός μορίου υδροχλωρίου. Σημειώστε επίσης ότι το όνομα "φαινύλιο" χρησιμοποιείται συχνά για να δηλώσει τον δακτύλιο βενζολίου σε ενώσεις όπου το βενζόλιο δεν είναι η κύρια ομάδα:

Αντιδράσεις προσθήκης. Αν και το βενζόλιο είναι το πιο χαρακτηριστικό των αντιδράσεων ηλεκτρόφιλης υποκατάστασης, εισέρχεται επίσης σε ορισμένες αντιδράσεις προσθήκης. Έχουμε ήδη γνωρίσει έναν από αυτούς. Μιλάμε για την υδρογόνωση του βενζολίου (βλ. Ενότητα 5.3). Όταν ένα μείγμα βενζολίου και υδρογόνου περνά πάνω από την επιφάνεια ενός λεπτώς αλεσμένου καταλύτη νικελίου σε θερμοκρασία 150–160 °C, εμφανίζεται μια ολόκληρη αλληλουχία αντιδράσεων, η οποία τελειώνει με το σχηματισμό κυκλοεξανίου. Η συνολική στοιχειομετρική εξίσωση για αυτήν την αντίδραση μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής:

Υπό την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας ή του άμεσου ηλιακού φωτός, το βενζόλιο αντιδρά επίσης με το χλώριο. Αυτή η αντίδραση πραγματοποιείται με έναν πολύπλοκο ριζικό μηχανισμό. Το τελικό προϊόν του είναι 1,2,3,4,5,6-εξαχλωροκυκλοεξάνιο:

Μια παρόμοια αντίδραση λαμβάνει χώρα μεταξύ βενζολίου και βρωμίου υπό τη δράση της υπεριώδους ακτινοβολίας ή του ηλιακού φωτός.

Οξείδωση. Το βενζόλιο και ο δακτύλιος βενζολίου σε άλλες αρωματικές ενώσεις είναι γενικά ανθεκτικοί στην οξείδωση ακόμη και από τόσο ισχυρούς οξειδωτικούς παράγοντες όπως ένα όξινο ή αλκαλικό διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου. Ωστόσο, το βενζόλιο και άλλα αρωματικά υλικά καίγονται στον αέρα ή το οξυγόνο για να σχηματίσουν μια πολύ καπνιστή φλόγα, η οποία είναι χαρακτηριστική για υδρογονάνθρακες με υψηλή σχετική περιεκτικότητα σε άνθρακα.

Τα ομόλογα βενζολίου είναι ικανά να αντιδρούν σε δύο κατευθύνσεις με τη συμμετοχή ενός αρωματικού πυρήνα και μιας πλευρικής αλυσίδας (ομάδες αλκυλίου), ανάλογα με τη φύση του αντιδραστηρίου.

1. Αντιδράσεις στον αρωματικό πυρήνα

Λόγω της επίδρασης δότη της αλκυλομάδας, οι αντιδράσεις S E ArH πηγαίνουν ορθο- και ζεύγος- θέσεις του αρωματικού πυρήνα, ενώ οι συνθήκες είναι πιο ήπιες από ό,τι για το βενζόλιο.

α) αλογόνωση

β) νίτρωση

Παρατηρήστε πώς, καθώς αυξάνεται ο αριθμός των ομάδων δέκτη (-NO 2), η θερμοκρασία των αντιδράσεων νίτρωσης αυξάνεται.

γ) σουλφονίωση

Η αντίδραση παράγει κυρίως Π-ισομέρεια.

δ) αλκυλίωση

ε) ακυλίωση

2. Αλυσιδωτές πλευρικές αντιδράσεις

Το θραύσμα αλκυλίου του μορίου του βενζολίου εισέρχεται σε αντιδράσεις S R με τη συμμετοχή ενός ατόμου άνθρακα σε α -θέση (θέση βενζυλίου).

Η οξείδωση όλων των ομολόγων του βενζολίου KMnO 4 /100°C οδηγεί στο σχηματισμό βενζοϊκού οξέος.

συμπυκνωμένες αρένες

Οι συμπυκνωμένες αρένες είναι αρωματικά συστήματα (n=2 και 3). Ο βαθμός αρωματικότητας των συμπυκνωμένων αρενών είναι χαμηλότερος από το βενζόλιο. Χαρακτηρίζονται από αντιδράσεις ηλεκτρόφιλης υποκατάστασης, αντιδράσεις προσθήκης και οξείδωσης που συμβαίνουν υπό ηπιότερες συνθήκες από ό,τι για το βενζόλιο.

