هیدروکربن های معطر (آرن). هیدروکربن های بنزوئید تغلیظ شده خواص شیمیایی مشتقات هیدروکربن های معطر

اینها هیدروکربن های حلقوی با سه پیوند مزدوج دوگانه در چرخه هستند.

بنزن C 6 H 6- جد هیدروکربن های معطر. اولین بار توسط فارادی در سال 1825 از گاز روشنایی جدا شد.

هر یک از شش اتم کربن موجود در مولکول خود در این حالت قرار دارند هیبریداسیون sp 2و توسط سه پیوند σ به دو اتم کربن مجاور و یک اتم هیدروژن متصل است. زوایای پیوند بین هر جفت پیوند π 120 0 است.

بنابراین، اسکلت پیوندهای σ یک شش ضلعی منتظم است که در آن همه اتم های کربن و همه پیوندهای C-C و C-H σ در یک صفحه قرار دارند.

الکترون‌های p از همه اتم‌های کربن، یک ابر الکترون π حلقوی واحد را تشکیل می‌دهند که در بالا و زیر صفحه حلقه متمرکز شده است.

تمام پیوندهای C-C در بنزن معادل هستند، طول آنها 0.140 نانومتر است که مربوط به یک مقدار میانی بین یک و دو برابر است.

این بدان معنی است که در مولکول بنزن هیچ پیوند کاملاً ساده و دوگانه ای بین اتم های کربن وجود ندارد (مانند فرمولی که در سال 1865 توسط شیمیدان آلمانی F. Kekule پیشنهاد شد) و همه آنها در یک راستا قرار دارند.

فرمول کلی برای سری همولوگ بنزن C n H 2n-6(n ≥ 6).

اگر دو یا چند رادیکال وجود داشته باشد، موقعیت آنها با تعداد اتم های کربن در حلقه ای که به آن متصل هستند نشان داده می شود. حلقه به گونه ای شماره گذاری می شود که تعداد رادیکال ها کوچکترین باشد.

برای بنزن های جانشین شده

R-C 6 H 4 -R"

روش دیگری برای ساخت نام نیز استفاده می شود:

ارتو- (O-) جانشین ها در اتم های کربن مجاور حلقه، 1،2-;
متا- (متر-) جایگزین ها از طریق یک اتم کربن (1،3-).
جفت-(پ-) جایگزین ها در طرف مقابل حلقه (1،4-).

ایزومریسم در آرن ها

با تعداد جانشین ها، محل قرارگیری آنها در حلقه بنزن و امکان ایزومریسم اسکلت کربن در جانشین های حاوی بیش از سه اتم کربن تعیین می شود.

برای یک هیدروکربن معطر C 8 H 10 4 ایزومر وجود دارد: ارتو، متا و پارا زایلن ها و اتیل بنزن.

تولید هیدروکربن های معطر

هیدروژن زدایی سیکلوآلکان ها

2. چرخه زدایی (هیدروژن زدایی و چرخه زدایی) آلکانها در حضور یک کاتالیزور

3. Trimerization از استیلن بیش از زغال فعال واکنش زلینسکی):

4. آلکیلاسیون بنزن با هالوآلکان ها در حضور کلرید آلومینیوم بدون آب، یا آلکن ها:

مشخصات فیزیکی.

بنزن و نزدیکترین همولوگهای آن مایعات بی رنگ با بوی مشخص و چگالی کمتر از 1 گرم در میلی لیتر هستند. قابل اشتعال نامحلول در آب، اما به شدت در حلال های غیر قطبی حل می شود. بنزن و تولوئن سمی هستند (کلیه ها، کبد، مغز استخوان، خون را تحت تاثیر قرار می دهند).

عرصه های بالاتر جامد هستند.

خواص شیمیایی.

با توجه به حضور -سیستم غیرمحلی عرصه ها با واکنش های افزودن یا اکسیداسیون که منجر به نقض عطر می شود مشخص نمی شوند. آنها مشخص ترین هستند واکنش های جایگزینی الکتروفیلیک اتم های هیدروژن مرتبط با چرخه - اس ای.

1. واکنش های افزودن به ARENES

علاوه بر واکنش‌هایی که منجر به تخریب ساختار معطر حلقه بنزن می‌شود، آرن‌ها می‌توانند با دشواری زیادی وارد شوند.

آ. هیدروژناسیون. افزودن هیدروژن به بنزن و همولوگ های آن در دما و فشار بالا در حضور کاتالیزورهای فلزی رخ می دهد.

ب کلرزنی رادیکال. با کلرزنی رادیکال بنزن، هگزاکلروسیکلو هگزان به دست می آید - "هگزاکلوران" (وسیله ای برای مبارزه با حشرات مضر).

