არომატული ნახშირწყალბადები (არენები). შედედებული ბენზენოიდური ნახშირწყალბადები არომატული ნახშირწყალბადების წარმოებულები ქიმიური თვისებები

ეს არის ციკლური ნახშირწყალბადები რგოლში სამი ორმაგი კონიუგირებული ბმით.

ბენზოლი C 6 H 6- არომატული ნახშირწყალბადების წინაპარი. ის პირველად ფარადეის მიერ 1825 წელს იზოლირებული იქნა გაზის განათებისგან.

მის მოლეკულაში ნახშირბადის ექვსი ატომიდან თითოეული იმყოფება მდგომარეობაში sp 2 ჰიბრიდიზაციადა დაკავშირებულია ორ მეზობელ ნახშირბადის ატომთან და წყალბადის ატომთან სამი σ ბმით. ბმის კუთხეები π ბკავშირის თითოეულ წყვილს შორის უდრის 120 0-ს.

ამრიგად, σ ობლიგაციების ჩონჩხი არის რეგულარული ექვსკუთხედი, რომელშიც ნახშირბადის ყველა ატომი და ყველა σ ბმა C–C და C–H დევს ერთ სიბრტყეში.

ნახშირბადის ყველა ატომის p-ელექტრონები ქმნიან ერთ ციკლურ π-ელექტრონულ ღრუბელს, რომელიც კონცენტრირებულია რგოლის სიბრტყის ზემოთ და ქვემოთ.

ყველა C–C ბმა ბენზოლში არის ექვივალენტური, მათი სიგრძეა 0,140 ნმ, რაც შეესაბამება შუალედურ მნიშვნელობას ერთსა და ორმაგს შორის.

ეს ნიშნავს, რომ ბენზოლის მოლეკულაში არ არსებობს წმინდად მარტივი და ორმაგი ბმები ნახშირბადის ატომებს შორის (როგორც გერმანელი ქიმიკოსის ფ. კეკულეს მიერ შემოთავაზებული ფორმულა 1865 წელს), მაგრამ ისინი ყველა გასწორებულია (დელოკალიზებული).

ბენზოლის ჰომოლოგიური სერიის ზოგადი ფორმულა CnH2n-6(n ≥ 6).

თუ არსებობს ორი ან მეტი რადიკალი, მათი პოზიცია მითითებულია ნახშირბადის ატომების რიცხვით რგოლში, რომლებთანაც ისინი მიბმულია. რგოლი დანომრილია ისე, რომ რადიკალური რიცხვები მინიმალური იყოს.

შემცვლელი ბენზოლებისთვის

R-C 6 H 4 -R"

ასევე გამოიყენება სახელების აგების სხვა გზა:

ორთო- (ო-) შემცვლელები რგოლის მეზობელ ნახშირბადის ატომებზე, 1,2-;
მეტა- (მ-) შემცვლელები ერთი ნახშირბადის ატომის მეშვეობით (1,3-);
წყვილი-(პ-) შემცვლელები (1,4-) რგოლის მოპირდაპირე მხარეს.

იზომერიზმი არენებზე.

იგი განისაზღვრება შემცვლელების რაოდენობით, მათი მდებარეობით ბენზოლის რგოლში და ნახშირბადის ჩონჩხის იზომერიზმის შესაძლებლობით შემცვლელებში, რომლებიც შეიცავს სამზე მეტი ნახშირბადის ატომს.

არომატული ნახშირწყალბადისთვის C 8 H 10არსებობს 4 იზომერი: ორთო-, მეტა- და პარა-ქსილენები და ეთილბენზოლი.

არომატული ნახშირწყალბადების მიღება

ციკლოალკანების დეჰიდროგენაცია

2. ალკანების დეჰიდროციკლიზაცია (დეჰიდროგენიზაცია და ციკლიზაცია). კატალიზატორის თანდასწრებით

3. აცეტილენის ტრიმერიზაცია გააქტიურებულ ნახშირბადზე ( ზელინსკის რეაქცია):

4.ბენზოლის ალკილაცია ჰალოალკანებით უწყლო ალუმინის ქლორიდის არსებობისას ან ალკენები:

ფიზიკური თვისებები.

ბენზოლი და მისი უახლოესი ჰომოლოგები არის უფერო სითხეები დამახასიათებელი სუნით, 1 გ/მლ-ზე ნაკლები სიმკვრივით. აალებადი. წყალში უხსნადი, მაგრამ ძალიან ხსნადი არაპოლარულ გამხსნელებში. ბენზოლი და ტოლუოლი შხამიანია (აზიანებს თირკმელებს, ღვიძლს, ძვლის ტვინს, სისხლს).

უმაღლესი არენები არის მყარი.

ქიმიური თვისებები.

ხელმისაწვდომობის გამო დელოკალიზებული -სისტემა არენებს იშვიათად ახასიათებთ დამატების ან დაჟანგვის რეაქციები, რაც იწვევს არომატულობის დარღვევას. მათთვის ყველაზე დამახასიათებელია ელექტროფილური ჩანაცვლების რეაქციები რგოლთან დაკავშირებული წყალბადის ატომები - ს ე.

1. არენების შეერთების რეაქციები

არენებს შეუძლიათ შევიდნენ დამატებით რეაქციებში, რაც იწვევს ბენზოლის რგოლის არომატული სტრუქტურის განადგურებას დიდი სირთულეებით.

ა. ჰიდროგენიზაცია. წყალბადის დამატება ბენზოლში და მის ჰომოლოგებში ხდება ამაღლებულ ტემპერატურასა და წნევაზე მეტალის კატალიზატორების თანდასწრებით.