Δραστικότητα της ναφθαλίνης

Οι αντιδράσεις S E ArH για τη ναφθαλίνη προχωρούν κυρίως σύμφωνα με α -θέση, εκτός από σουλφονίωση. Η ηλεκτρόφιλη προσθήκη Ad E προχωρά στις θέσεις 1,4, ενώ η ναφθαλίνη εμφανίζει τις ιδιότητες των συζευγμένων διενίων.

1. Ηλεκτρόφιλες αντιδράσεις υποκατάστασης,μικρό μι ArH

2. Αντιδράσεις ηλεκτροφιλικής προσθήκης, αναγωγής και οξείδωσης.

Αντιδραστικότητα ανθρακενίου και φαινανθρενίου

Οι αντιδράσεις ηλεκτροφιλικής υποκατάστασης, S E ArH και ηλεκτροφιλικής προσθήκης, Ad E για ανθρακένιο προχωρούν κυρίως στις θέσεις 9 και 10 (βλ. το σχήμα παρακάτω).

Οι αντιδράσεις ηλεκτρόφιλης υποκατάστασης, S E ArH και ηλεκτροφιλικής προσθήκης, Ad E για φαινανθρένιο προχωρούν κυρίως στις θέσεις 9 και 10, όπως και για το ανθρακένιο (βλ. το διάγραμμα παρακάτω).

Αντιδράσεις οξείδωσης και αναγωγής για το ανθρακένιο και το φαινανθρένιο.

Δομές ορισμένων φαρμάκων με βάση τη ναφθαλίνη, ανθρακένιο και φαινανθρένιο

Ναφθυζίνη(ναφαζολίνη, σανορίνη)

αγγειοσυσταλτική δράση(θεραπεία ρινίτιδας, ιγμορίτιδας)

(η μητρική δομή είναι υπογραμμισμένη στον τίτλο, προσοχή στην αρίθμηση)

Naftifin

αντιμυκητιακόδράση (θεραπεία δερματίτιδας)

Nabumeton

αντιφλεγμονώδη, αντιπυρετική, αναλγητική δράση(θεραπεία οστεοαρθρίτιδας, ρευματοειδούς αρθρίτιδας).

Nadolol

(ο όρος cis, σε αυτή την περίπτωση, υποδηλώνει την αμοιβαία διάταξη των υδροξυλομάδων)

υποτασικός(μειώνει την αρτηριακή πίεση) και αντιαρρυθμική δράση

Μορφίνη, κωδεΐνη

Ερωτήσεις ασφαλείας για το κεφάλαιο "ARENA"

1. Ποιες ιδιότητες του βενζολίου το διακρίνουν από άλλες ακόρεστες ενώσεις - αλκένια, αλκίνια; Τι σημαίνει ο όρος «αρωματική ένωση»;

2. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων: α) αιθυλοβενζόλιο. β) 1,3-διμεθυλβενζόλιο ( Μ -ξυλόλιο); γ) 1,3,5-τριμεθυλβενζόλιο (μεσιτυλένιο); δ) ισοπροπυλοβενζόλιο (κουμένιο). ε) 3-φαινυλοπεντάνιο. στ) βινυλοβενζόλιο (στυρόλιο). ζ) φαινυλακετυλένιο; η) έκσταση -διφαινυλαιθυλένιο ( έκσταση -στιλβένιο).

3. Περιγράψτε τα δομικά χαρακτηριστικά των ενώσεων που παρουσιάζουν αρωματικότητα. Κρατήστε την κυριαρχία του Hückel. Ποιες από τις παρακάτω ενώσεις είναι αρωματικές;

4. Συγκρίνετε την αναλογία κυκλοεξενίου και βενζολίου με τα ακόλουθα αντιδραστήρια υπό τις υποδεικνυόμενες συνθήκες : α) Br 2 (Η 2 Ο.20 ΝΤΟ); β) KMnO 4 (Η 2 Ω, 0 ΝΤΟ); γ) Η 2 ΕΤΣΙ 4 (σύν.), 20 ΝΤΟ; δ) Η 2 (Pd, 30 ΝΤΟ); πριν 3 , μετά Χ 2 O(Zn); ε) HBr.

