ბენზოლის რგოლში შემცვლელების არსებობისას, ნიტრო ჯგუფის შესვლის ადგილი და რეაქციის პირობები განისაზღვრება, როგორც სხვა ელექტროფილური ჩანაცვლების რეაქციებში, არსებული შემცვლელის ბუნებით.

პირველი სახის ორიენტანტები(OH, OR, OCOR, NH 2, NHR, NR 2, NHCOR, –N=N–, CH2Cl, CH 3, F, Cl, Br, I) მიმართავს ნიტრო ჯგუფს უპირატესად ორთო-პარა პოზიციისკენ და ხელი შეუწყოს (ჰალოგენების გარდა) მის დანერგვას.

მეორე სახის ორიენტანტები(SO 3 H, NO 2, COOH, COOR, CN, CCl 3) მიმართავს ნიტრო ჯგუფს ძირითადად მეტა პოზიციაზე და ართულებს მის ბირთვში შეყვანას.

I ტიპის ორიენტანტების შემცველი ნაერთები ნიტრატირდება უფრო რბილ პირობებში: ტოლუოლის ნიტრირება მონონიტრო ნაერთებამდე ხდება არაუმეტეს 40°C ტემპერატურაზე; ფენოლის მონონიტრაცია გაციებისას განზავებული აზოტის მჟავითაც კი ხორციელდება. რეაქციის სიჩქარე ასევე დამოკიდებულია ბენზოლის რგოლში არსებული შემცვლელების ბუნებაზე. რეაქციის სიჩქარის შედარებითი ცვლილება არსებული შემცვლელის გავლენის ქვეშ შეიძლება სქემატურად იყოს წარმოდგენილი გვერდიგვერდ, სადაც ქლორის მარჯვნივ ჯგუფები აჩქარებენ რეაქციას, ხოლო მარცხნივ ანელებენ მას.

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

შეანელეთ სიჩქარე

დი- და პოლიშემცვლელი ბენზოლების შემთხვევაში შემცვლელების ეფექტი ადიტიურია. სხვადასხვა ტიპის შემცვლელების არსებობისას ელექტროფილის შესვლის ადგილი განისაზღვრება I ტიპის ორიენტანტით, ვინაიდან ის ააქტიურებს ბირთვს. თუ ორივე შემცვლელი ერთნაირია, მაშინ შესვლის ადგილი განისაზღვრება უფრო ძლიერით:

ტოლუოლის ნიტრატირება ნიტრატირების ნარევით 20-30°C ტემპერატურაზე იწვევს o- და p-ნიტროტოლუენების ნარევს თითქმის რაოდენობრივი საერთო გამოსავლით.

ნიტროტოლუენების შემდგომი ნიტრირება ნიტრო ნაერთებამდე ხორციელდება უფრო მაღალ ტემპერატურაზე.

როდესაც დინიტროტოლუენი ექვემდებარება გაფუჭებულ აზოტულ და გოგირდის მჟავებს 110°C ტემპერატურაზე, წარმოიქმნება 2,4,6-ტრინიტროტოლუენი (TNT), რომელიც გამოიყენება როგორც ფეთქებადი. ბენზოლის რგოლზე ალკილის ჯგუფების რაოდენობის მატებასთან ერთად, ნიტრაცია უფრო ადვილი ხდება. ქსილენები ნიტრატირდება უფრო ადვილად, ვიდრე ტოლუოლი, ხოლო მეზიტილენი ნიტრატირდება კიდევ უფრო რბილ პირობებში აცეტილის ან ბენზოილის ნიტრატით.

მომზადება დიაზო ნაერთის საშუალებით

ამ ჯგუფის მეთოდები გაცილებით ნაკლებია, მაგრამ გამოირჩევა მაღალი მოსავლიანობით, ქვეპროდუქტის მინარევების დაბალი დონით, სიმარტივით და შესრულების მრავალფეროვნებით.

ამ ჯგუფის ყველაზე მარტივი და საიმედო მეთოდია სენდმეიერის რეაქციის განხორციელება. მხოლოდ ამ ეტაპის განხორციელების სხვადასხვა ხერხის 2 მაგალითი შეგვიძლია მოვიყვანოთ:

2.3 სხვა მეთოდები

PhBr + TfOMe, ანტრანილის მჟავა ბოროდინ-ჰუნსდიკერის რეაქციაში, ო-დიბრომობენზოლის და MeMgBr რეაქცია და ა.შ. - აქვთ უპირატესობა სხვა მეთოდებთან შედარებით და აქვთ უფრო დაბალი მოსამზადებელი ღირებულება, თუმცა ისინი საინტერესოა.

