Արոմատիկ ածխաջրածիններ (արեններ): Խտացրած բենզենոիդ ածխաջրածիններ Արոմատիկ ածխաջրածինների ածանցյալների քիմիական հատկությունները

Սրանք ցիկլային ածխաջրածիններ են՝ օղակում երեք կրկնակի խոնարհված կապերով։

Բենզոլ C 6 H 6- անուշաբույր ածխաջրածինների նախահայրը: Այն առաջին անգամ մեկուսացվել է Ֆարադեյի կողմից 1825 թվականին լուսավորող գազից։

Իր մոլեկուլում ածխածնի վեց ատոմներից յուրաքանչյուրը գտնվում է մի վիճակում sp 2 հիբրիդացումև երեք σ կապերով կապված է երկու հարևան ածխածնի և ջրածնի ատոմի հետ։ Յուրաքանչյուր զույգ π կապերի միջև կապի անկյունները հավասար են 120 0-ի:

Այսպիսով, σ կապերի կմախքը կանոնավոր վեցանկյուն է, որում ածխածնի բոլոր ատոմները և բոլոր σ կապերը C–C և C–H գտնվում են նույն հարթության վրա։

Ածխածնի բոլոր ատոմների p-էլեկտրոնները կազմում են մեկ ցիկլային π-էլեկտրոնային ամպ, որը կենտրոնացած է օղակի հարթությունից վեր և ներքև:

Բոլոր C–C կապերը բենզոլում համարժեք են, դրանց երկարությունը 0,140 նմ է, որը համապատասխանում է մեկ և կրկնակի միջանկյալ արժեքին։

Սա նշանակում է, որ բենզոլի մոլեկուլում չկան ածխածնի ատոմների միջև զուտ պարզ և կրկնակի կապեր (ինչպես գերմանացի քիմիկոս Ֆ. Կեկուլեի կողմից 1865 թվականին առաջարկված բանաձևում), բայց դրանք բոլորը հավասարեցված են (դելոկալիզացված)։

Բենզոլի հոմոլոգ շարքի ընդհանուր բանաձևը CnH2n-6(n ≥ 6):

Եթե ​​կան երկու կամ ավելի ռադիկալներ, ապա նրանց դիրքը նշվում է օղակի մեջ ածխածնի ատոմների թվերով, որոնց հետ դրանք կապված են: Օղակը համարակալված է այնպես, որ ռադիկալ թվերը նվազագույն լինեն:

Փոխարինված բենզոլների համար

R-C 6 H 4 -R"

Օգտագործվում է նաև անունների կառուցման մեկ այլ եղանակ.

օրթո- (Օ-) փոխարինիչներ օղակի հարեւան ածխածնի ատոմների վրա, 1,2-;
մետա- (մ-) փոխարինիչներ մեկ ածխածնի ատոմի միջոցով (1,3-);
զույգ-(Պ-) փոխարինիչներ (1,4-) օղակի հակառակ կողմերում:

Իզոմերիզմ ​​ասպարեզներում.

Այն որոշվում է փոխարինողների քանակով, դրանց տեղակայմամբ բենզոլային օղակում և երեքից ավելի ածխածնի ատոմ պարունակող ածխածնի կմախքի իզոմերիզմի հնարավորությամբ։

Արոմատիկ ածխաջրածնի համար C 8 H 10Կան 4 իզոմերներ՝ օրթո-, մետա- և պարա-քսիլեններ և էթիլբենզոլ:

ԱՐՈՄԱՏԻԿ ածխաջրածիններ ստանալը

Ցիկլոալկանների ջրազրկում

2. Ալկանների ջրազերծում (ջրազրկում և ցիկլացում): կատալիզատորի առկայության դեպքում

3. Ացետիլենի տրիմերացում ակտիվացված ածխածնի ավելցուկ ( Զելինսկու արձագանքը):

4. Բենզոլի ալկիլացում հալոալկաններով անջուր ալյումինի քլորիդի առկայության դեպքում կամ ալկեններ:

ՖԻԶԻԿԱԿԱՆ ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ.

Բենզոլը և նրա ամենամոտ հոմոլոգները անգույն հեղուկներ են՝ բնորոշ հոտով, 1 գ/մլ-ից պակաս խտությամբ։ Դյուրավառ. Ջրում չլուծվող, բայց ոչ բևեռային լուծիչներում շատ լուծվող: Բենզոլը և տոլուոլը թունավոր են (վնասում են երիկամները, լյարդը, ոսկրածուծը, արյունը):

Բարձրագույն արենները պինդ մարմիններ են:

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ.

Հասանելիության պատճառով ապատեղայնացված -համակարգ արենները հազվադեպ են բնութագրվում ավելացման կամ օքսիդացման ռեակցիաներով, որոնք հանգեցնում են բուրմունքի խանգարմանը: Նրանց առավել բնորոշն այն է էլեկտրոֆիլային փոխարինման ռեակցիաներ ջրածնի ատոմները կապված օղակի հետ - Ս Է.