5. Γράψτε τους συντακτικούς τύπους του μονουποκατεστημένου βενζολίου που σχηματίζεται στις αντιδράσεις του βενζολίου με τα ακόλουθα αντιδραστήρια: α) Η 2 ΕΤΣΙ 4 (σύν.); β) ΗΝΟ 3 ; H 2 ΕΤΣΙ 4 (σύν.); γ) Br 2 /fe; δ) Cl 2 /AlCl 3 ; ε) ΧΘ 3 Br/AlBr 3 ; ε) ΧΘ 3 COCl/AlCl 3 . Ονομάστε τις αντιδράσεις και τα προϊόντα τους. Αναφέρατε με ποιο ηλεκτρόφιλο βενζόλιο αντιδρά σε κάθε συγκεκριμένη περίπτωση.

6. Δώστε ένα γενικό σχήμα για την αλληλεπίδραση του βενζολίου με ένα ηλεκτρόφιλο αντιδραστήριο ( μι + ). Ονομάστε τα ενδιάμεσα συμπλέγματα. Ποιο βήμα καθορίζει συνήθως τον ρυθμό μιας αντίδρασης; Να δώσετε ένα γράφημα της μεταβολής της δυναμικής ενέργειας της υπό εξέταση αντίδρασης.

7. Ορίστε τις ακόλουθες έννοιες: α) κατάσταση μετάβασης. β) ενδιάμεση σύνδεση. γ) -σύνθετο; δ) -σύνθετο. Ποια από αυτά είναι πανομοιότυπα; Απεικονίστε αυτές τις έννοιες χρησιμοποιώντας το παράδειγμα βρωμίωσης βενζολίου παρουσία καταλύτη. FeBr 3 .

8. Χρησιμοποιώντας το παράδειγμα των αντιδράσεων αιθενίου και βενζολίου με βρώμιο, συγκρίνετε τον μηχανισμό ηλεκτροφιλικής προσθήκης στα αλκένια με τον μηχανισμό ηλεκτροφιλικής υποκατάστασης στην αρωματική σειρά. Σε ποιο στάδιο παρατηρείται η διαφορά και γιατί;

9. Χρησιμοποιώντας επαγωγικά και μεσομερή αποτελέσματα, περιγράψτε την αλληλεπίδραση του υποκαταστάτη με τον δακτύλιο βενζολίου στις υποδεικνυόμενες ενώσεις:

Σημειώστε τους υποκαταστάτες που δότες ηλεκτρονίων (ED) και έλξης ηλεκτρονίων (EA).

10. Γράψτε τα σχήματα μονονιτρίωσης για τις ακόλουθες ενώσεις: α) φαινόλη. β) βενζολοσουλφονικά οξέα. γ) ισοπροπυλοβενζόλιο; δ) χλωροβενζόλιο. Για ποια ένωση ο σχετικός ρυθμός υποκατάστασης πρέπει να είναι ο υψηλότερος και γιατί;

11. Ο σχηματισμός των προϊόντων που πρέπει να αναμένεται κατά τη μονοσουλφόνωση των ενώσεων: α) τολουόλιο. β) νιτροβενζόλιο. γ) βενζοϊκό οξύ. δ) βρωμοβενζόλιο; Ποια ένωση πρέπει να σουλφονωθεί πιο εύκολα; Γιατί;

12. Τακτοποιήστε τις ακόλουθες ενώσεις σε μια σειρά ανάλογα με την αύξηση της αντιδραστικότητας όταν βρωμιώνονται σε δακτύλιο βενζολίου: α) βενζόλιο. β) φαινόλη; γ) βενζαλδεΰδη; δ) αιθυλοβενζόλιο. Δώστε εξηγήσεις.

13. Ονομάστε τους παρακάτω υδρογονάνθρακες:

14. Γράψτε τις αντιδράσεις του βενζολίου με τα παρακάτω αντιδραστήρια : α) Κλ 2 (Fe); β) 3Cl 2 (φως); γ) ΗΝΟ 3 (Η 2 ΕΤΣΙ 4 ) δ) Ω 2 (αέρας) (V 2 Ο 5 , 450  ΝΤΟ); ε) 3Ο 3 , μετά Χ 2 O(Zn); στ) Η 2 ΕΤΣΙ 4 (έλαιο); ζ) 3Η 2 (Νι, 200 ντο,Π ). Ποια είναι η ιδιαιτερότητα των αντιδράσεων προσθήκης στο βενζόλιο;

15. Γράψτε τις αντιδράσεις του τολουολίου με τα υποδεικνυόμενα αντιδραστήρια : α) 3Η 2 (Νι, 200 C, 9806,7 kPa); β) KMnO 4 σε H 2 O; γ*) Сl 2 , φως; δ*) Κλ 2 (Fe); ε*) ΧΘ 3 Cl (AlCl 3 ) ε*) ΧΘ 3 COCl(AlCl 3 ) ζ) ΗΝΟ 3 (Η 2 ΕΤΣΙ 4 ). Για αντιδράσεις που σημειώνονται με αστερίσκο, αναφέρετε τους μηχανισμούς.