შერჩეული სინთეზის გზა - ანალიზი, ექსპერიმენტული ეტაპების შესრულების მეთოდების აღწერა

ზემოთ აღწერილი დეტალურად ამა თუ იმ მეთოდის არჩევის მთავარი კრიტერიუმია საიმედოობა და ხელმისაწვდომობა. ეს შეესაბამება გზას ტოლუენი - ნიტროტოლუენი - ო-ტოლუიდინი - ო-ბრომოტოლუენი.

ტოლუენის ნიტრაცია

არომატული ნიტრო ნაერთის 0,15 მოლი მოთავსებულია 250 მლ სამყელიან კოლბაში, რომელიც აღჭურვილია შემრევით, საწვეთური ძაბრით და შიდა თერმომეტრით (მოწყობილობა არ უნდა იყოს დალუქული). შემდეგ ნელ-ნელა დაამატეთ ნიტრატირების ნარევი, წინასწარ გაცივებული მინიმუმ 10 °C-მდე, კარგი მორევით და გაციებული ყინულის აბანოთი, სარეაქციო ნარევის ტემპერატურა უნდა იყოს 5-10 °C ფარგლებში.

შემდეგ ურიეთ ოთახის ტემპერატურაზე კიდევ 2-3 საათი. ამის შემდეგ სარეაქციო ნარევს ფრთხილად ასხამენ 300 მლ ყინულ წყალში და კარგად ურევენ. ორგანული ფენა გამოყოფილია, ხოლო წყლის ფენა ამოღებულია ეთერით. კომბინირებული ორგანული ექსტრაქტები გარეცხილია წყლით, 2 ნ. ნატრიუმის ბიკარბონატის ხსნარი ნეიტრალამდე, შემდეგ ისევ წყლით. გამათბობელი. ექსტრაქტები აშრობენ CaCl 2-ზე და გამოხდიან. P-იზომერი გაყინულია ყინულისა და მარილის ნარევით და გარეცხილია მცირე რაოდენობით ცივი ნავთობის ეთერით. (საკმარისია ფრთხილად გამოყოფა, ეს მეთოდი ტოვებს p-იზომერის დაახლოებით 4%-ს: გაყინვა 8 საათის განმავლობაში ყინულისა და მარილის ნარევით (2:1). გამოყოფის კარგი მეთოდია p-იზომერის შემცირება. ტუტე შემცირების საშუალება P-ტოლუიდინი შეიძლება გამოიყოს მისი ძირითადი თვისებების გამო. გამოყოფა საუკეთესოდ მიიღწევა ფრაქციული დისტილაციით, რასაც მოჰყვება კრისტალიზაცია 11). ფილტრატისგან ვაკუუმური დისტილაციით 30 სმ სვეტზე Თამაშშიელექტრო გათბობით ო-იზომერი იზოლირებულია. ო-იზომერის გამოსავლიანობა არის 40%. ო- და პ-ნიტროტოლუენის დუღილის წერტილი არის 96°C/9 მმ, შესაბამისად. და 105°C/10 მმ, პ-ტოლუიდინის დნობის წერტილი 52-54°C.

ფიზიკური თვისებები

ბენზოლი და მისი უახლოესი ჰომოლოგები უფერო სითხეებია სპეციფიკური სუნით. არომატული ნახშირწყალბადები წყალზე მსუბუქია და მასში არ იხსნება, მაგრამ ადვილად იხსნება ორგანულ გამხსნელებში - ალკოჰოლში, ეთერში, აცეტონში.

ბენზოლი და მისი ჰომოლოგები თავად არიან კარგი გამხსნელები მრავალი ორგანული ნივთიერებისთვის. ყველა არენა იწვის კვამლის ალით მათ მოლეკულებში ნახშირბადის მაღალი შემცველობის გამო.

ზოგიერთი არენის ფიზიკური თვისებები წარმოდგენილია ცხრილში.