2. واکنش های جایگزینی رادیکال اتم های هیدروژن در زنجیره جانبی:

در مورد همولوگ های بنزن، تحت تأثیر کلر در نور یا در اثر حرارت، واکنش رخ می دهد. جایگزینی رادیکال در زنجیره جانبی:

3. واکنش های اکسیداسیون آرن

بنزن حتی تحت تأثیر عوامل اکسید کننده قوی (KMnO 4 ، K 2 Cr 2 O 7 و غیره) اکسید نمی شود. بنابراین، اغلب به عنوان یک حلال بی اثر در واکنش های اکسیداسیون سایر ترکیبات آلی استفاده می شود.

بر خلاف بنزن، همولوگ های آن به راحتی اکسید می شوند. تحت تأثیر محلول KMnO 4 در یک محیط اسیدی و حرارت دادن در همولوگ های بنزن، فقط زنجیره های جانبی اکسید می شوند، در حالی که گروه کربوکسیل از زنجیره جانبی باقی می ماند و بقیه به دی اکسید کربن می رود:

5C 6 H 5 - CH 3+6KMnO 4 +9H 2 SO 4 à5C 6 H 5 - COOH+6MnSO4 +3K2SO4 +14H2O

5C 6 H 5 - CH 2-CH 3+12KMnO 4 +18H 2 SO 4 à5C 6 H 5 - COOH+5CO 2+12MnSO4 +

6K 2 SO 4 + 28H 2 O

اگر اکسیداسیون در محلول خنثی هنگام گرم شدن رخ دهد، نمک بنزوئیک اسید و کربنات پتاسیم تشکیل می شود:

C 6 H 5 - CH 2-CH 3+4KMnO 4 àC 6 H 5 - COO K+K 2 CO3+4MnO2 +KOH+2H2O

4. واکنش های جایگزینی در حلقه بنزن

هالوژناسیون

جایگزینی اتم هیدروژن در حلقه بنزن توسط یک هالوژن در حضور کاتالیزورهای AlCl 3 ، AlBr 3 ، FeCl 3 و غیره رخ می دهد:

نیتراسیون

بنزن با مخلوط نیترات کننده (مخلوطی از اسیدهای نیتریک و سولفوریک غلیظ) واکنش می دهد:

آلکیلاسیون

جایگزینی اتم هیدروژن در حلقه بنزن با یک گروه آلکیل ( آلکیلاسیون) تحت عمل رخ می دهد آلکیل هالیدهادر حضور کاتالیزورهای AlCl 3، FeBr 3 یا آلکن هادر حضور اسید فسفریک:

سخنرانی 16

هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه
طرح کلی سخنرانی

1. هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای با حلقه های جدا شده

1.1 گروه بی فنیل

1.2. پلی فنیل متان ها

2. هیدروکربن های بنزنوئیدی متراکم

2.1 نفتالین

2.2. آنتراسن، فنانترن
1. هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای با حلقه های جدا شده

دو گروه از هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای (آرن) با چندین حلقه بنزن وجود دارد.

1. هیدروکربن ها با حلقه های جدا شده. اینها شامل بی فنیل و دی و تری فنیل متان ها هستند.

2. هیدروکربن ها با حلقه های متراکم یا هیدروکربن های بنزوئید. اینها عبارتند از نفتالین، آنتراسن و فنانترن.

1.1. گروه بی فنیل

تعریف:ترکیبات معطری که در آنها دو (یا چند) حلقه (حلقه) توسط یک پیوند به یکدیگر متصل شده اند، هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای با حلقه های جدا شده نامیده می شوند.

ساده ترین ترکیب هیدروکربنی آروماتیک با حلقه های جدا شده، بی فنیل است. موقعیت جانشین ها در فرمول بی فنیل با اعداد نشان داده می شود. در یک حلقه، اعداد علامت گذاری نمی شوند: 1، 2 ..... در حلقه دوم، اعداد با ضربه 1، 2 و غیره مشخص می شوند:
طرح 1.
بی فنیل یک ماده کریستالی با T pl است. 70 0 C، T b.p. 254 0 C به دلیل مقاومت حرارتی و شیمیایی کاربرد وسیعی دارد. در صنعت به عنوان خنک کننده با دمای بالا استفاده می شود. در صنعت، بی‌فنیل از طریق پیرولیز بنزن تولید می‌شود:
طرح 2.
روش آزمایشگاهی به دست آوردن اثر سدیم یا مس بر روی یدوبنزن است
طرح 3.
واکنش به‌ویژه در حضور جانشین‌های الکترون‌کشنده در آریل هالیدها به آرامی پیش می‌رود، که تحرک هالوژن را در هسته افزایش می‌دهد:

طرح 4.