16. Γράψτε τις αντιδράσεις νίτρωσης του αιθυλοβενζολίου υπό τις υποδεικνυόμενες συνθήκες: α) 65% ΗΝΟ 3 + Η 2 ΕΤΣΙ 4 (σύν.); β) 10% ΗΝΟ 3 , θέρμανση, πίεση. Φέρτε μηχανισμούς.

17. Συγκρίνετε την αναλογία ισοπροπυλοβενζολίου προς βρώμιο: α) παρουσία AlBr 3 ; β) όταν φωτίζεται και θερμαίνεται. Δώστε τις αντιδράσεις και τους μηχανισμούς τους.

18. Ποιες ενώσεις σχηματίζονται από το αιθυλοβενζόλιο και Π -ξυλόλιο υπό τη δράση των ενδεικνυόμενων οξειδωτικών παραγόντων: α) Ω 3 , μετά Χ 2 O(Zn); β) KMnO 4 στο Χ 2 O,t ; VK 2 Cr 2 Ο 7 στο Χ 2 ΕΤΣΙ 4 , t ?

19. Με τη βοήθεια ποιων αντιδράσεων μπορούν να διακριθούν τα ακόλουθα ζεύγη ενώσεων: α) αιθυλοβενζόλιο και Μ -ξυλόλιο; β) αιθυλοβενζόλιο και στυρόλιο. γ) στυρόλιο και φαινυλακετυλένιο. ΣΟΛ) σχετικά με - και Π -ξυλόλια;

20. Ποιες ενώσεις είναι τα προϊόντα των παρακάτω αντιδράσεων:

21. Με βάση το βενζόλιο και οποιαδήποτε άλλα αντιδραστήρια, λάβετε τις ακόλουθες ενώσεις: α) Π -τριτ -βουτυλοτολουόλιο; β) αιθύλ- Π - τολυλική κετόνη. γ) αλυλοβενζόλιο. ΣΟΛ) Π - βρωμοβενζοϊκό οξύ.

22. Να ονομάσετε τις κύριες ενώσεις που σχηματίστηκαν στις παρακάτω αντιδράσεις:

ΟΡΙΣΜΟΣ

Βενζόλιο(κυκλοεξατριένιο - 1,3,5) - μια οργανική ουσία, ο απλούστερος εκπρόσωπος ενός αριθμού αρωματικών υδρογονανθράκων.

Τύπος - C 6 H 6 (δομικός τύπος - Εικ. 1). Μοριακό βάρος - 78, 11.

Ρύζι. 1. Δομικοί και χωρικοί τύποι βενζολίου.

Και τα έξι άτομα άνθρακα στο μόριο του βενζολίου βρίσκονται στην υβριδική κατάσταση sp 2. Κάθε άτομο άνθρακα σχηματίζει δεσμούς 3 σ με δύο άλλα άτομα άνθρακα και ένα άτομο υδρογόνου που βρίσκεται στο ίδιο επίπεδο. Έξι άτομα άνθρακα σχηματίζουν ένα κανονικό εξάγωνο (σ-σκελετός του μορίου του βενζολίου). Κάθε άτομο άνθρακα έχει ένα μη υβριδοποιημένο ρ-τροχιακό, το οποίο περιέχει ένα ηλεκτρόνιο. Έξι p-ηλεκτρόνια σχηματίζουν ένα μόνο νέφος π-ηλεκτρονίων (αρωματικό σύστημα), το οποίο απεικονίζεται ως κύκλος μέσα σε έναν εξαμελή κύκλο. Η ρίζα υδρογονάνθρακα που προέρχεται από το βενζόλιο ονομάζεται C 6 H 5 - - φαινύλιο (Ph-).

Χημικές ιδιότητες του βενζολίου

Το βενζόλιο χαρακτηρίζεται από αντιδράσεις υποκατάστασης που προχωρούν σύμφωνα με τον ηλεκτρόφιλο μηχανισμό:

- αλογόνωση (το βενζόλιο αλληλεπιδρά με το χλώριο και το βρώμιο παρουσία καταλυτών - άνυδρο AlCl 3, FeCl 3, AlBr 3)

C6H6 + Cl2 \u003d C6H5-Cl + HCl;

- νίτρωση (το βενζόλιο αντιδρά εύκολα με ένα μείγμα νιτροποίησης - ένα μείγμα συμπυκνωμένων νιτρικών και θειικών οξέων)