1. ԱՐԵՆԱՆԵՐԻ ՄԻԱՑՄԱՆ ԱՐՁԱԳԱՆՔՆԵՐ

Արենները կարող են մտնել հավելման ռեակցիաների մեջ, որոնք մեծ դժվարությամբ հանգեցնում են բենզոլային օղակի անուշաբույր կառուցվածքի ոչնչացմանը։

Ա. Հիդրոգենացում. Ջրածնի ավելացումը բենզոլին և նրա հոմոլոգներին տեղի է ունենում բարձր ջերմաստիճանի և ճնշման դեպքում՝ մետաղական կատալիզատորների առկայության դեպքում:

բ. Արմատական ​​քլորացում. Բենզոլի արմատական ​​քլորացման դեպքում ստացվում է հեքսաքլորցիկլոհեքսան՝ «հեքսաքլորան» (վնասակար միջատների դեմ պայքարի միջոց):

2. ՋՐԱԾՆԻ ԱՏՈՄՆԵՐԻ ԱՐՄԱՏԱԿԱՆ ՓՈԽԱՐԻՆԱԿԱՆՈՒԹՅԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐԸ ՄԵՋ. ԿՈՂՄԻ Շղթա:

Բենզոլի հոմոլոգների դեպքում, երբ լույսի ներքո քլորին ենթարկվում կամ տաքացվում է, տեղի է ունենում ռեակցիա. արմատական ​​փոխարինում կողային շղթա:

3. Արենների օքսիդացման ռեակցիաները

Բենզոլը չի ​​օքսիդանում նույնիսկ ուժեղ օքսիդացնող նյութերի (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7 և այլն) ազդեցության տակ։ Հետեւաբար, այն հաճախ օգտագործվում է որպես իներտ լուծիչ այլ օրգանական միացությունների օքսիդացման ռեակցիաներում։

Ի տարբերություն բենզոլի, նրա հոմոլոգները բավականին հեշտությամբ օքսիդանում են։ Երբ KMnO 4-ի լուծույթը ենթարկվում է թթվային միջավայրի և տաքացվում է բենզոլային հոմոլոգների մեջ, միայն կողային շղթաներն են ենթարկվում օքսիդացման, իսկ կարբոքսիլ խումբը մնում է կողային շղթայից, իսկ մնացածը գնում է ածխածնի երկօքսիդի մեջ.

5C 6 N 5 - CH 3+6КМnO 4 +9H 2 SO 4 à5C 6 H 5 - COOH+6MnSO 4 +3K 2 SO 4 +14H 2 O

5C 6 N 5 - CH 2-CH 3+12КМnO 4 +18H 2 SO 4 à5C 6 H 5 - COOH+5CO 2+12MnSO 4 +

6K 2 SO 4 +28H 2 O

Եթե ​​օքսիդացումը տեղի է ունենում չեզոք լուծույթում, երբ ջեռուցվում է, ապա ձևավորվում է բենզոաթթվի աղ և կալիումի կարբոնատ.

C 6 H 5 - CH 2-CH 3+4KMnO 4 àC 6 H 5 – COO K+K 2 CO3+4MnO 2 +KOH+2H 2 O

4.ՓՈԽԱՐԻՆԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ ԲԵՆԶՈՆԻ ՌԻՆԳՈՒՄ

Հալոգենացում

Բենզոլի օղակում ջրածնի ատոմի փոխարինումը հալոգենով տեղի է ունենում AlCl 3, AlBr 3, FeCl 3 և այլն կատալիզատորների առկայության դեպքում.

Նիտրացիա

Բենզոլը փոխազդում է նիտրացնող խառնուրդի հետ (խտացված ազոտական ​​և ծծմբական թթուների խառնուրդ).

Ալկիլացում

Բենզոլի օղակում ջրածնի ատոմի փոխարինումը ալկիլային խմբով ( ալկիլացում) առաջանում է ազդեցության տակ ալկիլ հալոգենիդներկատալիզատորների առկայության դեպքում AlCl 3, FeBr 3 կամ ալկեններֆոսֆորաթթվի առկայության դեպքում.

Դասախոսություն 16

ՊՈԼԻՑԻԿԼԱԿԱՆ ԱՐՈՄԱՏԻԿ ԱԾԽԱԾԽԱԾԻՆՆԵՐ
Դասախոսության ուրվագիծ.

1. Բազմիցիկլիկ արոմատիկ ածխաջրածիններ՝ մեկուսացված օղակներով

1.1 Բիֆենիլ խումբ

1.2. Պոլիֆենիլմեթաններ

2. Խտացրած բենզենոիդ ածխաջրածիններ

2.1 Նաֆթալին

2.2. Անտրացին, ֆենանտրեն
1. Բազմիցիկլիկ արոմատիկ ածխաջրածիններ՝ մեկուսացված օղակներով

Գոյություն ունեն պոլիցիկլիկ արոմատիկ ածխաջրածինների (արենների) երկու խումբ՝ մի քանի բենզոլային օղակներով։

1. Ածխաջրածիններ՝ մեկուսացված օղակներով։ Դրանք ներառում են բիֆենիլ և դի- և տրիֆենիլմեթաններ:

2. Խտացրած օղակաձեւ ածխաջրածիններ կամ բենզենոիդ ածխաջրածիններ։ Դրանք ներառում են նաֆթալին, անտրացին և ֆենանտրին:

1.1. Բիֆենիլ խումբ

Սահմանում:Անուշաբույր միացությունները, որոնցում երկու (կամ ավելի) օղակներ (օղակներ) միմյանց հետ կապված են մեկ կապով, կոչվում են մեկուսացված օղակներով պոլիցիկլիկ արոմատիկ ածխաջրածիններ։

Մեկուսացված օղակներով ամենապարզ արոմատիկ ածխաջրածին միացությունը բիֆենիլն է։ Բիֆենիլ բանաձևում փոխարինողների դիրքերը նշվում են թվերով: Մի օղակում թվերը նշված չեն՝ 1, 2..... Երկրորդ օղակում թվերը նշվում են հարվածով 1, 2 և այլն.
Սխեման 1.
Բիֆենիլը T pl-ով բյուրեղային նյութ է: 70 0 C, b.p. 254 0 C, լայնորեն կիրառվում է ջերմային և քիմիական դիմադրության շնորհիվ։ Այն օգտագործվում է արդյունաբերության մեջ որպես բարձր ջերմաստիճանի հովացուցիչ նյութ: Արդյունաբերության մեջ բիֆենիլը արտադրվում է բենզոլի պիրոլիզի միջոցով.
Սխեման 2.
Պատրաստման լաբորատոր եղանակը նատրիումի կամ պղնձի ազդեցությունն է յոդոբենզոլի վրա
Սխեման 3.
Ռեակցիան հատկապես սահուն է ընթանում արիլ հալոգեններում էլեկտրոններ քաշող փոխարինիչների առկայության դեպքում, որոնք մեծացնում են հալոգենի շարժունակությունը միջուկում.