مهمترین مشتق بی فنیل دی آمین بنزیدین است. معمولاً با احیای نیتروبنزن به هیدرازوبنزن و ایزومریزاسیون دومی تحت تأثیر اسیدها به دست می آید:
طرح 5.

بنزیدین ماده اولیه برای تولید بسیاری از رنگهای اساسی (مستقیم) است. وجود دو گروه آمینو قابل دیازوتیزاسیون امکان بدست آوردن رنگهای بیس آزو با رنگ عمیق را فراهم می کند. نمونه ای از رنگ مشتق شده از بنزیدین نشانگر قرمز کنگو است:
طرح 6.
در حالت کریستالی، هر دو حلقه بنزن از بی فنیل در یک صفحه قرار دارند. در حالت محلول و در حالت گاز، زاویه بین صفحات حلقه ها 45 0 است. خروج حلقه های بنزن از صفحه با برهمکنش فضایی اتم های هیدروژن در موقعیت های 2، 2 و 6، 6 توضیح داده می شود:
طرح 7.
اگر جانشین های بزرگی در موقعیت های ارتو وجود داشته باشد، چرخش حول پیوند C-C دشوار می شود. اگر جانشین ها یکسان نباشند، می توان مشتقات مربوطه را به ایزومرهای نوری جدا کرد. این شکل از ایزومریسم فضایی ایزومریسم نوری چرخشی یا آتروپیزومریسم نامیده می شود.

طرح 8.
بی فنیل در واکنش‌های جایگزینی آروماتیک الکتروفیل بسیار فعال‌تر از بنزن شرکت می‌کند. برم شدن بی فنیل با مقدار هم مولی برم منجر به تشکیل 4-برومبی فنیل می شود. بیش از حد برم منجر به تشکیل 4,4`-dibromobiphenyl می شود:
طرح 9.
واکنش‌های نیتراسیون بی‌فنیل، آسیلاسیون فریدل کرافت و دیگر واکنش‌های جایگزینی آروماتیک الکتروفیل به طور مشابه انجام می‌شوند.

1.2. پلی فنیل متان ها

تعریف: ترکیبات معطری که در آنها از دو تا چهار حلقه بنزن در حالت هیبریداسیون sp 3 به یک اتم کربن متصل می شود.

بنیانگذار سری همولوگ پلی فنیل متان تولوئن است، ترکیب زیر دی فنیل متان است:

طرح 10.
دی و تری فنیل متان با استفاده از بنزن توسط واکنش فریدل کرافت به دو روش تولید می شوند:

1. از متیلن کلرید و کلروفرم:
طرح 11.
2. از بنزیل کلرید و بنزیلیدین کلرید:
طرح 12..
دی فنیل متان یک ماده کریستالی با T pl است. 26-27 0 درجه سانتیگراد، بوی پرتقال دارد.

هنگامی که دی فنیل متان اکسید می شود، بنزوفنون تشکیل می شود:
طرح 13.
تری فنیل متان یک ماده کریستالی با T pl است. 92.5 0 C. با بنزن یک ترکیب مولکولی کریستالی T pl می دهد. 78 0 C. تری فنیل متان به راحتی به تری فنیل کاربینول اکسید می شود. اتم هیدروژن در مولکول آن به راحتی با فلزات و هالوژن ها جایگزین می شود. به نوبه خود، تری فنیل کاربینول تحت عمل هیدروژن کلرید تری فنیل کلرومتان. تری فنیل کلرومتان پس از احیا، تری فنیل متان را تشکیل می دهد و پس از هیدرولیز، تری فنیل کاربینول را تشکیل می دهد:
طرح 14..
ساختار تری فنیل متان اساس رنگ های به اصطلاح سری تری فنیل متان را تشکیل می دهد. آمینوتریفنیل متان ها مواد بی رنگی هستند که به آنها ترکیبات لوکو می گویند (از یونانی leukos - سفید، بی رنگ). هنگامی که در یک محیط اسیدی اکسید می شوند، نمک های رنگی تشکیل می دهند. در این نمک ها، حامل رنگ (کروموفور) یک یون مزدوج با بار مثبت است که بین اتم های کربن و نیتروژن توزیع شده است. برجسته ترین نماینده این گروه مالاکیت سبز است. با واکنش فریدل کرافت به دست می آید:
طرح 15.
در طی اکسیداسیون ترکیب لوکو، سیستمی از پیوندهای مزدوج از طریق حلقه بنزن بین اتم نیتروژن و کربن سیستم تری فنیل متان تشکیل می شود که به حالت هیبریداسیون sp 2 رسیده است. چنین ساختاری کینوئید نامیده می شود. وجود ساختار کینوئید ظاهر یک رنگ شدید را تضمین می کند.