ბ. რადიკალური ქლორირება. როდესაც ბენზოლი რადიკალურად ქლორირებულია, მიიღება ჰექსაქლოროციკლოჰექსანი - "ჰექსაქლორანი" (მავნე მწერებთან ბრძოლის საშუალება).

2. წყალბადის ატომების რადიკალური ჩანაცვლების რეაქციები გვერდითი ჯაჭვი:

ბენზოლის ჰომოლოგების შემთხვევაში, ქლორის ზემოქმედებისას შუქზე ან გაცხელებისას, ხდება რეაქცია. რადიკალური ჩანაცვლება გვერდითი ჯაჭვი:

3. არენების ჟანგვის რეაქციები

ბენზოლი არ იჟანგება ძლიერი ჟანგვის აგენტების გავლენის ქვეშაც კი (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7 და სხვ.). ამიტომ, ის ხშირად გამოიყენება როგორც ინერტული გამხსნელი სხვა ორგანული ნაერთების ჟანგვის რეაქციებში.

ბენზოლისგან განსხვავებით, მისი ჰომოლოგები საკმაოდ ადვილად იჟანგება. როდესაც KMnO 4-ის ხსნარი ექვემდებარება მჟავე გარემოს და თბება ბენზოლის ჰომოლოგებში, მხოლოდ გვერდითი ჯაჭვები განიცდის დაჟანგვას, ხოლო კარბოქსილის ჯგუფი რჩება გვერდითი ჯაჭვიდან, ხოლო დანარჩენი გადადის ნახშირორჟანგში:

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

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 +28 H 2 O

თუ დაჟანგვა ხდება ნეიტრალურ ხსნარში გაცხელებისას, მაშინ წარმოიქმნება ბენზოის მჟავას მარილი და კალიუმის კარბონატი:

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

4. ჩანაცვლების რეაქციები ბენზოლის რგოლში

ჰალოგენაცია

ბენზოლის რგოლში წყალბადის ატომის ჩანაცვლება ჰალოგენით ხდება კატალიზატორების AlCl 3, AlBr 3, FeCl 3 და ა.შ.

ნიტრაცია

ბენზოლი რეაგირებს ნიტრატირებულ ნარევთან (კონცენტრირებული აზოტის და გოგირდის მჟავების ნარევი):

ალკილაცია

წყალბადის ატომის ჩანაცვლება ბენზოლის რგოლში ალკილის ჯგუფით ( ალკილაცია) ხდება გავლენის ქვეშ ალკილის ჰალოიდებიკატალიზატორების თანდასწრებით AlCl 3, FeBr 3 ან ალკენებიფოსფორის მჟავის თანდასწრებით:

ლექცია 16

პოლიციკლური არომატული ნახშირწყალბადები
ლექციის მონახაზი.

1. პოლიციკლური არომატული ნახშირწყალბადები იზოლირებული რგოლებით

1.1 ბიფენილის ჯგუფი

1.2. პოლიფენილმეთანები

2. შედედებული ბენზენოიდური ნახშირწყალბადები

2.1 ნაფთალინი

2.2. ანტრაცენი, ფენანთრენი
1. პოლიციკლური არომატული ნახშირწყალბადები იზოლირებული რგოლებით

არსებობს პოლიციკლური არომატული ნახშირწყალბადების (არენები) ორი ჯგუფი რამდენიმე ბენზოლის რგოლებით.

1. ნახშირწყალბადები იზოლირებული რგოლებით. მათ შორისაა ბიფენილი და დი- და ტრიფენილმეთანები.

2. შედედებული რგოლის ნახშირწყალბადები ან ბენზოლოიდური ნახშირწყალბადები. მათ შორისაა ნაფტალინი, ანტრაცენი და ფენანთრენი.

1.1. ბიფენილის ჯგუფი

განმარტება:არომატულ ნაერთებს, რომლებშიც ორი (ან მეტი) რგოლი (რგოლი) ერთმანეთთან არის დაკავშირებული ერთი ბმით, ეწოდება პოლიციკლური არომატული ნახშირწყალბადები იზოლირებული რგოლებით.

უმარტივესი არომატული ნახშირწყალბადის ნაერთი იზოლირებული რგოლებით არის ბიფენილი. ბიფენილის ფორმულაში შემცვლელების პოზიციები მითითებულია რიცხვებით. ერთ რგოლში რიცხვები არ არის მონიშნული: 1, 2..... მეორე რგოლში რიცხვები აღინიშნება შტრიხით 1, 2 და ა.შ.:
სქემა 1.
ბიფენილი არის კრისტალური ნივთიერება T pl. 70 0 C, ბ.წ. 254 0 C, ფართოდ გამოიყენება თერმული და ქიმიური წინააღმდეგობის გამო. იგი გამოიყენება ინდუსტრიაში, როგორც მაღალი ტემპერატურის გამაგრილებელი. ინდუსტრიაში, ბიფენილი იწარმოება ბენზოლის პიროლიზით:
სქემა 2.
მომზადების ლაბორატორიული მეთოდია ნატრიუმის ან სპილენძის მოქმედება იოდობენზოლზე
სქემა 3.
რეაქცია განსაკუთრებით შეუფერხებლად მიმდინარეობს არილის ჰალოგენებში ელექტრონის ამომყვანი შემცვლელების არსებობისას, რომლებიც ზრდის ჰალოგენის მობილობას ბირთვში:

სქემა 4.

ბიფენილის ყველაზე მნიშვნელოვანი წარმოებული არის დიამინ ბენზიდინი. ჩვეულებრივ მიიღება ნიტრობენზოლის ჰიდრაზობენზოლამდე შეყვანით და ამ უკანასკნელის იზომერიზაციით მჟავების გავლენის ქვეშ:
სქემა 5.