Սխեման 4.

Բիֆենիլային ամենակարևոր ածանցյալը դիամին բենզիդինն է: Այն սովորաբար ստացվում է նիտրոբենզոլը վերածելով հիդրազոբենզոլի և թթուների ազդեցության տակ վերջինիս իզոմերացման միջոցով.
Սխեման 5.

Բենզիդինը մեկնարկային նյութ է բազմաթիվ բովանդակային (ուղիղ) ներկերի արտադրության համար: Դիազոտացման ընդունակ երկու ամին խմբերի առկայությունը հնարավորություն է տալիս ստանալ խորը գույնով բիս-ազո ներկեր։ Բենզիդինից ստացված ներկանյութի օրինակ է Կոնգոյի կարմիր ցուցիչը.
Սխեման 6.
Բյուրեղային վիճակում բիֆենիլի երկու բենզոլային օղակները գտնվում են նույն հարթության մեջ: Լուծման և գազային վիճակում օղակների հարթությունների միջև անկյունը 45 0 է։ Բենզոլի օղակների շարժումը հարթությունից դուրս բացատրվում է ջրածնի ատոմների տարածական փոխազդեցությամբ 2, 2 և 6, 6 դիրքերում.
Սխեման 7.
Եթե ​​օրթո դիրքերում կան մեծ փոխարինիչներ, ապա C-C կապի շուրջ պտույտը դժվարանում է։ Եթե ​​փոխարինողները նույնը չեն, ապա համապատասխան ածանցյալները կարելի է բաժանել օպտիկական իզոմերների։ Տարածական իզոմերիզմի այս ձևը կոչվում է պտտվող օպտիկական իզոմերիզմ ​​կամ ատրոպոիզոմերիզմ։

Սխեման 8.
Բիֆենիլը շատ ավելի ակտիվ է մասնակցում էլեկտրոֆիլ արոմատիկ փոխարինման ռեակցիաներին, քան բենզոլը։ Բիֆենիլի բրոմացումը բրոմի համաչափ քանակով հանգեցնում է 4-բրոմոբոֆենիլի ձևավորմանը։ Բրոմի ավելցուկը հանգեցնում է 4,4`-դիբրոմոբոֆենիլի ձևավորմանը.
Սխեման 9.
Բիֆենիլ նիտրացումը, Friedel-Crafts-ի ացիլացումը և էլեկտրոֆիլ արոմատիկ փոխարինման այլ ռեակցիաները նույն կերպ են ընթանում:

1.2. Պոլիֆենիլմեթաններ

Սահմանում: Անուշաբույր միացություններ, որոնցում բենզոլի երկու-չորս օղակները միացված են մեկ ածխածնի ատոմին, որը գտնվում է sp 3 հիբրիդացման վիճակում։

Պոլիֆենիլմեթանի հոմոլոգ շարքի հիմնադիրը տոլուոլն է, հետևյալ միացությունը՝ դիֆենիլմեթան.

Սխեման 10.
Դի- և տրիֆենիլմեթանը պատրաստվում են բենզոլի միջոցով՝ օգտագործելով Friedel-Crafts ռեակցիան երկու եղանակով.

1. Մեթիլեն քլորիդից և քլորոֆորմից.
Սխեման 11.
2. Բենզիլ քլորիդից և բենզիլիդեն քլորիդից.
Սխեման 12..
Դիֆենիլմեթանը T pl-ով բյուրեղային նյութ է: 26-27 0 C, ունի նարնջի հոտ։

Դիֆենիլմեթանի օքսիդացումից առաջանում է բենզոֆենոն.
Սխեման 13.
Տրիֆենիլմեթանը T pl-ով բյուրեղային նյութ է: 92,5 0 C. Բենզոլով տալիս է բյուրեղային մոլեկուլային միացություն T pl. 78 0 C. Տրիֆենիլմեթանը հեշտությամբ օքսիդանում է տրիֆենիլկարբինոլի: Ջրածնի ատոմն իր մոլեկուլում հեշտությամբ փոխարինվում է մետաղներով և հալոգեններով։ Իր հերթին, տրիֆենիլկարբինոլը, երբ ենթարկվում է քլորաջրածնի, դառնում է տրիֆենիլքլորմեթան։ Տրիֆենիլքլորմեթանը վերականգնումից հետո ձևավորում է տրիֆենիլմեթան, իսկ հիդրոլիզից հետո՝ տրիֆենիլկարբինոլ.
Սխեման 14..
Տրիֆենիլմեթանի կառուցվածքը հիմք է հանդիսանում, այսպես կոչված, տրիֆենիլմեթանային ներկերի։ Ամինոտրիֆենիլմեթանները անգույն նյութեր են, դրանք կոչվում են լեյկոմիացություններ (հունարեն leukos-ից՝ սպիտակ, անգույն)։ Թթվային միջավայրում օքսիդանալիս առաջանում են գունավոր աղեր։ Այս աղերում գունային կրիչը (քրոմոֆորը) ածխածնի և ազոտի ատոմների միջև բաշխված դրական լիցքով զուգակցված իոն է։ Այս խմբի ամենավառ ներկայացուցիչը մալաքիտ կանաչն է: Այն ստացվում է Friedel-Crafts ռեակցիայի միջոցով.
Սխեման 15.
Լեյկո միացության օքսիդացման ժամանակ ազոտի ատոմի և տրիֆենիլմեթանի համակարգի ածխածնի միջև բենզոլային օղակի միջոցով ձևավորվում է խոնարհված կապերի համակարգ, որն անցել է sp 2 հիբրիդացման վիճակի։ Այս կառուցվածքը կոչվում է քինոիդ: Քինոիդ կառուցվածքի առկայությունը ապահովում է խորը, ինտենսիվ գույնի տեսքը:

Տրիֆենիլմեթանային ներկերի խումբը ներառում է լայնորեն կիրառվող ֆենոլֆթալեին ցուցիչը։ Պատրաստված է ֆենոլի և ֆտալային անհիդրիդի (ֆտալային անհիդրիդ) ռեակցիայով՝ ծծմբաթթվի առկայությամբ.