- αλκυλίωση με αλκένια

C 6 H 6 + CH 2 \u003d CH-CH 3 → C 6 H 5 - CH (CH 3) 2;

Οι αντιδράσεις προσθήκης στο βενζόλιο οδηγούν στην καταστροφή του αρωματικού συστήματος και προχωρούν μόνο υπό σκληρές συνθήκες:

- υδρογόνωση (η αντίδραση προχωρά όταν θερμαίνεται, ο καταλύτης είναι Pt)

- προσθήκη χλωρίου (συμβαίνει υπό τη δράση της υπεριώδους ακτινοβολίας με το σχηματισμό στερεού προϊόντος - εξαχλωροκυκλοεξάνιο (εξαχλωράνιο) - C 6 H 6 Cl 6)

Όπως κάθε οργανική ένωση, το βενζόλιο εισέρχεται σε μια αντίδραση καύσης με το σχηματισμό διοξειδίου του άνθρακα και νερού ως προϊόντα αντίδρασης (καίγεται με καπνιστή φλόγα):

2C 6 H 6 + 15O 2 → 12CO 2 + 6H 2 O.

Φυσικές ιδιότητες του βενζολίου

Το βενζόλιο είναι ένα άχρωμο υγρό, αλλά έχει μια συγκεκριμένη πικάντικη οσμή. Σχηματίζει αζεοτροπικό μείγμα με νερό, αναμιγνύεται καλά με αιθέρες, βενζίνη και διάφορους οργανικούς διαλύτες. Σημείο βρασμού - 80,1 C, σημείο τήξης - 5,5 C. Τοξικό, καρκινογόνο (δηλαδή συμβάλλει στην ανάπτυξη καρκίνου).

Λήψη και χρήση βενζολίου

Οι κύριες μέθοδοι για τη λήψη βενζολίου:

— αφυδροκυκλοποίηση εξανίου (καταλύτες - Pt, Cr 3 O 2)

CH3-(CH2)4-CH3 → C6H6 + 4H2;

- αφυδρογόνωση κυκλοεξανίου (η αντίδραση προχωρά όταν θερμαίνεται, ο καταλύτης είναι Pt)

C6H12 → C6H6 + 4H2;

– τριμερισμός ακετυλενίου (η αντίδραση προχωρά όταν θερμανθεί στους 600 C, ο καταλύτης είναι ενεργός άνθρακας)

3HC≡CH → C 6 H 6 .

Το βενζόλιο χρησιμεύει ως πρώτη ύλη για την παραγωγή ομολόγων (αιθυλοβενζόλιο, κουμένιο), κυκλοεξάνιο, νιτροβενζόλιο, χλωροβενζόλιο και άλλες ουσίες. Παλαιότερα, το βενζόλιο χρησιμοποιήθηκε ως πρόσθετο στη βενζίνη για την αύξηση του αριθμού οκτανίων της, ωστόσο, τώρα, λόγω της υψηλής τοξικότητάς του, η περιεκτικότητα σε βενζόλιο στο καύσιμο ρυθμίζεται αυστηρά. Μερικές φορές το βενζόλιο χρησιμοποιείται ως διαλύτης.

Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1

Το έργο

Γράψτε τις εξισώσεις με τις οποίες μπορείτε να πραγματοποιήσετε τους παρακάτω μετασχηματισμούς: CH 4 → C 2 H 2 → C 6 H 6 → C 6 H 5 Cl.

Απόφαση

Για τη λήψη ακετυλενίου από μεθάνιο, χρησιμοποιείται η ακόλουθη αντίδραση: 2CH 4 → C 2 H 2 + 3H 2 (t = 1400C). Η λήψη βενζολίου από το ακετυλένιο είναι δυνατή με την αντίδραση τριμερισμού του ακετυλενίου, η οποία συμβαίνει όταν θερμαίνεται (t = 600 C) και παρουσία ενεργού άνθρακα: 3C 2 H 2 → C 6 H 6 . Η αντίδραση χλωρίωσης του βενζολίου για να ληφθεί χλωροβενζόλιο ως προϊόν πραγματοποιείται παρουσία χλωριούχου σιδήρου (III): C 6 H 6 + Cl 2 → C 6 H 5 Cl + HCl.