ბენზიდინი არის საწყისი მასალა მრავალი არსებითი (პირდაპირი) საღებავის წარმოებისთვის. დიაზოტიზაციის უნარის მქონე ორი ამინო ჯგუფის არსებობა შესაძლებელს ხდის ღრმა ფერის მქონე ბის-აზო საღებავების მიღებას. ბენზიდინისგან მიღებული საღებავის მაგალითია კონგოს წითელი მაჩვენებელი:
სქემა 6.
კრისტალურ მდგომარეობაში, ბიფენილის ორივე ბენზოლის რგოლი ერთ სიბრტყეშია. ხსნარში და აირის მდგომარეობაში, რგოლების სიბრტყეებს შორის კუთხე არის 450. ბენზოლის რგოლების მოძრაობა სიბრტყიდან გარეთ აიხსნება წყალბადის ატომების სივრცითი ურთიერთქმედებით 2, 2 და 6, 6 პოზიციებზე:
სქემა 7.
თუ ორთო პოზიციებზე დიდი შემცვლელებია, მაშინ C-C ბმის გარშემო ბრუნვა გართულდება. თუ შემცვლელები არ არის იგივე, მაშინ შესაბამისი წარმოებულები შეიძლება დაიყოს ოპტიკურ იზომერებად. სივრცითი იზომერიზმის ამ ფორმას მბრუნავი ოპტიკური იზომერიზმი ან ატროპოიზომერიზმი ეწოდება.

სქემა 8.
ბიფენილი ბევრად უფრო აქტიურად მონაწილეობს ელექტროფილურ არომატულ ჩანაცვლების რეაქციებში, ვიდრე ბენზოლი. ბიფენილის ბრომირება ბრომის თანაბარი რაოდენობით იწვევს 4-ბრომობიფენილის წარმოქმნას. ჭარბი ბრომი იწვევს 4,4`-დიბრომობიფენილის წარმოქმნას:
სქემა 9.
ანალოგიურად მიმდინარეობს ბიფენილის ნიტრაცია, ფრიდელ-კრაფტის აცილაცია და სხვა ელექტროფილური არომატული შემცვლელი რეაქციები.

1.2. პოლიფენილმეთანები

განმარტება: არომატული ნაერთები, რომლებშიც ორიდან ოთხამდე ბენზოლის რგოლი დაკავშირებულია ნახშირბადის ერთ ატომთან, რომელიც იმყოფება sp 3 ჰიბრიდიზაციის მდგომარეობაში.

პოლიფენილმეთანის ჰომოლოგიური სერიის დამფუძნებელი არის ტოლუოლი, შემდეგი ნაერთი არის დიფენილმეთანი:

სქემა 10.
დი- და ტრიფენილმეთანი მზადდება ბენზოლის გამოყენებით Friedel-Crafts რეაქციის გამოყენებით ორი მეთოდით:

1. მეთილენქლორიდისა და ქლოროფორმისგან:
სქემა 11.
2. ბენზილის ქლორიდისა და ბენზილიდენქლორიდისგან:
სქემა 12..
დიფენილმეთანი არის კრისტალური ნივთიერება T pl. 26-27 0 C, აქვს ფორთოხლის სუნი.

დიფენილმეთანის დაჟანგვის შედეგად წარმოიქმნება ბენზოფენონი:
სქემა 13.
ტრიფენილმეთანი არის კრისტალური ნივთიერება T pl. 92,5 0 C. ბენზოლით იძლევა კრისტალურ მოლეკულურ ნაერთს T pl. 78 0 C. ტრიფენილმეთანი ადვილად იჟანგება ტრიფენილკარბინოლამდე. წყალბადის ატომი მის მოლეკულაში ადვილად იცვლება ლითონებითა და ჰალოგენებით. თავის მხრივ, ტრიფენილკარბინოლი წყალბადის ქლორიდის ზემოქმედებისას ხდება ტრიფენილქლორმეთანი. ტრიფენილქლორმეთანი შემცირებისას წარმოქმნის ტრიფენილმეთანს, ხოლო ჰიდროლიზისას ტრიფენილკარბინოლს:
სქემა 14..
ტრიფენილმეთანის სტრუქტურა ქმნის ე.წ. ტრიფენილმეთანის საღებავებს. ამინოტრიფენილმეთანები უფერო ნივთიერებებია, მათ ლეიკონაერთებს უწოდებენ (ბერძნული ლეიკოსიდან - თეთრი, უფერო). მჟავე გარემოში დაჟანგვისას წარმოიქმნება ფერადი მარილები. ამ მარილებში ფერის გადამზიდავი (ქრომოფორი) არის კონიუგატური იონი დადებითი მუხტით, რომელიც ნაწილდება ნახშირბადისა და აზოტის ატომებს შორის. ამ ჯგუფის ყველაზე ნათელი წარმომადგენელია მალაქიტის მწვანე. იგი მიიღება Friedel-Crafts-ის რეაქციით:
სქემა 15.
ლეიკო ნაერთის დაჟანგვის დროს აზოტის ატომსა და ტრიფენილმეთანის სისტემის ნახშირბადს შორის ბენზოლის რგოლის მეშვეობით წარმოიქმნება კონიუგირებული ბმების სისტემა, რომელიც გადავიდა sp 2 ჰიბრიდიზაციის მდგომარეობაში. ამ სტრუქტურას ქვინოიდი ეწოდება. კვინოიდური სტრუქტურის არსებობა უზრუნველყოფს ღრმა, ინტენსიური ფერის გამოჩენას.