Սխեման 16.
2. Խտացրած բենզենոիդ ածխաջրածիններ
Երկու կամ ավելի բենզոլային օղակներ պարունակող ածխաջրածինները, որոնք ունեն երկու ածխածնի ատոմ, կոչվում են խտացված բենզենոիդ ածխաջրածիններ:
2.1. Նաֆթալին
Խտացրած բենզոիդ ածխաջրածիններից ամենապարզը նաֆթալինն է.
Սխեման 17.
1,4,5 և 8 դիրքերը նշանակված են «α», 2, 3,6,7 դիրքերը՝ «β»: Ըստ այդմ, նաֆթալինի համար երկու մոնոփոխարինված իզոմերների առկայություն, որոնք կոչվում են 1(α)- և 2(β)-ածանցյալներ, և տասը չփոխարինված իզոմերներ, օրինակ.
Սխեման 18.
Ստանալու մեթոդները.

Նաֆթալինի հիմնական մասը ստացվում է քարածխի խեժից։

Լաբորատոր պայմաններում նաֆթալին կարելի է ստանալ՝ բենզոլի և ացետիլենի գոլորշիները ածուխի վրայով անցնելով.
Սխեման 19.
Չորս կամ ավելի ածխածնի ատոմներից բաղկացած կողային շղթայով բենզոլի հոմոլոգների պլատինի վրա ջրազերծում.
Սխեման 20.

Ըստ դիենի սինթեզի ռեակցիայի 1,3-բուտադիենի հետ Պ- բենզոքինոն.
Սխեման 21.
Նաֆթալինի և նրա ածանցյալների ստացման հարմար լաբորատոր մեթոդը Ֆրիդել-Կրաֆթսի ռեակցիայի վրա հիմնված մեթոդն է.

Սխեման 22.
Նաֆթալինը T pl-ով բյուրեղային նյութ է: 80 0 C, բնութագրվում է բարձր անկայունությամբ:

Նաֆթալինն ավելի հեշտ է ենթարկվում էլեկտրոֆիլ փոխարինման ռեակցիաներին, քան բենզոլը։ Այս դեպքում առաջին փոխարինողը գրեթե միշտ դառնում է α-դիրքում, քանի որ այս դեպքում ձևավորվում է էներգետիկորեն ավելի բարենպաստ σ-կոմպլեքս, քան β դիրքում փոխարինելիս։ Առաջին դեպքում σ-համալիրը կայունանում է էլեկտրոնի խտության վերաբաշխմամբ՝ առանց երկրորդ օղակի բուրմունքը խախտելու, երկրորդ դեպքում նման կայունացում հնարավոր չէ.
Սխեման 23.
Նաֆթալինում էլեկտրոֆիլ փոխարինող ռեակցիաների մի շարք.
Սխեման 24.

Էլեկտրաֆիլ նյութի մուտքը β դիրքի մեջ նկատվում է ավելի քիչ հաճախ։ Որպես կանոն, դա տեղի է ունենում կոնկրետ պայմաններում: Մասնավորապես, նաֆթալինի սուլֆոնացումը 60 0 C ջերմաստիճանում ընթանում է որպես կինետիկորեն վերահսկվող գործընթաց՝ գերակշռող 1-նավթալին սուլֆոնաթթվի ձևավորմամբ: Նաֆթալինի սուլֆոնացումը 160 0 C ջերմաստիճանում ընթանում է որպես թերմոդինամիկորեն վերահսկվող գործընթաց և հանգեցնում է 2-նաֆթալին սուլֆոնաթթվի ձևավորմանը.

Սխեման 25.
Երկրորդ փոխարինիչի նաֆթալինային համակարգ մուտք գործելու վայրը որոշվում է.

1. արդեն գոյություն ունեցող փոխարինողի կողմնորոշիչ ազդեցություն.

2. α և β դիրքերի ռեակտիվության տարբերությունները:

Այս դեպքում բավարարվում են հետևյալ պայմանները.

1. Եթե նաֆթալինի օղակներից մեկն ունի առաջին տեսակի փոխարինող, ապա նոր փոխարինողը մտնում է նույն օղակը: Առաջին տեսակի փոխարինողը 1(α)-տարածությունում ուղղորդում է երկրորդ փոխարինողին, հիմնականում 4(-ում. զույգ)-դիրք. Իզոմեր երկրորդ փոխարինողով 2-ում ( օրթո) - դիրքը ձևավորվում է փոքր քանակությամբ, օրինակ.
Սխեման 26.
Նաֆթալինի մոլեկուլում տեղակայված էլեկտրոնները հանող փոխարինիչները հարձակումն ուղղում են 5-րդ և 8-րդ դիրքերում գտնվող մեկ այլ օղակի վրա.

Սխեման 27.

Սխեման 28.

Նաֆթալինի օքսիդացումը մթնոլորտային թթվածնով, օգտագործելով վանադիումի պենտօքսիդը որպես կատալիզատոր, հանգեցնում է ֆտալային անհիդրիդի ձևավորմանը.

Սխեման 29.

