در حضور جانشین‌ها در هسته بنزن، محل ورود گروه نیترو و شرایط واکنش مشخص می‌شود، مانند سایر واکنش‌های جایگزینی الکتروفیل با ماهیت جانشین موجود.

مشرقین از نوع اول(OH، OR، OCOR، NH 2، NHR، NR 2، NHCOR، –N=N–، CH2Cl، CH3، F، Cl، Br، I) گروه نیترو را عمدتاً به موقعیت ارتو-پارا هدایت می کنند و تسهیل (به جز هالیدها) معرفی آن.

مشرقین از نوع دوم(SO 3 H، NO 2، COOH، COOR، CN، CCl 3) گروه نیترو را عمدتاً به موقعیت متا هدایت می کند و وارد کردن آن به هسته را دشوار می کند.

ترکیبات حاوی orientants از نوع اول، تحت شرایط ملایم تری نیترات می شوند: نیتراسیون تولوئن به ترکیبات mononitro در دمایی که بیش از 40 درجه سانتیگراد نباشد، رخ می دهد. مونونیتراسیون فنل حتی با اسید نیتریک رقیق پس از سرد شدن انجام می شود. ماهیت جانشین های موجود در هسته بنزن نیز سرعت واکنش را تعیین می کند. یک تغییر نسبی در سرعت واکنش تحت تأثیر جانشین موجود می‌تواند به صورت شماتیک در کنار جایی که گروه‌های سمت راست کلر واکنش را تسریع می‌کنند و در سمت چپ آن را کاهش می‌دهند نشان داده شود.

NO 2 > SO 3 H > COOH > Cl< CH 3 < OCH 3 < OC 2 H 5 < OH

کم کردن سرعت

در مورد بنزن های دی و چند جایگزین، اثر جانشین ها افزایشی است. در حضور جانشین های انواع مختلف، محل ورود الکتروفیل، جهت دهنده نوع اول را تعیین می کند، زیرا هسته را فعال می کند. اگر هر دو جانشین از یک جنس باشند، محل ورود با قوی‌تر تعیین می‌شود:

نیتراسیون تولوئن با مخلوط نیترات کننده در دمای 30-20 درجه سانتیگراد باعث ایجاد مخلوطی از نیتروتولوئن های o- و p- با بازده کلی تقریباً کمی می شود.

نیتراسیون بیشتر نیتروتولوئن ها به ترکیبات نیترو در دمای بالاتر انجام می شود.

تحت تأثیر دود کردن اسیدهای نیتریک و سولفوریک در دمای 110 درجه سانتیگراد بر روی دینیتروتولون ها، 2،4،6-ترینیتروتولوئن (TNT) تشکیل می شود که به عنوان ماده منفجره استفاده می شود. با افزایش تعداد گروه های آلکیل در حلقه بنزن، نیتراسیون تسهیل می شود. زایلن‌ها راحت‌تر از تولوئن نیترات می‌شوند و مزیتلن، در شرایط ملایم‌تر، با استیل یا بنزوئیل نیترات.

بدست آوردن از طریق ترکیب دیازو

تعداد روش های این گروه بسیار کمتر است، اما با بازدهی بالا، محتوای کم ناخالصی های محصول جانبی، سادگی و تنوع در اجرا متمایز می شوند.

ساده ترین و مطمئن ترین روش این گروه انجام واکنش سندمایر است. ما فقط می توانیم 2 مثال از اجرای متفاوت این مرحله را ارائه دهیم:

2.3 سایر روش ها

PhBr + TfOMe، اسید آنترانیلیک در واکنش Borodin-Hunsdieker، واکنش o-dibromobenzene و MeMgBr و غیره. - نسبت به سایر روش ها برتری دارند و ارزش آماده سازی کمتری دارند، اگرچه مورد توجه هستند.