ტრიფენილმეთანის საღებავების ჯგუფში შედის ფართოდ გამოყენებული მაჩვენებელი ფენოლფთალეინი. მომზადებულია ფენოლისა და ფტალის ანჰიდრიდის (ფტალის ანჰიდრიდი) რეაქციით გოგირდმჟავას თანდასწრებით:

სქემა 16.
2. შედედებული ბენზენოიდური ნახშირწყალბადები
ნახშირწყალბადებს, რომლებიც შეიცავს ორ ან მეტ ბენზოლის რგოლს, რომლებიც იზიარებენ ნახშირბადის ორ ატომს, ეწოდება შედედებული ბენზოლოიდური ნახშირწყალბადები.
2.1. ნაფთალინი
შედედებული ბენზოლოიდური ნახშირწყალბადებიდან ყველაზე მარტივი ნაფტალინია:
სქემა 17.
პოზიციები 1,4,5 და 8 აღინიშნება "α", პოზიციები 2, 3,6,7 არის "β". შესაბამისად, ნაფთალინისთვის ორი მონოშემცვლელი იზომერის არსებობა, რომლებსაც 1(α)- და 2(β)-წარმოებულები ჰქვია და ათი დისპსტიტუირებული იზომერი, მაგალითად:
სქემა 18.
მოპოვების მეთოდები.

ნაფტალინის ძირითადი ნაწილი მიიღება ქვანახშირის ტარისგან.

ლაბორატორიულ პირობებში ნაფტალინის მიღება შესაძლებელია ბენზოლისა და აცეტილენის ორთქლის ნახშირზე გადასვლით:
სქემა 19.
ბენზოლის ჰომოლოგების პლატინის დეჰიდროციკლიზაცია ოთხი ან მეტი ნახშირბადის ატომის გვერდითი ჯაჭვით:
სქემა 20.

1,3-ბუტადიენის დიენის სინთეზის რეაქციის მიხედვით პ-ბენზოკინონი:
სქემა 21.
მოსახერხებელი ლაბორატორიული მეთოდი ნაფტალინისა და მისი წარმოებულების მისაღებად არის მეთოდი, რომელიც დაფუძნებულია Friedel-Crafts რეაქციაზე:

სქემა 22.
ნაფტალინი არის კრისტალური ნივთიერება T pl. 80 0 C, ხასიათდება მაღალი ცვალებადობით.

ნაფტალინი უფრო ადვილად განიცდის ელექტროფილურ ჩანაცვლების რეაქციებს, ვიდრე ბენზოლი. ამ შემთხვევაში პირველი შემცვლელი თითქმის ყოველთვის ხდება α-პოზიციაში, ვინაიდან ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება ენერგიულად უფრო ხელსაყრელი σ-კომპლექსი, ვიდრე β-პოზიციაში ჩანაცვლებისას. პირველ შემთხვევაში, σ-კომპლექსი სტაბილიზდება ელექტრონის სიმკვრივის გადანაწილებით მეორე რგოლის არომატულობის დარღვევის გარეშე; მეორე შემთხვევაში, ასეთი სტაბილიზაცია შეუძლებელია:
სქემა 23.
ნაფთალინში ელექტროფილური ჩანაცვლების რეაქციების სერია:
სქემა 24.

ნაკლებად ხშირად შეინიშნება ელექტროფილური აგენტის β-პოზიციაში შესვლა. როგორც წესი, ეს ხდება კონკრეტულ პირობებში. კერძოდ, ნაფტალინის სულფონაცია 60 0 C ტემპერატურაზე მიმდინარეობს, როგორც კინეტიკურად კონტროლირებადი პროცესი, უპირატესად 1-ნაფტალინის სულფონის მჟავის წარმოქმნით. ნაფტალინის სულფონაცია 160 0 C ტემპერატურაზე მიმდინარეობს თერმოდინამიკურად კონტროლირებადი პროცესით და იწვევს 2-ნაფთალენის სულფონის მჟავის წარმოქმნას:

სქემა 25.
მეორე შემცვლელის ნაფტალინის სისტემაში შესვლის ადგილი განისაზღვრება:

1. უკვე არსებული შემცვლელის ორიენტაციის გავლენა;

2. განსხვავებები α და β პოზიციების რეაქტიულობაში.

ამ შემთხვევაში, შემდეგი პირობები დაკმაყოფილებულია:

1. თუ ერთ-ერთ ნაფტალინის რგოლს აქვს პირველი სახის შემცვლელი, მაშინ ახალი შემცვლელი შედის იმავე რგოლში. პირველი ტიპის შემცვლელი 1(α)-სივრცეში მიმართავს მეორე შემცვლელს, ძირითადად 4(-ში. წყვილი)-პოზიცია. იზომერი მეორე შემცვლელით 2 ( ორთო)-პოზიცია იქმნება მცირე რაოდენობით, მაგალითად:
სქემა 26.
ნაფტალინის მოლეკულაში განლაგებული ელექტრონის ამომყვანი შემცვლელები შეტევას მიმართავენ სხვა რგოლს მე-5 და მე-8 პოზიციებზე:

სქემა 27.

სქემა 28.

ნაფტალინის დაჟანგვა ატმოსფერული ჟანგბადით ვანადიუმის პენტოქსიდის, როგორც კატალიზატორის გამოყენებით, იწვევს ფტალის ანჰიდრიდის წარმოქმნას:

სქემა 29.

ნაფთალინი შეიძლება შემცირდეს სხვადასხვა შემცირების აგენტების მოქმედებით 1, 2 ან 5 მოლი წყალბადის დამატებით:
სქემა 30.
2.2. ანტრაცენი, ფენანთრენი

ნაფთალინისგან კიდევ ერთი რგოლის გაზრდით შეიძლება მივიღოთ ორი იზომერული ნახშირწყალბადი - ანტრაცენი და ფენანთრენი:
სქემა 31..
1, 4, 5 და 8 პოზიციები მითითებულია "α", 2, 3, 6 და 7 პოზიციები მითითებულია "β", 9 და 10 პოზიციები მითითებულია "γ" ან "მესო" - შუა პოზიცია.
მოპოვების მეთოდები.