Նաֆթալինը կարող է կրճատվել տարբեր վերականգնող նյութերի ազդեցությամբ՝ 1, 2 կամ 5 մոլ ջրածնի ավելացմամբ.
Սխեման 30.
2.2. Անտրացին, ֆենանտրեն

Նաֆթալինից ևս մեկ օղակ աճեցնելով՝ կարելի է ստանալ երկու իզոմեր ածխաջրածիններ՝ անտրացեն և ֆենանտրեն.
Սխեման 31..
1, 4, 5 և 8 դիրքերը նշանակված են «α», 2, 3, 6 և 7 դիրքերը՝ «β», 9 և 10 դիրքերը՝ «γ» կամ «meso»՝ միջին դիրքը:
Ստանալու մեթոդները.

Անտրացինի հիմնական մասը ստացվում է քարածխի խեժից։

Լաբորատոր պայմաններում անտրացինը ստացվում է Friedel-Crafts ռեակցիայի միջոցով բենզոլից կամ տետրաբրոմոեթանից.
Սխեման 32.
կամ ֆտալային անհիդրիդով ռեակցիայի միջոցով.

Սխեման 33.

Ռեակցիայի առաջին փուլի արդյունքում ստացվում է անտրաքինոն, որը հեշտությամբ վերածվում է անտրացենի, օրինակ՝ նատրիումի բորոհիդրիդով։

Օգտագործվում է նաև Ֆիթիգի ռեակցիան, որով երկու մոլեկուլից ստացվում է անտրացենի մոլեկուլ. օրթո-բրոմբենզիլ բրոմիդ.
Սխեման 34.
Հատկություններ:

Անտրացինը T pl-ով բյուրեղային նյութ է: 213 0 C. Անտրացինի բոլոր երեք բենզոլային օղակները գտնվում են նույն հարթության մեջ:

Անտրացենը հեշտությամբ ավելացնում է ջրածին, բրոմ և մալեյնային անհիդրիդ 9 և 10 դիրքերին.
Սխեման 35.
Բրոմի ավելացման արտադրանքը հեշտությամբ կորցնում է ջրածնի բրոմը՝ ձևավորելով 9-բրոմմանտրացեն:

Օքսիդացնող նյութերի ազդեցության տակ անտրացենը հեշտությամբ օքսիդացվում է անտրաքինոնի.
Սխեման 36.
Ֆենանտրենը, ինչպես անտրացինը, քարածխի խեժի բաղադրիչն է։

Ինչպես անտրացինը, ֆենանտրենը ավելացնում է ջրածին և բրոմ 9 և 10 դիրքերին.
Սխեման 37.
Օքսիդացնող նյութերի ազդեցությամբ ֆենանտրենը հեշտությամբ օքսիդանում է ֆենանտրենկինոնի, որը հետագայում օքսիդանում է մինչև 2,2'-բիֆենաթթու.
Սխեման 36.

Դասախոսության ցուցադրական նյութ

Սխեման 1. Բիֆենիլի կառուցվածքային բանաձևը և բիֆենիլի մոլեկուլում փոխարինողների դիրքի նշանակման կարգը:

Սխեման 2. Բենզոլի պիրոլիզի միջոցով բիֆենիլի սինթեզի սխեման.

Սխեման 3. Յոդոբենզոլից բիֆենիլի սինթեզի սխեմա.

Սխեման 4. Ուլմանի ռեակցիայի օգտագործմամբ բիֆենիլի սինթեզի սխեման:

Սխեման 5.Բենզիդինի սինթեզի սխեմա.

Սխեման 6.Կոնգոյի ցուցիչը կարմիր է։

Սխեման 7. Ջրածնի ատոմների ստերիկ փոխազդեցությունների սխեման օրթո- և օրթո-ում- դրույթներ.

Սխեման 8. Պտտվող օպտիկական իզոմերներ.

Սխեման 9. Էլեկտրաֆիլային փոխարինման ռեակցիայի սխեման.

Հետևյալ միացությունը դիֆենիլմեթանն է.

Սխեման 10.Պոլիֆենիլմեթաններ.

Սխեման 11.Դի– և տրիֆենիլմեթանի, մեթիլեն քլորիդի և քլորոֆորմի սինթեզի սխեման։

Սխեման 12.Դի- և տրիֆենիլմեթանի, բենզիլքլորիդի և բենզիլիդենի քլորիդի սինթեզի սխեմա:

Սխեման 13.Դիֆենիլմեթանի օքսիդացման սխեմա.

Սխեման 14.Տրիֆենիլմեթանի ածանցյալների հետ կապված ռեակցիաներ:


Սխեման 15.Մալաքիտի կանաչ ներկի սինթեզի սխեմա.

Սխեման 16.Ֆենոլֆթալեինի ցուցիչի սինթեզի սխեմա.

Սխեման 17.Նավթալինի մոլեկուլի կառուցվածքը և դիրքի նշանակումը:

Սխեման 18.Նաֆթալինի ածանցյալներ.
Ստանալու մեթոդները.

ԲՈԼԻՑԻԿԼԱԿԱՆ ԱՐՈՄԱՏԻԿ ԱԾԽԱԾԽԱԾԱԾԻՆՆԵՐ՝ մեկուսացված ցիկլերով

Բազմաթիվ բենզոլային օղակներով արոմատիկ ածխաջրածինները բաժանվում են.

1. Ածխաջրածիններ՝ չխտացված ցիկլերով։ Դրանք ներառում են բիֆենիլ և դի- և տրիֆենիլմեթաններ:

2. Ածխաջրածիններ խտացված ցիկլերով: Դրանք ներառում են նաֆթալին, անտրացին և ֆենանտրին:

Բիֆենիլ խումբ

Սահմանում: Անուշաբույր միացությունները, որոնցում երկու (կամ ավելի) օղակներ (օղակներ) միմյանց հետ կապված են մեկ կապով, կոչվում են մեկուսացված օղակներով պոլիցիկլիկ արոմատիկ ածխաջրածիններ։

Բիֆենիլը համարվում է որպես օրինակ.