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 2

Το έργο	Σε 39 g βενζολίου παρουσία χλωριούχου σιδήρου (III) προστέθηκε 1 mol βρωμιούχου νερού. Ποια ποσότητα της ουσίας και πόσα γραμμάρια από ποια προϊόντα προέκυψε;
Απόφαση	Ας γράψουμε την εξίσωση για την αντίδραση της βρωμίωσης του βενζολίου παρουσία χλωριούχου σιδήρου (III): C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr. Τα προϊόντα της αντίδρασης είναι βρωμοβενζόλιο και υδροβρώμιο. Η μοριακή μάζα του βενζολίου, υπολογισμένη με βάση τον πίνακα χημικών στοιχείων του Δ.Ι. Mendeleev - 78 g/mol. Βρείτε την ποσότητα της ουσίας βενζολίου: n(C6H6) = m(C6H6) / M(C6H6); n(C6H6) = 39/78 = 0,5 mol. Σύμφωνα με την κατάσταση του προβλήματος, το βενζόλιο αντέδρασε με 1 mol βρωμίου. Κατά συνέπεια, το βενζόλιο είναι σε έλλειψη και θα γίνουν περαιτέρω υπολογισμοί για το βενζόλιο. Σύμφωνα με την εξίσωση αντίδρασης n (C 6 H 6): n (C 6 H 5 Br) : n (HBr) \u003d 1: 1: 1, επομένως n (C 6 H 6) \u003d n (C 6 H 5 Br) \u003d: n(HBr) = 0,5 mol. Τότε, οι μάζες του βρωμοβενζολίου και του υδροβρωμίου θα είναι ίσες: m(C6H5Br) = n(C6H5Br)×M(C6H5Br); m(HBr) = n(HBr)×M(HBr). Μοριακές μάζες βρωμοβενζολίου και υδροβρωμιδίου, υπολογισμένες με χρήση του πίνακα χημικών στοιχείων του D.I. Mendeleev - 157 και 81 g/mol, αντίστοιχα. m(C6H5Br) = 0,5×157 = 78,5 g; m(HBr) = 0,5 x 81 = 40,5 g.
Απάντηση	Τα προϊόντα της αντίδρασης είναι βρωμοβενζόλιο και υδροβρώμιο. Οι μάζες του βρωμοβενζολίου και του υδροβρωμιούχου είναι 78,5 και 40,5 g, αντίστοιχα.

Φυσικές ιδιότητες

Το βενζόλιο και τα κοντινότερα ομόλογά του είναι άχρωμα υγρά με συγκεκριμένη οσμή. Οι αρωματικοί υδρογονάνθρακες είναι ελαφρύτεροι από το νερό και δεν διαλύονται σε αυτό, αλλά διαλύονται εύκολα σε οργανικούς διαλύτες - αλκοόλη, αιθέρας, ακετόνη.

Το βενζόλιο και τα ομόλογά του είναι από μόνα τους καλοί διαλύτες για πολλές οργανικές ουσίες. Όλες οι αρένες καίγονται με καπνιστή φλόγα λόγω της υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα των μορίων τους.

Οι φυσικές ιδιότητες ορισμένων αρένων παρουσιάζονται στον πίνακα.

Τραπέζι. Φυσικές ιδιότητες ορισμένων αρένων

Ονομα	Τύπος	t°.pl., °C	t°.bp., °C
Βενζόλιο	C 6 H 6	5,5	80,1
Τολουόλιο (μεθυλοβενζόλιο)	C 6 H 5 CH 3	95,0	110,6
Αιθυλοβενζόλιο	C 6 H 5 C 2 H 5	95,0	136,2
Ξυλόλιο (διμεθυλοβενζόλιο)	C 6 H 4 (CH 3) 2
ορθο-		25,18	144,41
μετα-		47,87	139,10
ζεύγος-		13,26	138,35
Προπυλοβενζόλιο	C 6 H 5 (CH 2) 2 CH 3	99,0	159,20
Κουμένιο (ισοπροπυλοβενζόλιο)	C6H5CH(CH3) 2	96,0	152,39
Στυρένιο (βινυλοβενζόλιο)	C 6 H 5 CH \u003d CH 2	30,6	145,2

Βενζόλιο - χαμηλό βρασμό ( tδέρμα μόσχου ακατέργαστου= 80,1°C), άχρωμο υγρό, αδιάλυτο στο νερό

Προσοχή! Βενζόλιο - δηλητήριο, δρα στα νεφρά, αλλάζει τη σύνθεση του αίματος (με παρατεταμένη έκθεση), μπορεί να διαταράξει τη δομή των χρωμοσωμάτων.

Οι περισσότεροι αρωματικοί υδρογονάνθρακες είναι απειλητικοί για τη ζωή και τοξικοί.