شاخص پرکاربرد فنل فتالئین متعلق به گروه رنگهای تری فنیل متان است. از واکنش فنل و انیدرید فتالیک (انیدرید فتالیک) در حضور اسید سولفوریک به دست می آید:

طرح 16.
2. هیدروکربن های بنزنوئیدی متراکم
هیدروکربن های حاوی دو یا چند حلقه بنزن که دو اتم کربن مشترک دارند، هیدروکربن های بنزنوئیدی ذوب شده نامیده می شوند.
2.1. نفتالین
ساده ترین هیدروکربن های بنزوئیک متراکم نفتالین است:
طرح 17.
موقعیت های 1،4،5 و 8 "α" تعیین شده اند، موقعیت های 2، 3،6،7 "β" تعیین شده اند. بر این اساس، برای نفتالین، وجود دو تک جایگزین وجود دارد که مشتقات 1 (α)- و 2 (β) نامیده می شوند و ده ایزومر غیر جایگزین ممکن است، به عنوان مثال:
طرح 18.
راه های بدست آوردن

عمده نفتالین از قطران زغال سنگ به دست می آید.

در شرایط آزمایشگاهی، نفتالین را می توان با عبور بخارات بنزن و استیلن از روی زغال چوب بدست آورد:
طرح 19.
چرخه زدایی آب بر روی پلاتین همولوگ های بنزن با یک زنجیره جانبی از چهار یا بیشتر اتم کربن:
طرح 20.

با واکنش سنتز دین 1،3-بوتادین با پ-بنزوکینون:
طرح 21.
یک روش آزمایشگاهی مناسب برای به دست آوردن نفتالین و مشتقات آن روشی مبتنی بر واکنش فریدل کرافت است:

طرح 22.
نفتالین یک ماده کریستالی با T pl است. 80 0 C، با نوسانات بالا مشخص می شود.

نفتالین راحت‌تر از بنزن وارد واکنش‌های جایگزینی الکتروفیل می‌شود. در این مورد، اولین جانشین تقریباً همیشه در موقعیت α قرار می گیرد، زیرا در این مورد یک کمپلکس σ از نظر انرژی مطلوب تر از جانشینی در موقعیت β تشکیل می شود. در حالت اول، کمپلکس σ با توزیع مجدد چگالی الکترون بدون ایجاد اختلال در آروماتیک بودن حلقه دوم تثبیت می شود؛ در حالت دوم، چنین تثبیتی امکان پذیر نیست:
طرح 23.
تعدادی از واکنش های جایگزینی الکتروفیل در نفتالین:
طرح 24.

ورود یک عامل الکتروفیل به موقعیت β کمتر رایج است. به عنوان یک قاعده، این در شرایط خاص رخ می دهد. به طور خاص، سولفوناسیون نفتالین در دمای 60 درجه سانتیگراد به عنوان یک فرآیند کنترل شده جنبشی، با تشکیل اسید 1-نفتالین سولفونیک انجام می شود. سولفوناسیون نفتالین در دمای 160 درجه سانتیگراد به عنوان یک فرآیند ترمودینامیکی کنترل شده انجام می شود و منجر به تشکیل اسید 2-نفتالین سولفونیک می شود:

طرح 25.
محل ورود جانشین دوم به سیستم نفتالین با موارد زیر تعیین می شود:

1. تأثیر جهت گیری یک جانشین موجود.

2. تفاوت در واکنش پذیری موقعیت های α و β.

در این صورت شرایط زیر رعایت می شود:

1. اگر یکی از حلقه های نفتالین جانشینی از نوع اول داشته باشد، جایگزین جدید وارد همان حلقه می شود. یک جایگزین از نوع اول در موقعیت 1(α) جایگزین دوم را عمدتاً به 4(( جفت)-موقعیت. ایزومر با یک جانشین دوم در 2( ارتو)- موقعیت در مقادیر کم تشکیل می شود، به عنوان مثال:
طرح 26.
جانشین های الکترون خارج کننده واقع در مولکول نفتالین حمله را به حلقه دیگری در موقعیت های 5 و 8 هدایت می کنند:

طرح 27.

طرح 28.

اکسیداسیون نفتالین با اکسیژن اتمسفر با استفاده از پنتوکسید وانادیم به عنوان کاتالیزور منجر به تشکیل انیدرید فتالیک می شود:

طرح 29.