ანტრაცენის ძირითადი ნაწილი მიიღება ქვანახშირის ტარისგან.

ლაბორატორიულ პირობებში ანტრაცენი მიიღება Friedel-Crafts-ის რეაქციით ბენზოლისგან ან ტეტრაბრომეთანით:
სქემა 32.
ან ფტალის ანჰიდრიდთან რეაქციით:

სქემა 33.

რეაქციის პირველი ეტაპის შედეგად მიიღება ანტრაკინონი, რომელიც ადვილად იშლება ანტრაცენამდე, მაგალითად, ნატრიუმის ბოროჰიდრიდთან ერთად.

ასევე გამოიყენება ფიტიგის რეაქცია, რომლითაც ანტრაცენის მოლეკულა მიიღება ორი მოლეკულისგან. ორთო-ბრომბენზილის ბრომიდი:
სქემა 34.
Თვისებები:

ანტრაცენი არის კრისტალური ნივთიერება T pl. 213 0 C. ანტრაცენის სამივე ბენზოლის რგოლი ერთ სიბრტყეში დევს.

ანტრაცენი ადვილად ამატებს წყალბადს, ბრომს და მალეინის ანჰიდრიდს 9 და 10 პოზიციებზე:
სქემა 35.
ბრომის დამატების პროდუქტი ადვილად კარგავს წყალბადის ბრომიდს 9-ბრომანტრაცენის წარმოქმნით.

ჟანგვის აგენტების გავლენის ქვეშ, ანტრაცენი ადვილად იჟანგება ანტრაკინონამდე:
სქემა 36.
ფენანთრენი, ანტრაცენის მსგავსად, ქვანახშირის ტარის კომპონენტია.

ისევე როგორც ანტრაცენი, ფენანთრენი ამატებს წყალბადს და ბრომს 9 და 10 პოზიციებზე:
სქემა 37.
ჟანგვის აგენტების გავლენის ქვეშ, ფენანთრენი ადვილად იჟანგება ფენანტრენკინონამდე, რომელიც შემდგომ იჟანგება 2,2'-ბიფენის მჟავად:
სქემა 36.

საჩვენებელი მასალა ლექციისთვის

სქემა 1. ბიფენილის სტრუქტურული ფორმულა და ბიფენილის მოლეკულაში შემცვლელების პოზიციის აღნიშვნის წესი.

სქემა 2. ბიფენილის სინთეზის სქემა ბენზოლის პიროლიზით.

სქემა 3. ბიფენილის იოდობენზოლის სინთეზის სქემა.

სქემა 4. ბიფენილის სინთეზის სქემა ულმანის რეაქციის გამოყენებით.

სქემა 5.ბენზიდინის სინთეზის სქემა.

სქემა 6.კონგოს მაჩვენებელი წითელია.

სქემა 7. წყალბადის ატომების სტერული ურთიერთქმედების სქემა ორთო- და ორთოში- დებულებები.

სქემა 8. მბრუნავი ოპტიკური იზომერები.

სქემა 9. ელექტროფილური ჩანაცვლების რეაქციის სქემა.

შემდეგი ნაერთი არის დიფენილმეთანი:

სქემა 10.პოლიფენილმეთანები.

სქემა 11.დი- და ტრიფენილმეთანის, მეთილენქლორიდის და ქლოროფორმის სინთეზის სქემა.

სქემა 12.დი- და ტრიფენილმეთანის, ბენზილქლორიდის და ბენზილიდენქლორიდის სინთეზის სქემა.

სქემა 13.დიფენილმეთანის დაჟანგვის სქემა.

სქემა 14.ტრიფენილმეთანის წარმოებულებთან დაკავშირებული რეაქციები.


სქემა 15.მალაქიტის მწვანე საღებავის სინთეზის სქემა.

სქემა 16.ფენოლფთალეინის ინდიკატორის სინთეზის სქემა.

სქემა 17.ნაფთალინის მოლეკულის სტრუქტურა და პოზიციის აღნიშვნა.

სქემა 18.ნაფთალინის წარმოებულები.
მოპოვების მეთოდები.

პოლიციკლური არომატული ნახშირწყალბადები იზოლირებული ციკლებით

არომატული ნახშირწყალბადები მრავალი ბენზოლის რგოლებით იყოფა:

1. ნახშირწყალბადები არაკონდენსირებული ციკლებით. მათ შორისაა ბიფენილი და დი- და ტრიფენილმეთანები.

2. ნახშირწყალბადები შედედებული ციკლებით. მათ შორისაა ნაფტალინი, ანტრაცენი და ფენანთრენი.

ბიფენილის ჯგუფი

განმარტება: არომატულ ნაერთებს, რომლებშიც ორი (ან მეტი) რგოლი (რგოლი) ერთმანეთთან არის დაკავშირებული ერთი ბმით, ეწოდება პოლიციკლური არომატული ნახშირწყალბადები იზოლირებული რგოლებით.

ბიფენილი განიხილება, როგორც მაგალითი:

ინდუსტრიაში, ბიფენილი იწარმოება ბენზოლის პიროლიზით:

მომზადების ლაბორატორიული მეთოდია ნატრიუმის ან სპილენძის მოქმედება იოდბენზოლზე ან არილის ჰალოგენებში ელექტრონის გამომტანი შემცვლელების არსებობისას, რომლებიც ზრდის ჰალოგენის მობილობას ბირთვში:

ბიფენილი არის კრისტალური ნივთიერება T pl. 70 0 C, ბ.წ. 254 0 C. თერმოდინამიკურად სტაბილური. იგი გამოიყენება ინდუსტრიაში, როგორც მაღალი ტემპერატურის გამაგრილებელი.