Արդյունաբերության մեջ բիֆենիլը արտադրվում է բենզոլի պիրոլիզի միջոցով.

Պատրաստման լաբորատոր մեթոդը նատրիումի կամ պղնձի ազդեցությունն է յոդոբենզոլի վրա կամ արիլ հալոգեններում էլեկտրոն քաշող փոխարինիչների առկայության դեպքում, որոնք մեծացնում են հալոգենի շարժունակությունը միջուկում.

Բիֆենիլը T pl-ով բյուրեղային նյութ է: 70 0 C, b.p. 254 0 C. Ջերմոդինամիկորեն կայուն: Այն օգտագործվում է արդյունաբերության մեջ որպես բարձր ջերմաստիճանի հովացուցիչ նյութ:

Բիֆենիլը շատ ավելի ակտիվ է մասնակցում էլեկտրոֆիլ արոմատիկ փոխարինման ռեակցիաներին, քան բենզոլը։ Բիֆենիլի բրոմացումը բրոմի համաչափ քանակով հանգեցնում է 4-բրոմոբոֆենիլի ձևավորմանը։ Բրոմի ավելցուկը հանգեցնում է 4,4`-դիբրոմոբոֆենիլի ձևավորմանը.

Բիֆենիլ նիտրացիայի, Friedel-Crafts acelation-ի և այլ էլեկտրոֆիլ արոմատիկ փոխարինման ռեակցիաները նույն կերպ են ընթանում։

Պոլիֆենիլմեթաններ

Սահմանում: Անուշաբույր միացություններ, որոնցում բենզոլի երկու-չորս օղակները միացված են մեկ ածխածնի ատոմին, որը գտնվում է sp 3 հիբրիդացման վիճակում։

Պոլիֆենիլմեթանի հոմոլոգ շարքի հիմնադիրը տոլուոլն է, հետևյալ միացությունը՝ դիֆենիլմեթան.

Դի- և տրիֆենիլմեթանը պատրաստվում են բենզոլի միջոցով՝ օգտագործելով Friedel-Crafts ռեակցիան երկու եղանակով.

1. Մեթիլեն քլորիդից և քլորոֆորմից.

2. Բենզիլ քլորիդից և բենզիլիդեն քլորիդից.

Դիֆենիլմեթանը T pl-ով բյուրեղային նյութ է: 26-27 0 C, ունի նարնջի հոտ։

Դիֆենիլմեթանի օքսիդացումից առաջանում է բենզոֆենոն.

Տրիֆենիլմեթանի կառուցվածքը հիմք է հանդիսանում, այսպես կոչված, տրիֆենիլմեթանային ներկերի.

1. Մալաքիտ կանաչը (զելենկա) ստացվում է Ֆրիդել-Կրաֆթսի ռեակցիայի միջոցով.

2. Ֆենոլֆտալեին.

Պատրաստված է ֆենոլի և ֆտալային անհիդրիդի (ֆտալային անհիդրիդ) ռեակցիայով՝ ծծմբաթթվի առկայությամբ.

ԽՏԱՑՎԱԾ ԲԵՆԶՈԻԴ ԱԾԽԱՋՐԱԾԻՆՆԵՐ

Երկու կամ ավելի բենզոլային օղակներ պարունակող ածխաջրածինները, որոնք ունեն երկու ածխածնի ատոմ, կոչվում են խտացված բենզենոիդ ածխաջրածիններ:

Նաֆթալին

Խտացրած բենզոիդ ածխաջրածիններից ամենապարզը նաֆթալինն է.

1,4,5 և 8 դիրքերը նշանակված են «α», 2, 3,6,7 դիրքերը՝ «β»:

Ստանալու մեթոդները.

Նաֆթալինի հիմնական մասը ստացվում է քարածխի խեժից։

Լաբորատոր պայմաններում նաֆթալին կարելի է ստանալ՝ բենզոլի և ացետիլենի գոլորշիները ածուխի վրայով անցնելով.

Չորս կամ ավելի ածխածնի ատոմներից բաղկացած կողային շղթայով բենզոլի հոմոլոգների պլատինի վրա ջրազերծում.

Ըստ դիենի սինթեզի ռեակցիայի 1,3-բուտադիենի հետ Պ- բենզոքինոն.

Նաֆթալինը T pl-ով բյուրեղային նյութ է: 80 0 C, բնութագրվում է բարձր անկայունությամբ:

Նաֆթալինն ավելի հեշտ է ենթարկվում էլեկտրոֆիլ փոխարինման ռեակցիաներին, քան բենզոլը։ Այս դեպքում առաջին փոխարինողը գրեթե միշտ դառնում է α-դիրքում.

Էլեկտրաֆիլ նյութի մուտքը β դիրքի մեջ նկատվում է ավելի քիչ հաճախ։ Որպես կանոն, դա տեղի է ունենում կոնկրետ պայմաններում: Մասնավորապես, նաֆթալինի սուլֆոնացումը 60 0 C ջերմաստիճանում ընթանում է որպես կինետիկորեն վերահսկվող գործընթաց՝ գերակշռող 1-նավթալին սուլֆոնաթթվի ձևավորմամբ: Նաֆթալինի սուլֆոնացումը 160 0 C ջերմաստիճանում ընթանում է որպես թերմոդինամիկորեն վերահսկվող գործընթաց և հանգեցնում է 2-նաֆթալին սուլֆոնաթթվի ձևավորմանը.