مسیر انتخاب شده سنتز - تجزیه و تحلیل، شرح روش ها برای انجام مراحل آزمایش

معیار اصلی برای انتخاب یک یا روش دیگر، که در بالا به تفصیل شرح داده شد، قابلیت اطمینان و در دسترس بودن است. این مربوط به مسیر تولوئن - نیتروتولوئن - o-toluidine - o-bromotoluene است.

نیتراسیون تولوئن

0.15 مول از یک ترکیب نیترو معطر در یک فلاسک 250 میلی لیتری سه گردنی مجهز به همزن، قیف اضافه، دماسنج داخلی قرار می گیرد (دستگاه نباید آب بندی شود). مخلوط نیترات که از قبل تا حداقل 10 درجه سانتیگراد خنک شده است، سپس به آرامی اضافه می شود، با هم زدن خوب و خنک شدن با حمام یخ، دمای مخلوط واکنش باید در محدوده 5-10 درجه سانتیگراد باشد.

علاوه بر این، در دمای اتاق، 2-3 ساعت دیگر هم بزنید. سپس مخلوط واکنش را با دقت در 300 میلی لیتر آب سرد ریخته و به خوبی هم می زنیم. لایه آلی جدا می شود، لایه آبی با اتر استخراج می شود. عصاره های آلی ترکیب شده با آب 2N شسته می شوند. محلول بی کربنات سدیم تا زمانی که خنثی شود، سپس دوباره با آب. بخاری عصاره ها روی CaCl 2 خشک شده و تقطیر می شوند. ایزومر p با مخلوطی از یخ و نمک منجمد می شود و با مقدار کمی اتر نفت سرد شسته می شود. (تفکیک دقیق کافی است، این روش حدود 4 درصد از ایزومر p را باقی می گذارد: انجماد به مدت 8 ساعت با مخلوط یخ و نمک (2: 1). یک روش جداسازی خوب، کاهش ایزومر p با یک قلیایی است. عامل کاهنده P-toluidine را می توان به دلیل خواص اساسی آن جدا کرد. از فیلتر با تقطیر خلاء بر روی ستون 30 سانتی متری در بازیبا گرمایش الکتریکی، ایزومر o ایزوله می شود. بازده ایزومر o 40 درصد است. نقطه جوش o- و p-nitrotoluene به ترتیب 96 درجه سانتیگراد / 9 میلی متر است. و 105 درجه سانتی گراد / 10 میلی متر، نقطه ذوب p-toluidine 52-54 درجه سانتی گراد.

مشخصات فیزیکی

بنزن و نزدیکترین همولوگ های آن مایعات بی رنگ با بوی خاصی هستند. هیدروکربن های معطر سبک تر از آب هستند و در آن حل نمی شوند، اما به راحتی در حلال های آلی - الکل، اتر، استون حل می شوند.

بنزن و همولوگ های آن خود حلال های خوبی برای بسیاری از مواد آلی هستند. همه عرصه ها به دلیل محتوای کربن بالای مولکول هایشان با شعله دودی می سوزند.

خواص فیزیکی برخی از آرن ها در جدول ارائه شده است.

جدول. خواص فیزیکی برخی از میدان ها

نام	فرمول	t°.pl., درجه سانتی گراد	bp., درجه سانتی گراد
بنزن	C 6 H 6	5,5	80,1
تولوئن (متیل بنزن)	C 6 H 5 CH 3	95,0	110,6
اتیل بنزن	C 6 H 5 C 2 H 5	95,0	136,2
زایلن (دی متیل بنزن)	C 6 H 4 (CH 3) 2
ارتو-		25,18	144,41
متا		47,87	139,10
جفت-		13,26	138,35
پروپیل بنزن	C 6 H 5 (CH 2) 2 CH 3	99,0	159,20
کومن (ایزوپروپیل بنزن)	C 6 H 5 CH(CH 3) 2	96,0	152,39
استایرن (وینیل بنزن)	C 6 H 5 CH \u003d CH 2	30,6	145,2

بنزن - کم جوش ( تیکیپ= 80.1 درجه سانتیگراد)، مایع بی رنگ، نامحلول در آب

توجه! بنزن - سم، روی کلیه ها اثر می گذارد، فرمول خون را تغییر می دهد (با قرار گرفتن در معرض طولانی مدت)، می تواند ساختار کروموزوم ها را مختل کند.