მაგიდა. ზოგიერთი არენის ფიზიკური თვისებები

სახელი	ფორმულა	t°.pl., °C	t°.b.p., °C
ბენზოლი	C6H6	5,5	80,1
ტოლუენი (მეთილბენზოლი)	C 6 H 5 CH 3	95,0	110,6
ეთილბენზოლი	C 6 H 5 C 2 H 5	95,0	136,2
ქსილენი (დიმეთილბენზოლი)	C 6 H 4 (CH 3) 2
ორთო-		25,18	144,41
მეტა-		47,87	139,10
წყვილი -		13,26	138,35
პროპილბენზოლი	C 6 H 5 (CH 2) 2 CH 3	99,0	159,20
კუმენი (იზოპროპილბენზოლი)	C 6 H 5 CH(CH 3) 2	96,0	152,39
სტირონი (ვინილბენზოლი)	C 6 H 5 CH = CH 2	30,6	145,2

ბენზოლი - დაბალი დუღილის ( ტბეილი= 80,1°C), უფერო სითხე, წყალში უხსნადი

ყურადღება! ბენზოლი - შხამი, მოქმედებს თირკმელებზე, ცვლის სისხლის ფორმულას (ხანგრძლივი ზემოქმედებით), შეიძლება დაარღვიოს ქრომოსომების სტრუქტურა.

არომატული ნახშირწყალბადების უმეტესობა სიცოცხლისათვის საშიში და ტოქსიკურია.

არენების მომზადება (ბენზოლი და მისი ჰომოლოგები)

ლაბორატორიაში

1. ბენზოის მჟავას მარილების შერწყმა მყარ ტუტეებთან

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

ნატრიუმის ბენზოატი

2. ვურც-ფიტინგის რეაქცია: (აქ G არის ჰალოგენი)

C 6ჰ 5 -G + 2ნა + რ-G →C 6 ჰ 5 - რ + 2 ნაგ

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

ინდუსტრიაში

• ნავთობისა და ნახშირისგან იზოლირებული ფრაქციული დისტილაციით და რეფორმირებით;
• ქვანახშირის ტარიდან და კოქსის ღუმელის გაზიდან

1. ალკანების დეჰიდროციკლიზაცია 6-ზე მეტი ნახშირბადის ატომით:

C6H14 ტ , კატ→C 6 H 6 + 4H 2

2. აცეტილენის ტრიმერიზაცია(მხოლოდ ბენზოლისთვის) - რ. ზელინსკი:

3С 2 H 2 600°C, აქტი. ქვანახშირი→C 6 H 6

3. დეჰიდროგენაციაციკლოჰექსანი და მისი ჰომოლოგები:

საბჭოთა აკადემიკოსმა ნიკოლაი დმიტრიევიჩ ზელინსკიმ დაადგინა, რომ ბენზოლი წარმოიქმნება ციკლოჰექსანისგან (ციკლოალკანების დეჰიდროგენაცია

C6H12 ტ, კატ→C 6 H 6 + 3H 2

C6H11-CH3 ტ , კატ→C 6 H 5 -CH 3 + 3H 2

მეთილციკლოჰექსანტოლუენი

4. ბენზოლის ალკილაცია(ბენზოლის ჰომოლოგების მომზადება) – r Friedel-Crafts.

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

ქლოროეთანი ეთილბენზოლი

არენების ქიმიური თვისებები

მე. ოქსიდაციის რეაქციები

1. წვა (მოწევის ალი):

2C6H6 + 15O2 ტ→12CO 2 + 6H 2 O + Q

2. ნორმალურ პირობებში ბენზოლი არ აფერხებს ბრომიან წყალს და კალიუმის პერმანგანატის წყალხსნარს.

3. ბენზოლის ჰომოლოგები იჟანგება კალიუმის პერმანგანატით (კალიუმის პერმანგანატის ფერის შეცვლა):

ა) მჟავე გარემოში ბენზოის მჟავამდე

როდესაც ბენზოლის ჰომოლოგები ექვემდებარება კალიუმის პერმანგანატს და სხვა ძლიერ ჟანგვის აგენტებს, გვერდითი ჯაჭვები იჟანგება. რაც არ უნდა რთული იყოს შემცვლელის ჯაჭვი, ის ნადგურდება, გარდა a-ნახშირბადის ატომისა, რომელიც იჟანგება კარბოქსილის ჯგუფად.

ბენზოლის ჰომოლოგები ცალმხრივი ჯაჭვით იძლევა ბენზოის მჟავას:

ორ გვერდითი ჯაჭვის შემცველი ჰომოლოგები იძლევა ორფუძიან მჟავებს:

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

გამარტივებული :

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

ბ) ნეიტრალურ და ოდნავ ტუტე ბენზომჟავას მარილებში

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

II. დანამატის რეაქციები (უფრო მძიმე ვიდრე ალკენები)

1. ჰალოგენაცია

C 6 H 6 + 3Cl 2 თ ν → C 6 H 6 Cl 6 (ჰექსაქლოროციკლოჰექსანი - ჰექსაქლორანი)

2. ჰიდროგენიზაცია

C6H6 + 3H2 ტ , პტანნი→C 6 H 12 (ციკლოჰექსანი)