نفتالین را می توان با اثر عوامل کاهنده مختلف با افزودن 1، 2 یا 5 مول هیدروژن کاهش داد:
طرح 30.
2.2. آنتراسن، فنانترن

با ساختن حلقه دیگری از نفتالین، دو هیدروکربن ایزومر می توان به دست آورد - آنتراسن و فنانترن:
طرح 31..
موقعیت های 1، 4، 5 و 8 "α" تعیین شده اند، موقعیت های 2، 3، 6 و 7 "β" تعیین شده اند، موقعیت های 9 و 10 "γ" یا "meso" تعیین می شوند - موقعیت میانی.
راه های بدست آوردن

بخش عمده آنتراسن از قطران زغال سنگ به دست می آید.

در شرایط آزمایشگاهی، آنتراسن با واکنش فریدل کرافت از بنزن یا با تترابروموتان به دست می آید:
طرح 32.
یا با واکنش با انیدرید فتالیک:

طرح 33.

در نتیجه مرحله اول واکنش، آنتراکینون به دست می آید که به راحتی به آنتراسن تبدیل می شود، به عنوان مثال، با بوروهیدرید سدیم.

از واکنش فیتیگ نیز استفاده می شود که بر اساس آن، مولکول آنتراسن از دو مولکول به دست می آید. ارتو- بروموبنزیل بروماید:
طرح 34.
خواص:

آنتراسن یک ماده کریستالی با T pl است. 213 0 C. هر سه حلقه بنزن آنتراسن در یک صفحه قرار دارند.

آنتراسن به راحتی هیدروژن، برم و انیدرید مالئیک را به موقعیت های 9 و 10 اضافه می کند:
طرح 35.
محصول افزودنی برم به راحتی هیدروژن برومید را از دست می دهد و 9-بروموآنتراسن را تشکیل می دهد.

تحت تأثیر عوامل اکسید کننده، آنتراسن به راحتی به آنتراکینون اکسید می شود:
طرح 36.
فنانترن، و همچنین آنتراسن، از اجزای تشکیل دهنده قطران زغال سنگ است.

درست مانند آنتراسن، فنانترن هیدروژن و برم را به موقعیت های 9 و 10 اضافه می کند:
طرح 37.
تحت تأثیر عوامل اکسید کننده، فنانترن به راحتی به فنانترنکینون اکسید می شود که بیشتر به اسید 2،2`-بیفنیک اکسید می شود:
طرح 36.

مطالب نمایشی برای سخنرانی

طرح 1. فرمول ساختاری بی فنیل و ترتیب تعیین موقعیت جانشین ها در مولکول بی فنیل.

طرح 2. طرحی برای سنتز بی فنیل با پیرولیز بنزن.

طرح 3. طرحی برای سنتز بی فنیل از یدوبنزن.

طرح 4. طرحی برای سنتز بی فنیل با توجه به واکنش اولمان.

طرح 5.طرحی برای سنتز بنزیدین.

طرح 6.نشانگر کنگو قرمز است.

طرح 7. طرح برهمکنش فضایی اتم های هیدروژن در ارتو و ارتو-مدارک

طرح 8. ایزومرهای نوری چرخشی

طرح 9. طرح واکنش جایگزینی الکتروفیلیک.

ترکیب زیر دی فنیل متان است:

طرح 10.پلی فنیل متان ها

طرح 11.طرحی برای سنتز دی و تری فنیل متان، متیلن کلرید و کلروفرم.

طرح 12.طرحی برای سنتز دی و تری فنیل متان از بنزیل کلرید و بنزیلیدین کلرید.

طرح 13.طرح اکسیداسیون دی فنیل متان.

طرح 14.واکنش های مشتقات تری فنیل متان


طرح 15.طرحی برای سنتز رنگ مالاکیت سبز.

طرح 16.طرحی برای سنتز نشانگر فنل فتالئین.

طرح 17.ساختار مولکول نفتالین و تعیین موقعیت ها.

طرح 18.مشتقات نفتالین
راه های بدست آوردن

هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای با چرخه های ایزوله

هیدروکربن های آروماتیک با حلقه های بنزن متعدد به دو دسته تقسیم می شوند:

1. هیدروکربن با چرخه غیر متراکم. اینها شامل بی فنیل و دی و تری فنیل متان ها هستند.

2. هیدروکربن با چرخه متراکم. اینها عبارتند از نفتالین، آنتراسن و فنانترن.

گروه بی فنیل

تعریف: ترکیبات معطری که در آنها دو (یا چند) حلقه (حلقه) توسط یک پیوند به یکدیگر متصل شده اند، هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای با حلقه های جدا شده نامیده می شوند.