Երբ երկրորդ փոխարինիչը ներմուծվում է նաֆթալինի մոլեկուլ, կողմնորոշումը որոշվում է նրանում արդեն առկա փոխարինողի բնույթով: Նաֆթալինի մոլեկուլում հայտնաբերված էլեկտրոն նվիրաբերող փոխարինիչներն ուղղում են հարձակումը նույն օղակի վրա՝ 2-րդ և 4-րդ դիրքերում:

Ս.Յու. Էլիսեեւը

Արոմատիկ ածխաջրածինների հայեցակարգը, դրանց կիրառումը, ֆիզիկաքիմիական և հրդեհային և պայթյունավտանգ հատկությունները:

Բենզոլի մոլեկուլի կառուցվածքի ժամանակակից ըմբռնումը: Բենզոլի հոմոլոգ շարք, նոմենկլատուրա, իզոմերիզմ։ Արենների թունավորություն.

Հիմնական քիմիական ռեակցիաներ.

փոխարինումներ (հալոգենացում, նիտրացում, սուլֆոնացում, ալկիլացում)

ավելացում (ջրածին և հալոգեններ);

օքսիդացում (թերի օքսիդացում, այրման գործընթացի առանձնահատկություններ, ուժեղ օքսիդացնող նյութերի հետ շփման ժամանակ ինքնաբուխ այրման միտում);

Բենզոլային ռինգում փոխարինման կանոններ. Առաջին և երկրորդ շարքի պատգամավորներ.

Արոմատիկ ածխաջրածինների արտադրության արդյունաբերական մեթոդներ.

Հիմնական անուշաբույր ածխաջրածինների համառոտ բնութագրերը՝ տոլուոլ, բենզոլ, քսիլեն, էթիլբենզոլ, իզոպրոպիլբենզոլ, ստիրոլ և այլն։

Արոմատիկ շարքի նիտրոմիացություններ, նիտրոբենզոլի, տոլուոլի ֆիզիկաքիմիական և հրդեհավտանգավոր հատկություններ։ Ռեակցիաները դրանց արտադրության համար:

Անուշաբույր ամիններ՝ նոմենկլատուրա, իզոմերիզմ, պատրաստման եղանակներ, առանձին ներկայացուցիչներ (անիլին, դիֆենիլամին, դիմեթիլանիլին)։

Արոմատիկ ածխաջրածիններ (արեններ)

Արոմատիկ միացությունները սովորաբար կոչվում են կարբոցիկլային միացություններ, որոնց մոլեկուլներն ունեն ածխածնի վեց ատոմներից բաղկացած հատուկ ցիկլային խումբ՝ բենզոլի օղակ։ Նման խումբ պարունակող ամենապարզ նյութը ածխաջրածնային բենզոլն է. Այս տեսակի մյուս բոլոր անուշաբույր միացությունները համարվում են բենզոլի ածանցյալներ:

Արոմատիկ միացություններում բենզոլային օղակի առկայության պատճառով որոշ հատկություններով դրանք զգալիորեն տարբերվում են հագեցած և չհագեցած ալիցիկլիկ միացություններից, ինչպես նաև բաց շղթայական միացություններից։ Անուշաբույր նյութերի տարբերակիչ հատկությունները դրանցում բենզոլային օղակի առկայության պատճառով սովորաբար կոչվում են անուշաբույր հատկություններ, իսկ բենզոլի օղակը, համապատասխանաբար, անուշաբույր օղակ է:

Հարկ է նշել, որ հենց «արոմատիկ միացություններ» անվանումն այլևս չունի իր սկզբնական ուղղակի նշանակությունը։ Բենզոլի առաջին ուսումնասիրված ածանցյալները անվանվել են այսպես, քանի որ դրանք ունեին բուրմունք կամ մեկուսացված էին բնական անուշաբույր նյութերից: Ներկայումս արոմատիկ միացությունները ներառում են բազմաթիվ նյութեր, որոնք ունեն տհաճ հոտ կամ ընդհանրապես հոտ չունեն, եթե դրանց մոլեկուլը պարունակում է հարթ օղակ (4n + 2) ընդհանրացված էլեկտրոններով, որտեղ n-ը կարող է ընդունել 0, 1, 2, 3 և այլն արժեքներ։ .d., - Հյուկելի կանոն.

Բենզոլային շարքի անուշաբույր ածխաջրածիններ.

Արոմատիկ ածխաջրածինների առաջին ներկայացուցիչը՝ բենզոլը, ունի C6H6 բաղադրություն։ Այս նյութը հայտնաբերվել է M. Faraday-ի կողմից 1825 թվականին հեղուկի մեջ, որը առաջացել է այսպես կոչված սեղմման կամ սառեցման արդյունքում: լուսավորող գազ, որը ստացվում է ածխի չոր թորումից։ Հետագայում բենզոլը հայտնաբերվել է (Ա. Հոֆման, 1845) ածխի չոր թորման մեկ այլ արտադրանքում՝ քարածխի խեժում։ Պարզվեց, որ այն շատ արժեքավոր նյութ է և լայն կիրառություն է գտել։ Այնուհետև պարզվեց, որ շատ օրգանական միացություններ բենզոլի ածանցյալներ են:

Բենզոլի կառուցվածքը.

Երկար ժամանակ բենզոլի քիմիական բնույթի և կառուցվածքի հարցը մնում էր անհասկանալի։ Թվում է, թե դա շատ չհագեցած միացություն է։ Չէ՞ որ նրա C6H6 բաղադրությունը ածխածնի և ջրածնի ատոմների հարաբերակցությամբ համապատասխանում է CnH2n-6 բանաձևին, մինչդեռ ածխածնի ատոմների քանակին համապատասխանող հագեցած ածխաջրածնային հեքսանն ունի C6H14 բաղադրություն և համապատասխանում է CnH2n+2 բանաձևին։ Այնուամենայնիվ, բենզոլը չի ​​տալիս չհագեցած միացություններին բնորոշ ռեակցիաներ. այն, օրինակ, չի տալիս բրոմ ջուր և KMnO4 լուծույթ, այսինքն. նորմալ պայմաններում այն ​​հակված չէ հավելումների ռեակցիաներին և չի օքսիդանում։ Ընդհակառակը, բենզոլը, կատալիզատորների առկայության դեպքում, ենթարկվում է հագեցած ածխաջրածիններին բնորոշ փոխարինման ռեակցիաների, օրինակ՝ հալոգեններով.