Λήψη αρένων (βενζόλιο και τα ομόλογά του)

Στο εργαστήριο

1. Σύντηξη αλάτων βενζοϊκού οξέος με στερεά αλκάλια

C6H5-COONa + NaOH t → C 6 H 6 + Na 2 CO 3

βενζοϊκό νάτριο

2. Αντίδραση Wurtz-Fitting: (εδώ το G είναι αλογόνο)

Από 6H 5 -G+2Να + R-G →ντο 6 H 5 - R + 2 Νασολ

Με 6 H 5 -Cl + 2Na + CH 3 -Cl → C 6 H 5 -CH 3 + 2NaCl

Στη βιομηχανία

• Απομονώνεται από πετρέλαιο και άνθρακα με κλασματική απόσταξη, αναμόρφωση.
• από λιθανθρακόπισσα και αέριο φούρνου οπτάνθρακα

1. Αφυδροκυκλοποίηση αλκανίωνμε περισσότερα από 6 άτομα άνθρακα:

C 6 H 14 t , κατ→ C 6 H 6 + 4H 2

2. Τριμερισμός ακετυλενίου(μόνο για βενζίνη) – R. Ζελίνσκι:

3C 2 Η2 600°ντο, Υποκρίνομαι. κάρβουνο→ C 6 H 6

3. Αφυδρογόνωσηκυκλοεξάνιο και τα ομόλογά του:

Ο Σοβιετικός ακαδημαϊκός Nikolai Dmitrievich Zelinsky διαπίστωσε ότι το βενζόλιο σχηματίζεται από κυκλοεξάνιο (αφυδρογόνωση κυκλοαλκανίων

C 6 H 12 τ, γάτα→C 6 H 6 + 3H 2

C6H11-CH3 t , κατ→ C 6 H 5 - CH 3 + 3H 2

μεθυλοκυκλοεξανοτολουόλιο

4. Αλκυλίωση βενζολίου(λήψη ομολόγων βενζολίου) – r Friedel-Crafts.

C6H6 + C2H5-Cl t, AlCl3→C 6 H 5 - C 2 H 5 + HCl

χλωροαιθάνιο αιθυλοβενζόλιο

Χημικές ιδιότητες των αρένων

Εγώ. ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ

1. Καύση (καπνιστή φλόγα):

2C 6 H 6 + 15O 2 t→12CO 2 + 6H 2 O + Q

2. Το βενζόλιο υπό κανονικές συνθήκες δεν αποχρωματίζει το βρωμιούχο νερό και ένα υδατικό διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου

3. Τα ομόλογα βενζολίου οξειδώνονται από υπερμαγγανικό κάλιο (αποχρωματίζει το υπερμαγγανικό κάλιο):

Α) σε όξινο περιβάλλον σε βενζοϊκό οξύ

Υπό τη δράση του υπερμαγγανικού καλίου και άλλων ισχυρών οξειδωτικών στα ομόλογα του βενζολίου, οι πλευρικές αλυσίδες οξειδώνονται. Ανεξάρτητα από το πόσο πολύπλοκη είναι η αλυσίδα του υποκαταστάτη, καταστρέφεται, με εξαίρεση το άτομο ενός άνθρακα, το οποίο οξειδώνεται σε μια καρβοξυλική ομάδα.

Ομόλογα βενζολίου με μία πλευρική αλυσίδα δίνουν βενζοϊκό οξύ:

Τα ομόλογα που περιέχουν δύο πλευρικές αλυσίδες δίνουν διβασικά οξέα:

5C 6 H 5 -C 2 H 5 + 12KMnO 4 + 18H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 COOH + 5CO 2 + 6K 2 SO 4 + 12MnSO 4 + 28H 2 O

5C 6 H 5 -CH 3 + 6KMnO 4 + 9H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 COOH + 3K 2 SO 4 + 6MnSO 4 + 14H 2 O

Απλοποιημένη :

C6H5-CH3 + 3O KMnO4→C 6 H 5 COOH + H 2 O

Β) σε ουδέτερο και ελαφρώς αλκαλικό προς άλατα του βενζοϊκού οξέος

C 6 H 5 -CH 3 + 2KMnO 4 → C 6 H 5 COO K + K OH + 2MnO 2 + H 2 O

II. ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΡΟΣΘΗΚΗΣ (σκληρότερο από τα αλκένια)

1. Αλογόνωση

C 6 H 6 + 3Cl 2 η ν → C 6 H 6 Cl 6 (εξαχλωροκυκλοεξάνιο - εξαχλωράνιο)

2. Υδρογόνωση

C 6 H 6 + 3H 2 t , PtήNi→ C 6 H 12 (κυκλοεξάνιο)