3. პოლიმერიზაცია

III. ჩანაცვლების რეაქციები - იონის მექანიზმი (უფრო მსუბუქი ვიდრე ალკანები)

1. ჰალოგენაცია -

ა ) ბენზოლი

C6H6+Cl2 AlCl 3 → C 6 H 5 -Cl + HCl (ქლორბენზოლი)

C6H6 + 6Cl2 t,AlCl3→C 6 Cl 6 + 6HCl( ჰექსაქლორბენზოლი)

C 6 H 6 + Br 2 t, FeCl3→ C 6 H 5 -Br + HBr( ბრომბენზოლი)

ბ) ბენზოლის ჰომოლოგები დასხივების ან გაცხელებისას

ალკილის რადიკალების ქიმიური თვისებები მსგავსია ალკანების. მათში წყალბადის ატომები ჰალოგენით იცვლება თავისუფალი რადიკალების მექანიზმით. ამიტომ, კატალიზატორის არარსებობის შემთხვევაში, გაცხელებისას ან ულტრაიისფერი გამოსხივებისას, გვერდითი ჯაჭვში ხდება რადიკალური ჩანაცვლების რეაქცია. ბენზოლის რგოლის გავლენა ალკილის შემცვლელებზე იწვევს იმ ფაქტს, რომ წყალბადის ატომი ყოველთვის იცვლება ნახშირბადის ატომთან, რომელიც პირდაპირ არის დაკავშირებული ბენზოლის რგოლთან (ა-ნახშირბადის ატომი).

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

გ) ბენზოლის ჰომოლოგები კატალიზატორის თანდასწრებით

C 6 H 5 -CH 3 + Cl 2 AlCl 3 → (ორტა ნარევი, წარმოებულების წყვილი) +HCl

2. ნიტრაცია (აზოტის მჟავით)

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

ნიტრობენზოლი - სუნი ნუშის!

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

2,4,6-ტრინიტროტოლუენი (ტოლი, TNT)

ბენზოლის და მისი ჰომოლოგების გამოყენება

ბენზოლი C 6 H 6 არის კარგი გამხსნელი. ბენზოლი, როგორც დანამატი, აუმჯობესებს საავტომობილო საწვავის ხარისხს. ის ემსახურება როგორც ნედლეულს მრავალი არომატული ორგანული ნაერთების - ნიტრობენზოლი C 6 H 5 NO 2 (გამხსნელი, საიდანაც მიიღება ანილინი), ქლორობენზოლი C 6 H 5 Cl, ფენოლი C 6 H 5 OH, სტირონი და ა.შ.

ტოლუენი C 6 H 5 -CH 3 - გამხსნელი, რომელიც გამოიყენება საღებავების, სამკურნალო და ფეთქებადი ნივთიერებების წარმოებაში (TNT (TNT), ან 2,4,6-ტრინიტროტოლუენის TNT).

ქსილენები C6H4(CH3)2. ტექნიკური ქსილენი არის სამი იზომერის ნარევი ( ორთო-, მეტა- და წყვილი-ქსილენები) - გამოიყენება როგორც გამხსნელი და საწყისი პროდუქტი მრავალი ორგანული ნაერთის სინთეზისთვის.

იზოპროპილბენზოლი C6H5-CH(CH3)2 გამოიყენება ფენოლისა და აცეტონის წარმოებისთვის.

ბენზოლის ქლორირებული წარმოებულებიგამოიყენება მცენარეთა დაცვისთვის. ამრიგად, H ატომების ბენზოლში ქლორის ატომებით ჩანაცვლების პროდუქტია ჰექსაქლორბენზოლი C 6 Cl 6 - ფუნგიციდი; გამოიყენება ხორბლისა და ჭვავის თესლის მშრალ სამკურნალოდ ჭუჭყის საწინააღმდეგოდ. ბენზოლში ქლორის დამატების პროდუქტია ჰექსაქლოროციკლოჰექსანი (ჰექსაქლორანი) C 6 H 6 Cl 6 - ინსექტიციდი; იგი გამოიყენება მავნე მწერების გასაკონტროლებლად. აღნიშნული ნივთიერებები მიეკუთვნება პესტიციდებს - მიკროორგანიზმებთან, მცენარეებთან და ცხოველებთან ბრძოლის ქიმიურ საშუალებებს.

სტირონი C 6 H 5 – CH = CH 2 ძალიან ადვილად პოლიმერიზდება, წარმოქმნის პოლისტიროლს, ხოლო ბუტადიენთან კოპოლიმერიზაციისას, სტირონ-ბუტადიენის რეზინები.

ვიდეო გამოცდილება