C6H6 + Cl2 ® C6H5Cl + HCl

Պարզվեց, սակայն, որ որոշակի պայմաններում բենզոլը կարող է ենթարկվել նաև ավելացման ռեակցիաների։ Այնտեղ կատալիզատորների առկայության դեպքում այն ​​հիդրոգենացվում է՝ ավելացնելով ջրածնի 6 ատոմ.

C6H6 + 3H2 ® C6H12

Լույսի ազդեցության տակ բենզոլը դանդաղորեն ավելացնում է 6 հալոգենի ատոմ.

C6H6 + 3Cl2 ® C6H6Cl6

Հնարավոր են նաև մի քանի այլ ավելացման ռեակցիաներ, բայց դրանք բոլորն էլ դժվարությամբ են ընթանում և շատ անգամ ավելի քիչ ակտիվ են, քան բաց թիրախ ունեցող նյութերում կամ ալիցիկլիկ միացություններում կրկնակի կապերի ավելացումը:

Ավելին, պարզվել է, որ C6H5X մոնոփոխարինված բենզոլի ածանցյալները չունեն իզոմերներ: Սա ցույց տվեց, որ ջրածնի և ածխածնի բոլոր ատոմները նրա մոլեկուլում համարժեք են դիրքով, ինչը նույնպես երկար ժամանակ հնարավոր չէր բացատրել:

Նա առաջին անգամ առաջարկել է բենզոլի կառուցվածքի բանաձեւը 1865 թվականին։ Գերմանացի քիմիկոս Ավգուստ Կեկուլեն. Նա առաջարկեց, որ բենզոլի 6 ածխածնի ատոմները կազմում են օղակ, որոնք միմյանց հետ կապված են փոփոխական մեկ և կրկնակի կապերով, և բացի այդ, նրանցից յուրաքանչյուրը կապված է մեկ ջրածնի ատոմի հետ. CH CH CH CH CH CH Կեկուլեն առաջարկել է, որ կրկնակի կապերը. բենզոլում ոչ անշարժ; ըստ նրա պատկերացումների՝ դրանք անընդհատ շարժվում են (տատանվում) ռինգում, որը կարելի է ներկայացնել գծապատկերով՝ CH (I) CH (II) I և II բանաձևերը, ըստ Կեկուլեի՝ CH CH CH CH լիովին համարժեք են և ընդամենը ½½<=>½½-ն արտահայտում է բենզոլի մոլեկուլի միացության 2 փոխադարձ CH CH CH CH փուլեր: CH CH

Կեկուլեն այս եզրակացությանը հանգեց այն հիմքի վրա, որ եթե բենզոլում կրկնակի կապերի դիրքը ֆիքսված լիներ, ապա նրա դիփոխարինված ածանցյալները՝ C6H4X2, փոխարինողներով հարակից ածխածինների մոտ, պետք է գոյություն ունենային իզոմերների տեսքով՝ հիմնված միայնակ և կրկնակի կապերի դիրքի վրա.

½ (III) ½ (IV)

C C

NS S-X NS S-X

½½½<=>½½½

Կեկուլեի բանաձեւը լայն տարածում է գտել. Այն համապատասխանում է ածխածնի քառավալենտության հայեցակարգին և բացատրում է բենզոլում ջրածնի ատոմների համարժեքությունը։ Վերջինիս մեջ վեց անդամանոց ցիկլի առկայությունը ապացուցված է. Մասնավորապես, դա հաստատվում է այն փաստով, որ ջրածնացման ժամանակ բենզոլը ձևավորում է ցիկլոհեքսան, իր հերթին ցիկլոհեքսանը ջրազրկման միջոցով վերածվում է բենզոլի։

Այնուամենայնիվ, Կեկուլեի բանաձեւն ունի զգալի թերություններ. Ենթադրելով, որ բենզոլն ունի երեք կրկնակի կապ, նա չի կարող բացատրել, թե ինչու այս դեպքում բենզոլը գրեթե չի մտնում հավելման ռեակցիաների մեջ և դիմացկուն է օքսիդացնող նյութերի նկատմամբ, այսինքն. չի ցուցադրում չհագեցած միացությունների հատկությունները.

Բենզոլի ուսումնասիրությունը՝ օգտագործելով վերջին մեթոդները, ցույց է տալիս, որ նրա մոլեկուլում չկան ածխածնի ատոմների միջև ոչ սովորական միայնակ, ոչ էլ սովորական կրկնակի կապեր։ Օրինակ՝ ռենտգենյան ճառագայթների միջոցով արոմատիկ միացությունների ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ բենզոլում գտնվող 6 ածխածնի ատոմները, որոնք օղակ են կազմում, գտնվում են նույն հարթության մեջ՝ կանոնավոր վեցանկյան գագաթներում, և դրանց կենտրոնները գտնվում են միմյանցից հավասար հեռավորության վրա՝ կազմելով 1.40 A. Այս հեռավորությունները փոքր են, քան մեկ կապով միացված ածխածնի ատոմների կենտրոնների միջև եղած հեռավորությունները (1.54 Ա) և ավելի մեծ են, քան կրկնակի կապով (1.34 Ա): Այսպիսով, բենզոլում ածխածնի ատոմները միացված են հատուկ, համարժեք կապերի միջոցով, որոնք կոչվում էին արոմատիկ կապեր։ Նրանք իրենց բնույթով տարբերվում են կրկնակի և միայնակ կապերից. դրանց առկայությունը որոշում է բենզոլի բնորոշ հատկությունները: Ժամանակակից էլեկտրոնային հասկացությունների տեսանկյունից արոմատիկ կապերի բնույթը բացատրվում է այսպես.