3. Πολυμερισμός

III. ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΤΙΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ – ιοντικός μηχανισμός (ελαφρύτερο από τα αλκάνια)

β) ομόλογα βενζολίου κατά την ακτινοβόληση ή τη θέρμανση

Όσον αφορά τις χημικές ιδιότητες, οι ρίζες αλκυλίου είναι παρόμοιες με τα αλκάνια. Τα άτομα υδρογόνου σε αυτά αντικαθίστανται από αλογόνα με μηχανισμό ελεύθερων ριζών. Επομένως, απουσία καταλύτη, η θέρμανση ή η ακτινοβολία UV οδηγεί σε αντίδραση ριζικής υποκατάστασης στην πλευρική αλυσίδα. Η επίδραση του δακτυλίου βενζολίου στους αλκυλικούς υποκαταστάτες οδηγεί στο γεγονός ότι το άτομο υδρογόνου αντικαθίσταται πάντα στο άτομο άνθρακα που συνδέεται άμεσα με τον δακτύλιο βενζολίου (άτομο άνθρακα).

1) C6H5-CH3 + Cl2 η ν → C 6 H 5 -CH 2 -Cl + HCl

γ) ομόλογα βενζολίου παρουσία καταλύτη

C6H5-CH3 + Cl2 AlCl 3 → (μίγμα ορτά, ζεύγος παραγώγων) +HCl

2. Νίτρωση (με νιτρικό οξύ)

C 6 H 6 + HO-NO 2 t, H2SO4→C 6 H 5 -NO 2 + H 2 O

νιτροβενζόλιο - μυρωδιά αμύγδαλο!

C6H5-CH3 + 3HO-NO2 t, H2SO4→ Με H 3 -C 6 H 2 (NO 2) 3 + 3H 2 O

2,4,6-τρινιτροτολουόλιο (τολ, τροτύλιο)

Η χρήση του βενζολίου και των ομολόγων του

ΒενζόλιοΤο C 6 H 6 είναι καλός διαλύτης. Το βενζόλιο ως πρόσθετο βελτιώνει την ποιότητα του καυσίμου κινητήρα. Χρησιμεύει ως πρώτη ύλη για την παραγωγή πολλών αρωματικών οργανικών ενώσεων - νιτροβενζόλιο C 6 H 5 NO 2 (διαλύτης, λαμβάνεται ανιλίνη), χλωροβενζόλιο C 6 H 5 Cl, φαινόλη C 6 H 5 OH, στυρόλιο κ.λπ.

Τολουΐνη C 6 H 5 - CH 3 - ένας διαλύτης που χρησιμοποιείται στην κατασκευή βαφών, φαρμάκων και εκρηκτικών (τροτύλιο (tol) ή 2,4,6-τρινιτροτολουόλιο TNT).

Ξυλένιο C 6 H 4 (CH 3) 2 . Το τεχνικό ξυλόλιο είναι ένα μείγμα τριών ισομερών ( ορθο-, μετα- και ζεύγος-ξυλένια) - χρησιμοποιείται ως διαλύτης και προϊόν έναρξης για τη σύνθεση πολλών οργανικών ενώσεων.

ΙσοπροπυλοβενζόλιοΤο C6H5-CH (CH3)2 χρησιμεύει για τη λήψη φαινόλης και ακετόνης.

Παράγωγα χλωρίου του βενζολίουχρησιμοποιείται για φυτοπροστασία. Έτσι, το προϊόν της υποκατάστασης των ατόμων Η σε βενζόλιο με άτομα χλωρίου είναι το εξαχλωροβενζόλιο C6Cl6 - ένα μυκητοκτόνο. Χρησιμοποιείται για τον επίδεσμο ξηρών σπόρων σιταριού και σίκαλης κατά της σκληρής μούχλας. Το προϊόν της προσθήκης χλωρίου στο βενζόλιο είναι εξαχλωροκυκλοεξάνιο (εξαχλωράνιο) C 6 H 6 Cl 6 - ένα εντομοκτόνο. χρησιμοποιείται για τον έλεγχο επιβλαβών εντόμων. Οι ουσίες αυτές αναφέρονται σε φυτοφάρμακα - χημικά μέσα καταπολέμησης μικροοργανισμών, φυτών και ζώων.

ΣτυρένιοΤο C 6 H 5 - CH \u003d CH 2 πολυμερίζεται πολύ εύκολα, σχηματίζοντας πολυστυρόλιο και συμπολυμερίζοντας με λάστιχα βουταδιένιο - στυρόλιο-βουταδιένιο.

ΒΙΝΤΕΟ ΕΜΠΕΙΡΙΕΣ