بی فنیل به عنوان مثال در نظر گرفته می شود:

در صنعت، بی‌فنیل از طریق پیرولیز بنزن تولید می‌شود:

روش آزمایشگاهی تهیه، اثر سدیم یا مس روی یدوبنزن یا در حضور جانشین‌های الکترون‌کشنده در آریل هالیدها است که باعث افزایش تحرک هالوژن در هسته می‌شود:

بی فنیل یک ماده کریستالی با T pl است. 70 0 C، T b.p. 254 0 C. از نظر ترمودینامیکی پایدار است. در صنعت به عنوان خنک کننده با دمای بالا استفاده می شود.

بی فنیل در واکنش‌های جایگزینی آروماتیک الکتروفیل بسیار فعال‌تر از بنزن شرکت می‌کند. برم شدن بی فنیل با مقدار هم مولی برم منجر به تشکیل 4-برومبی فنیل می شود. بیش از حد برم منجر به تشکیل 4,4`-dibromobiphenyl می شود:

واکنش‌های نیتراسیون بی فنیل، تسریع فریدل کرافت و دیگر واکنش‌های جایگزینی آروماتیک الکتروفیلیک به طور مشابه ادامه می‌یابند.

پلی فنیل متان ها

تعریف: ترکیبات معطری که در آنها از دو تا چهار حلقه بنزن در حالت هیبریداسیون sp 3 به یک اتم کربن متصل می شود.

بنیانگذار سری همولوگ پلی فنیل متان تولوئن است، ترکیب زیر دی فنیل متان است:

دی و تری فنیل متان با استفاده از بنزن توسط واکنش فریدل کرافت به دو روش تولید می شوند:

1. از متیلن کلرید و کلروفرم:

2. از بنزیل کلرید و بنزیلیدین کلرید:

دی فنیل متان یک ماده کریستالی با T pl است. 26-27 0 درجه سانتیگراد، بوی پرتقال دارد.

هنگامی که دی فنیل متان اکسید می شود، بنزوفنون تشکیل می شود:

ساختار تری فنیل متان اساس به اصطلاح رنگ های سری تری فنیل متان را تشکیل می دهد:

1. مالاکیت سبز (سبز درخشان) با واکنش فریدل کرافت به دست می آید:

2. فنل فتالئین.

از واکنش فنل و انیدرید فتالیک (انیدرید فتالیک) در حضور اسید سولفوریک به دست می آید:

هیدروکربن های بنزوئید تغلیظ شده

هیدروکربن های حاوی دو یا چند حلقه بنزن که دو اتم کربن مشترک دارند، هیدروکربن های بنزنوئیدی ذوب شده نامیده می شوند.

نفتالین

ساده ترین هیدروکربن های بنزوئیک متراکم نفتالین است:

موقعیت های 1،4،5 و 8 "α" تعیین شده اند، موقعیت های 2، 3،6،7 "β" تعیین شده اند.

راه های بدست آوردن

عمده نفتالین از قطران زغال سنگ به دست می آید.

در شرایط آزمایشگاهی، نفتالین را می توان با عبور بخارات بنزن و استیلن از روی زغال چوب بدست آورد:

چرخه زدایی آب بر روی پلاتین همولوگ های بنزن با یک زنجیره جانبی از چهار یا بیشتر اتم کربن:

با واکنش سنتز دین 1،3-بوتادین با پ-بنزوکینون:

نفتالین یک ماده کریستالی با T pl است. 80 0 C، با نوسانات بالا مشخص می شود.

نفتالین راحت‌تر از بنزن وارد واکنش‌های جایگزینی الکتروفیل می‌شود. در این مورد، اولین جایگزین تقریبا همیشه در موقعیت α قرار می گیرد:

ورود یک عامل الکتروفیل به موقعیت β کمتر رایج است. به عنوان یک قاعده، این در شرایط خاص رخ می دهد. به طور خاص، سولفوناسیون نفتالین در دمای 60 درجه سانتیگراد به عنوان یک فرآیند کنترل شده جنبشی با تشکیل اسید 1 نفتالین سولفونیک انجام می شود. سولفوناسیون نفتالین در دمای 160 درجه سانتیگراد به عنوان یک فرآیند ترمودینامیکی کنترل شده انجام می شود و منجر به تشکیل اسید 2-نفتالین سولفونیک می شود:

هنگامی که یک جایگزین دوم به مولکول نفتالین وارد می شود، جهت گیری توسط ماهیت جانشینی که قبلاً در آن وجود دارد تعیین می شود. جایگزین های دهنده الکترون واقع در مولکول نفتالین حمله را به همان حلقه در موقعیت های 2 و 4 هدایت می کنند.

S.Yu. السیف

مفهوم هیدروکربن های آروماتیک، کاربرد آنها، خواص فیزیکی و شیمیایی و آتش سوزی.