بیشتر هیدروکربن های معطر تهدید کننده حیات و سمی هستند.

به دست آوردن آرن ها (بنزن و همولوگ های آن)

در آزمایشگاه

1. ادغام نمک های اسید بنزوئیک با مواد قلیایی جامد

C 6 H 5 -COONa + NaOH t → C 6 H 6 + Na 2 CO 3

بنزوات سدیم

2. واکنش Wurtz-Fitting: (در اینجا G هالوژن است)

از 6اچ 5 -G+2Na + آر-G →سی 6 اچ 5 - آر + 2 Naجی

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

در صنعت

• جداسازی شده از نفت و زغال سنگ با تقطیر جزئی، رفرمینگ.
• از قطران زغال سنگ و گاز کوره کک

1. هیدروسایکل زدایی آلکان هابا بیش از 6 اتم کربن:

C 6 H 14 تی , کت→ C 6 H 6 + 4H 2

2. تریمریزاسیون استیلن(فقط برای بنزن) – آر. زلینسکی:

3C 2 H2 600 درجهسی، عمل کنید زغال سنگ→ C 6 H 6

3. هیدروژن زداییسیکلوهگزان و همولوگ های آن:

نیکلای دیمیتریویچ زلینسکی، آکادمیسین شوروی، تأیید کرد که بنزن از سیکلوهگزان (دهیدروژن زدایی سیکلوآلکان ها) تشکیل می شود.

C 6 H 12 تی، گربه→ C 6 H 6 + 3H 2

C 6 H 11 -CH 3 تی , کت→ C 6 H 5 -CH 3 + 3H 2

متیل سیکلوهگزان تولوئن

4. آلکیلاسیون بنزن(به دست آوردن همولوگ بنزن) – r Friedel-Crafts.

C 6 H 6 + C 2 H 5 -Cl t، AlCl3→C 6 H 5 -C 2 H 5 + HCl

کلرواتان اتیل بنزن

خواص شیمیایی آرن ها

من. واکنش های اکسیداسیون

1. احتراق (شعله دودی):

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

2. بنزن در شرایط عادی آب برم و محلول آبی پرمنگنات پتاسیم را بی رنگ نمی کند.

3. همولوگ های بنزن توسط پرمنگنات پتاسیم اکسید می شوند (پرمنگنات پتاسیم را تغییر رنگ می دهند):

الف) در یک محیط اسیدی به اسید بنزوئیک

تحت تأثیر پرمنگنات پتاسیم و سایر اکسیدان های قوی بر روی همولوگ های بنزن، زنجیره های جانبی اکسید می شوند. مهم نیست که زنجیره جایگزین چقدر پیچیده باشد، به استثنای اتم کربن که به یک گروه کربوکسیل اکسید می شود، از بین می رود.

همولوگ های بنزن با یک زنجیره جانبی اسید بنزوئیک می دهند:

همولوگ های حاوی دو زنجیره جانبی اسیدهای دی بازیک می دهند:

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

ساده شده :

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

ب) خنثی و کمی قلیایی به نمک های اسید بنزوئیک

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

II. واکنش های افزودنی (سخت تر از آلکن ها)

1. هالوژناسیون

C 6 H 6 + 3Cl 2 ساعت ν → C 6 H 6 Cl 6 (هگزاکلروسیکلو هگزان - هگزاکلران)

2. هیدروژناسیون

C 6 H 6 + 3H 2 تی , Ptیانی→ C 6 H 12 (سیکلوهگزان)

3. پلیمریزاسیون

III. واکنش های جایگزینی - مکانیسم یونی (سبک تر از آلکان ها)

1. هالوژناسیون -

آ ) بنزن

C 6 H 6 + Cl 2 AlCl 3 → C 6 H 5 -Cl + HCl (کلروبنزن)