ბიფენილი ბევრად უფრო აქტიურად მონაწილეობს ელექტროფილურ არომატულ ჩანაცვლების რეაქციებში, ვიდრე ბენზოლი. ბიფენილის ბრომირება ბრომის თანაბარი რაოდენობით იწვევს 4-ბრომობიფენილის წარმოქმნას. ჭარბი ბრომი იწვევს 4,4`-დიბრომობიფენილის წარმოქმნას:

ანალოგიურად მიმდინარეობს ბიფენილის ნიტრაციის, ფრიდელ-კრაფტის აცელაციის და სხვა ელექტროფილური არომატული ჩანაცვლების რეაქციები.

პოლიფენილმეთანები

განმარტება: არომატული ნაერთები, რომლებშიც ორიდან ოთხამდე ბენზოლის რგოლი დაკავშირებულია ნახშირბადის ერთ ატომთან, რომელიც იმყოფება sp 3 ჰიბრიდიზაციის მდგომარეობაში.

პოლიფენილმეთანის ჰომოლოგიური სერიის დამფუძნებელი არის ტოლუოლი, შემდეგი ნაერთი არის დიფენილმეთანი:

დი- და ტრიფენილმეთანი მზადდება ბენზოლის გამოყენებით Friedel-Crafts რეაქციის გამოყენებით ორი მეთოდით:

1. მეთილენქლორიდისა და ქლოროფორმისგან:

2. ბენზილის ქლორიდისა და ბენზილიდენქლორიდისგან:

დიფენილმეთანი არის კრისტალური ნივთიერება T pl. 26-27 0 C, აქვს ფორთოხლის სუნი.

დიფენილმეთანის დაჟანგვის შედეგად წარმოიქმნება ბენზოფენონი:

ტრიფენილმეთანის სტრუქტურა ქმნის ე.წ. ტრიფენილმეთანის საღებავებს:

1. მალაქიტის მწვანე (ზელენკა) მიიღება Friedel-Crafts-ის რეაქციით:

2. ფენოლფთალეინი.

მომზადებულია ფენოლისა და ფტალის ანჰიდრიდის (ფტალის ანჰიდრიდი) რეაქციით გოგირდმჟავას თანდასწრებით:

შედედებული ბენზოიდური ნახშირწყალბადები

ნახშირწყალბადებს, რომლებიც შეიცავს ორ ან მეტ ბენზოლის რგოლს, რომლებიც იზიარებენ ნახშირბადის ორ ატომს, ეწოდება შედედებული ბენზოლოიდური ნახშირწყალბადები.

ნაფთალინი

შედედებული ბენზოლოიდური ნახშირწყალბადებიდან ყველაზე მარტივი ნაფტალინია:

პოზიციები 1,4,5 და 8 აღინიშნება "α", პოზიციები 2, 3,6,7 არის "β".

მოპოვების მეთოდები.

ნაფტალინის ძირითადი ნაწილი მიიღება ქვანახშირის ტარისგან.

ლაბორატორიულ პირობებში ნაფტალინის მიღება შესაძლებელია ბენზოლისა და აცეტილენის ორთქლის ნახშირზე გადასვლით:

ბენზოლის ჰომოლოგების პლატინის დეჰიდროციკლიზაცია ოთხი ან მეტი ნახშირბადის ატომის გვერდითი ჯაჭვით:

1,3-ბუტადიენის დიენის სინთეზის რეაქციის მიხედვით პ-ბენზოკინონი:

ნაფტალინი არის კრისტალური ნივთიერება T pl. 80 0 C, ხასიათდება მაღალი ცვალებადობით.

ნაფტალინი უფრო ადვილად განიცდის ელექტროფილურ ჩანაცვლების რეაქციებს, ვიდრე ბენზოლი. ამ შემთხვევაში, პირველი შემცვლელი თითქმის ყოველთვის ხდება α-პოზიციაში:

ნაკლებად ხშირად შეინიშნება ელექტროფილური აგენტის β-პოზიციაში შესვლა. როგორც წესი, ეს ხდება კონკრეტულ პირობებში. კერძოდ, ნაფთალინის სულფონაცია 60 0 C ტემპერატურაზე მიმდინარეობს, როგორც კინეტიკურად კონტროლირებადი პროცესი, უპირატესად 1-ნაფტალინის სულფონის მჟავის წარმოქმნით. ნაფტალინის სულფონაცია 160 0 C ტემპერატურაზე მიმდინარეობს თერმოდინამიკურად კონტროლირებადი პროცესით და იწვევს 2-ნაფთალენის სულფონის მჟავის წარმოქმნას:

როდესაც მეორე შემცვლელი შედის ნაფტალინის მოლეკულაში, ორიენტაცია განისაზღვრება მასში უკვე არსებული შემცვლელის ბუნებით. ნაფტალინის მოლეკულაში აღმოჩენილი ელექტრონის დონორი შემცვლელები შეტევას მიმართავენ იმავე რგოლს მე-2 და მე-4 პოზიციებზე.

S.Yu. ელისეევი

არომატული ნახშირწყალბადების კონცეფცია, მათი გამოყენება, ფიზიკოქიმიური და ხანძარსაწინააღმდეგო და აფეთქების თვისებები.

ბენზოლის მოლეკულის სტრუქტურის თანამედროვე გაგება. ბენზოლის ჰომოლოგიური სერია, ნომენკლატურა, იზომერიზმი. არენების ტოქსიკურობა.