درک مدرن از ساختار مولکول بنزن. سری همولوگ بنزن، نامگذاری، ایزومریسم. سمیت آرن

واکنش های شیمیایی پایه:

جایگزینی (هالوژناسیون، نیتراسیون، سولفوناسیون، آلکیلاسیون)

اضافات (هیدروژن و هالوژن)؛

اکسیداسیون (اکسیداسیون ناقص، ویژگی های فرآیند احتراق، تمایل به احتراق خود به خود در تماس با عوامل اکسید کننده قوی).

قوانین تعویض در رینگ بنزن معاون ردیف اول و دوم.

روش های صنعتی برای به دست آوردن هیدروکربن های آروماتیک.

شرح مختصری از هیدروکربن های آروماتیک اصلی: تولوئن، بنزن، زایلن، اتیل بنزن، ایزوپروپیل بنزن، استایرن و غیره.

ترکیبات نیترو معطر، خواص فیزیکوشیمیایی و آتش سوزی خطرناک نیتروبنزن، تولوئن. واکنش ها برای دریافت آنها.

آمین های معطر: نامگذاری، ایزومریسم، روش های تولید، نمایندگان فردی (آنیلین، دی فنیلامین، دی متیل آنیلین).

هیدروکربن های معطر (آرن)

ترکیبات معطر معمولاً ترکیبات کربوسیکلیک نامیده می شوند که در مولکول های آنها یک گروه حلقوی خاص از شش اتم کربن وجود دارد - حلقه بنزن. ساده ترین ماده حاوی چنین گروهی هیدروکربن بنزن است. تمام ترکیبات معطر دیگر از این نوع از مشتقات بنزن در نظر گرفته می شوند.

به دلیل وجود حلقه بنزن در ترکیبات معطر، آنها از نظر برخی خواص به طور قابل توجهی با ترکیبات alicyclic اشباع و غیر اشباع و همچنین با ترکیبات با زنجیره باز تفاوت دارند. خواص متمایز مواد معطر به دلیل وجود هسته بنزن در آنها معمولاً خواص معطر و هسته بنزن را به ترتیب هسته معطر می نامند.

لازم به ذکر است که نام "ترکیبات معطر" دیگر معنای مستقیم اصلی خود را ندارد. این نام اولین مشتقات بنزن مورد مطالعه بود، زیرا آنها دارای عطر بودند یا از مواد معطر طبیعی جدا شده بودند. در حال حاضر، ترکیبات معطر شامل بسیاری از مواد هستند که هم بوی نامطبوع دارند و هم بویی ندارند، اگر مولکول آنها دارای یک حلقه مسطح با الکترون های تعمیم یافته (4n + 2) باشد، جایی که n می تواند مقادیر 0، 1، 2، 3 را به خود بگیرد. و غیره .d. قانون هوکل است.

هیدروکربن های معطر از سری بنزن.

اولین نماینده هیدروکربن های معطر - بنزن - دارای ترکیب C6H6 است. این ماده توسط M. Faraday در سال 1825 در مایعی که در هنگام فشرده سازی یا خنک شدن به اصطلاح تشکیل شده است، کشف شد. گاز روشنایی که در طی تقطیر خشک زغال سنگ بدست می آید. پس از آن، بنزن (A. Hoffman، 1845) در محصول دیگری از تقطیر خشک زغال سنگ - در قطران زغال سنگ کشف شد. معلوم شد که این ماده بسیار ارزشمندی است و کاربرد وسیعی پیدا کرد. سپس مشخص شد که بسیاری از ترکیبات آلی از مشتقات بنزن هستند.

ساختار بنزن

برای مدت طولانی موضوع ماهیت شیمیایی و ساختار بنزن نامشخص بود. به نظر می رسد که این یک ترکیب به شدت غیر اشباع است. از این گذشته ، ترکیب آن C6H6 با توجه به نسبت اتم های کربن و هیدروژن مطابق با فرمول CnH2n-6 است ، در حالی که هیدروکربن اشباع مربوط به تعداد اتم های کربن هگزان دارای ترکیب C6H14 و مطابق با فرمول CnH2n + 2 است. با این حال، بنزن واکنش های مشخصه ترکیبات غیر اشباع را نشان نمی دهد. به عنوان مثال، آب برم و محلول KMnO4 را فراهم نمی کند. در شرایط عادی، مستعد واکنش های افزودن نیست، اکسید نمی شود. برعکس، بنزن در حضور کاتالیزورها وارد واکنش های جایگزینی می شود که مشخصه هیدروکربن های اشباع است، به عنوان مثال، با هالوژن ها:

C6H6 + Cl2 ® C6H5Cl + HCl

با این حال، مشخص شد که در شرایط خاص، بنزن نیز می تواند وارد واکنش های اضافه شود. در آنجا، در حضور کاتالیزورها، هیدروژنه می شود و 6 اتم هیدروژن اضافه می شود:

C6H6 + 3H2 ® C6H12

بنزن تحت تأثیر نور به آرامی 6 اتم هالوژن اضافه می کند:

C6H6 + 3Cl2 ® C6H6Cl6

برخی دیگر از واکنش‌های افزودن نیز امکان‌پذیر است، اما همه آنها به سختی انجام می‌شوند، بسیار کم‌تر از افزودن به پیوندهای مضاعف در مواد با هدف باز یا در ترکیبات alicyclic.