C 6 H 6 + 6Cl 2 t،AlCl3→C 6 Cl 6 + 6HCl( هگزا کلروبنزن)

C 6 H 6 + Br 2 t، FeCl3→ C 6 H 5 -Br + HBr( بروموبنزن)

ب) همولوگ های بنزن در اثر تابش یا حرارت دادن

از نظر خواص شیمیایی، رادیکال های آلکیل مشابه آلکان ها هستند. اتم های هیدروژن در آنها با مکانیسم رادیکال آزاد با هالوژن ها جایگزین می شوند. بنابراین، در غیاب کاتالیزور، گرمایش یا تابش اشعه ماوراء بنفش منجر به واکنش جایگزینی رادیکال در زنجیره جانبی می شود. تأثیر حلقه بنزن بر جایگزین های آلکیل منجر به این واقعیت می شود که اتم هیدروژن همیشه در اتم کربنی که مستقیماً به حلقه بنزن پیوند دارد (اتم a-کربن) جایگزین می شود.

1) C 6 H 5 -CH 3 + Cl 2 ساعت ν → C 6 H 5 -CH 2 -Cl + HCl

ج) همولوگ های بنزن در حضور کاتالیزور

C 6 H 5 -CH 3 + Cl 2 AlCl 3 → (مخلوط اورتا، جفت مشتقات) +HCl

2. نیتراسیون (با اسید نیتریک)

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

نیتروبنزن - بو بادام!

C 6 H 5 -CH 3 + 3HO-NO 2 t، H2SO4→ با H 3 -C 6 H 2 (NO 2) 3 + 3H 2 O

2،4،6-ترینیتروتولوئن (تول، تروتیل)

استفاده از بنزن و همولوگ های آن

بنزن C 6 H 6 یک حلال خوب است. بنزن به عنوان یک افزودنی باعث بهبود کیفیت سوخت موتور می شود. به عنوان ماده خام برای تولید بسیاری از ترکیبات آلی معطر - نیتروبنزن C 6 H 5 NO 2 (حلال، آنیلین از آن به دست می آید)، کلروبنزن C 6 H 5 Cl، فنل C 6 H 5 OH، استایرن و غیره استفاده می شود.

تولوئن C 6 H 5 - CH 3 - یک حلال مورد استفاده در ساخت رنگها، داروها و مواد منفجره (تروتیل (تول)، یا 2،4،6-تری نیتروتولوئن TNT).

زایلن C 6 H 4 (CH 3) 2 . زایلن فنی مخلوطی از سه ایزومر ( ارتو-, متا- و جفتزایلن ها) - به عنوان حلال و محصول اولیه برای سنتز بسیاری از ترکیبات آلی استفاده می شود.

ایزوپروپیل بنزن C 6 H 5 -CH (CH 3) 2 برای به دست آوردن فنل و استون عمل می کند.

مشتقات کلر بنزنبرای حفاظت از گیاهان استفاده می شود. بنابراین، محصول جایگزینی اتم های H در بنزن با اتم های کلر، هگزاکلروبنزن C 6 Cl 6 - یک قارچ کش است. از آن برای ضماد دانه خشک گندم و چاودار در برابر لکه های سخت استفاده می شود. محصول افزودن کلر به بنزن هگزاکلروسیکلو هگزان (هگزاکلران) C 6 H 6 Cl 6 - یک حشره کش است. برای کنترل حشرات مضر استفاده می شود. این مواد به آفت کش ها - ابزارهای شیمیایی برای مبارزه با میکروارگانیسم ها، گیاهان و حیوانات اشاره دارد.

استایرن C 6 H 5 - CH \u003d CH 2 به راحتی پلیمریزه می شود و پلی استایرن را تشکیل می دهد و با لاستیک های بوتادین - استایرن-بوتادین کوپلیمریزه می شود.

تجربیات ویدیویی