ძირითადი ქიმიური რეაქციები:

ჩანაცვლებები (ჰალოგენაცია, ნიტრაცია, სულფონაცია, ალკილაცია)

დამატება (წყალბადი და ჰალოგენები);

დაჟანგვა (არასრული დაჟანგვა, წვის პროცესის თავისებურებები, სპონტანური წვის ტენდენცია ძლიერ ჟანგვის აგენტებთან შეხებისას);

ბენზოლის რგოლში ჩანაცვლების წესები. პირველი და მეორე რიგის დეპუტატები.

არომატული ნახშირწყალბადების წარმოების სამრეწველო მეთოდები.

ძირითადი არომატული ნახშირწყალბადების მოკლე მახასიათებლები: ტოლუოლი, ბენზოლი, ქსილენი, ეთილბენზოლი, იზოპროპილბენზოლი, სტირონი და სხვ.

არომატული სერიის ნიტრო ნაერთები, ნიტრობენზოლის, ტოლუოლის ფიზიკოქიმიური და ხანძარსაწინააღმდეგო თვისებები. რეაქციები მათი წარმოებისთვის.

არომატული ამინები: ნომენკლატურა, იზომერიზმი, მომზადების მეთოდები, ცალკეული წარმომადგენლები (ანილინი, დიფენილამინი, დიმეთილანილინი).

არომატული ნახშირწყალბადები (არენები)

არომატულ ნაერთებს ჩვეულებრივ კარბოციკლურ ნაერთებს უწოდებენ, რომელთა მოლეკულებს აქვთ ნახშირბადის ექვსი ატომისგან შემდგარი სპეციალური ციკლური ჯგუფი - ბენზოლის რგოლი. ასეთი ჯგუფის შემცველი უმარტივესი ნივთიერებაა ნახშირწყალბადის ბენზოლი; ამ ტიპის ყველა სხვა არომატული ნაერთი ითვლება ბენზოლის წარმოებულებად.

არომატულ ნაერთებში ბენზოლის რგოლის არსებობის გამო, ისინი მნიშვნელოვნად განსხვავდებიან ზოგიერთი თვისებით გაჯერებული და უჯერი ალიციკლური ნაერთებისგან, ასევე ღია ჯაჭვის ნაერთებისგან. არომატული ნივთიერებების განმასხვავებელ თვისებებს მათში ბენზოლის რგოლის არსებობის გამო, ჩვეულებრივ უწოდებენ არომატულ თვისებებს, ხოლო ბენზოლის რგოლს, შესაბამისად, არომატული რგოლი.

უნდა აღინიშნოს, რომ თვით სახელწოდებას „არომატული ნაერთები“ აღარ აქვს თავისი თავდაპირველი პირდაპირი მნიშვნელობა. პირველ შესწავლილ ბენზოლის წარმოებულებს ასე დაარქვეს, რადგან მათ ჰქონდათ არომატი ან იზოლირებული იყვნენ ბუნებრივი არომატული ნივთიერებებისგან. ამჟამად, არომატული ნაერთები შეიცავს ბევრ ნივთიერებას, რომლებსაც აქვთ უსიამოვნო სუნი ან საერთოდ არ აქვთ სუნი, თუ მათი მოლეკულა შეიცავს ბრტყელ რგოლს (4n + 2) გენერალიზებული ელექტრონებით, სადაც n-ს შეუძლია მიიღოს მნიშვნელობები 0, 1, 2, 3 და ა.შ. .დ., - ჰუკელის წესი.

ბენზოლის სერიის არომატული ნახშირწყალბადები.

არომატული ნახშირწყალბადების პირველ წარმომადგენელს, ბენზოლს, აქვს შემადგენლობა C6H6. ეს ნივთიერება მ.ფარადეიმ 1825 წელს აღმოაჩინა შეკუმშვის ან გაციების შედეგად წარმოქმნილ სითხეში ე.წ. გამანათებელი გაზი, რომელიც მიიღება ნახშირის მშრალი დისტილაციით. შემდგომში ბენზოლი აღმოაჩინეს (ა. ჰოფმანი, 1845) ქვანახშირის მშრალი გამოხდის სხვა პროდუქტში - ქვანახშირის ტარში. აღმოჩნდა, რომ ეს იყო ძალიან ღირებული ნივთიერება და ჰპოვა ფართო გამოყენება. შემდეგ გაირკვა, რომ მრავალი ორგანული ნაერთი ბენზოლის წარმოებულებია.

ბენზოლის სტრუქტურა.

დიდი ხნის განმავლობაში, ბენზოლის ქიმიური ბუნებისა და სტრუქტურის საკითხი გაურკვეველი რჩებოდა. როგორც ჩანს, ეს არის უაღრესად უჯერი ნაერთი. ყოველივე ამის შემდეგ, მისი შემადგენლობა C6H6 ნახშირბადისა და წყალბადის ატომების თანაფარდობით შეესაბამება ფორმულას CnH2n-6, ხოლო ნახშირწყალბადის ჰექსანს, რომელიც შეესაბამება ნახშირბადის ატომების რაოდენობას, აქვს შემადგენლობა C6H14 და შეესაბამება ფორმულას CnH2n+2. თუმცა, ბენზოლი არ იძლევა უჯერი ნაერთებისთვის დამახასიათებელ რეაქციებს; ის, მაგალითად, არ იძლევა ბრომიან წყალს და KMnO4 ხსნარს, ე.ი. ნორმალურ პირობებში არ არის მიდრეკილი დამატების რეაქციებისკენ და არ იჟანგება. პირიქით, ბენზოლი, კატალიზატორების თანდასწრებით, განიცდის ჩანაცვლების რეაქციებს, რომლებიც დამახასიათებელია გაჯერებული ნახშირწყალბადებისთვის, მაგალითად, ჰალოგენებით:

C6H6 + Cl2 ® C6H5Cl + HCl

თუმცა, აღმოჩნდა, რომ გარკვეულ პირობებში ბენზოლს ასევე შეუძლია განიცადოს დამატების რეაქციები. იქ, კატალიზატორების თანდასწრებით, ხდება ჰიდროგენიზაცია და ამატებს 6 წყალბადის ატომს:

C6H6 + 3H2 ® C6H12

სინათლის ზემოქმედებისას ბენზოლი ნელ-ნელა ამატებს 6 ჰალოგენის ატომს:

C6H6 + 3Cl2 ® C6H6Cl6

ზოგიერთი სხვა დამატების რეაქციაც შესაძლებელია, მაგრამ ისინი ყველა რთულად მიმდინარეობს და ბევრჯერ ნაკლებად აქტიურია, ვიდრე ორმაგი ბმების დამატება ღია სამიზნე ნივთიერებებში ან ალიციკლურ ნაერთებში.