علاوه بر این، مشخص شد که مشتقات تک جایگزین بنزن C6H5X ایزومر ندارند. این نشان داد که تمام هیدروژن و تمام اتم های کربن موجود در مولکول آن در موقعیت خود معادل هستند، که همچنین برای مدت طولانی توضیحی پیدا نکرد.

برای اولین بار، فرمول ساختار بنزن در سال 1865 ارائه شد. آگوست ککوله شیمیدان آلمانی. او پیشنهاد کرد که 6 اتم کربن موجود در بنزن یک چرخه تشکیل می دهند که با پیوندهای متناوب منفرد و دوگانه به یکدیگر متصل می شوند و علاوه بر این، هر یک از آنها به یک اتم هیدروژن متصل می شوند: CH CH CH CH CH CH Kekule پیشنهاد کرد که پیوندهای دوگانه در بنزن بدون حرکت؛ به گفته وی، آنها به طور مداوم در حلقه حرکت می کنند (نوسان می کنند) که می تواند با این طرح نشان داده شود: CH (I) CH (II) فرمول های I و II، طبق نظر Kekule، CH CH CH CH کاملاً معادل هستند و فقط ½½ هستند.<=>½ ½ 2 فاز متقابل CH CH CH CH CH CH ترکیب مولکول بنزن را بیان می کند. CH CH

ککوله بر این اساس به این نتیجه رسید که اگر موقعیت پیوندهای دوگانه در بنزن ثابت بود، پس مشتقات غیر جایگزین آن C6H4X2 با جانشین‌هایی در کربن‌های همسایه باید به شکل ایزومرها در موقعیت پیوندهای منفرد و دوگانه وجود داشته باشند:

½ (III) ½ (IV)

سی سی

NS S-X NS S-X

½½½<=>½½½

فرمول Kekule گسترده شده است. این با مفهوم کربن چهار ظرفیتی سازگار است، معادل اتم های هیدروژن در بنزن را توضیح می دهد. وجود یک چرخه شش نفره در دومی ثابت شده است. به طور خاص، با این واقعیت تأیید می شود که در طی هیدروژناسیون، بنزن سیکلوهگزان را تشکیل می دهد، به نوبه خود، سیکلوهگزان با هیدروژن زدایی به بنزن تبدیل می شود.

با این حال، فرمول Kekule دارای اشکالات قابل توجهی است. با فرض وجود سه پیوند مضاعف در بنزن، او نمی تواند توضیح دهد که چرا بنزن در این مورد به سختی وارد واکنش های افزودنی می شود، در برابر عملکرد عوامل اکسید کننده مقاوم است، به عنوان مثال. خواص ترکیبات غیر اشباع را نشان نمی دهد.

مطالعه بنزن با استفاده از آخرین روش ها نشان می دهد که در مولکول آن بین اتم های کربن نه پیوند دوگانه ساده و نه معمولی وجود دارد. به عنوان مثال، مطالعه ترکیبات معطر با استفاده از اشعه ایکس نشان داد که 6 اتم کربن در بنزن، که یک چرخه را تشکیل می دهند، در یک صفحه در راس یک شش ضلعی منظم قرار دارند و مراکز آنها در فواصل مساوی از یکدیگر قرار دارند و 1.40 A را تشکیل می دهند. این فواصل کوچکتر از فواصل بین مراکز اتمهای کربن متصل به یک پیوند منفرد (1.54 A) و بیشتر از متر است که توسط یک پیوند دوگانه (1.34 A) به هم متصل شده اند. بنابراین، در بنزن، اتم‌های کربن با استفاده از پیوندهای معادل خاص، که پیوندهای آروماتیک نامیده می‌شوند، به هم متصل می‌شوند. از نظر ماهیت آنها با پیوندهای دوگانه و منفرد تفاوت دارند. وجود آنها ویژگی های مشخصه بنزن را تعیین می کند. از دیدگاه مفاهیم الکترونیکی مدرن، ماهیت پیوندهای معطر به شرح زیر توضیح داده شده است.