გარდა ამისა, დადგინდა, რომ მონოჩანაცვლებულ ბენზოლის წარმოებულებს C6H5X არ აქვთ იზომერები. ამან აჩვენა, რომ მის მოლეკულაში ყველა წყალბადი და ნახშირბადის ატომები თანაბარია, რაც ასევე დიდი ხნის განმავლობაში ვერ აიხსნება.

მან პირველად შემოგვთავაზა ბენზოლის სტრუქტურის ფორმულა 1865 წელს. გერმანელი ქიმიკოსი ავგუსტ კეკულე. მან შესთავაზა, რომ ბენზოლის 6 ნახშირბადის ატომმა შექმნას რგოლი, რომელიც დაკავშირებულია ერთმანეთთან მონაცვლეობით ერთჯერადი და ორმაგი ბმებით და, გარდა ამისა, თითოეული მათგანი დაკავშირებულია წყალბადის ერთ ატომთან: CH CH CH CH CH CH კეკულემ თქვა, რომ ორმაგი ბმები ბენზოლში არ არის უმოძრაო; მისი იდეების მიხედვით, ისინი განუწყვეტლივ მოძრაობენ (რხევავენ) რგოლში, რაც შეიძლება წარმოდგენილი იყოს დიაგრამით: CH (I) CH (II) I და II ფორმულები, კეკულეს მიხედვით, CH CH CH CH სრულიად ექვივალენტურია და მხოლოდ ½½.<=>½½ გამოხატავს ბენზოლის მოლეკულის ნაერთის 2 ურთიერთგადატანილ CH CH CH CH ფაზას. CH CH

კეკულე ამ დასკვნამდე მივიდა იმის საფუძველზე, რომ თუ ბენზოლში ორმაგი ბმების პოზიცია დაფიქსირდა, მაშინ მისი დისპსტიტუციური წარმოებულები C6H4X2 შემცვლელებით მიმდებარე ნახშირბადებში უნდა არსებობდეს იზომერების სახით, რომლებიც დაფუძნებულია ერთჯერადი და ორმაგი ბმების პოზიციებზე:

½ (III) ½ (IV)

C C

NS S-X NS S-X

½½½<=>½½½

კეკულეს ფორმულა ფართოდ გავრცელდა. იგი შეესაბამება ნახშირბადის ოთხვალენტურობის კონცეფციას და ხსნის წყალბადის ატომების ეკვივალენტობას ბენზოლში. ამ უკანასკნელში დადასტურებულია ექვსწევრიანი ციკლის არსებობა; კერძოდ, დასტურდება ის ფაქტი, რომ ჰიდროგენიზაციისას ბენზოლი წარმოქმნის ციკლოჰექსანს, თავის მხრივ, ციკლოჰექსანი დეჰიდროგენაციის გზით გარდაიქმნება ბენზოლად.

თუმცა, კეკულეს ფორმულას აქვს მნიშვნელოვანი ნაკლოვანებები. თუ ვივარაუდებთ, რომ ბენზოლს აქვს სამი ორმაგი ბმა, მას არ შეუძლია ახსნას, თუ რატომ არ შედის ბენზოლი ამ შემთხვევაში დამატებით რეაქციებში და მდგრადია ჟანგვის აგენტების მიმართ, ე.ი. არ ამჟღავნებს უჯერი ნაერთების თვისებებს.

ბენზოლის უახლესი მეთოდების გამოყენებით შესწავლა მიუთითებს, რომ მის მოლეკულაში არ არსებობს არც ჩვეულებრივი ერთჯერადი და არც ჩვეულებრივი ორმაგი ბმები ნახშირბადის ატომებს შორის. მაგალითად, არომატული ნაერთების შესწავლამ რენტგენის სხივების გამოყენებით აჩვენა, რომ ბენზოლის 6 ნახშირბადის ატომები, რომლებიც ქმნიან რგოლს, დევს იმავე სიბრტყეში რეგულარული ექვსკუთხედის წვეროებზე და მათი ცენტრები ერთმანეთისგან თანაბარ მანძილზეა. 1.40 A. ეს მანძილი ნაკლებია ვიდრე მანძილი ნახშირბადის ატომების ცენტრებს შორის, რომლებიც დაკავშირებულია ერთი ბმით (1.54 A) და მეტია ვიდრე ორმაგი ბმა (1.34 A). ამრიგად, ბენზოლში ნახშირბადის ატომები დაკავშირებულია სპეციალური, ეკვივალენტური ბმების გამოყენებით, რომლებსაც არომატული ბმები ეწოდა. ისინი ბუნებით განსხვავდებიან ორმაგი და ერთჯერადი ბმებისგან; მათი არსებობა განსაზღვრავს ბენზოლის დამახასიათებელ თვისებებს. თანამედროვე ელექტრონული კონცეფციების თვალსაზრისით, არომატული ბმების ბუნება აიხსნება შემდეგნაირად.