Këto janë hidrokarbure ciklike me tre lidhje të dyfishta të konjuguara në cikël.
Benzen C 6 H 6- paraardhësi i hidrokarbureve aromatike. Ajo u izolua për herë të parë nga Faraday në 1825 nga ndezja e gazit.
Secili nga gjashtë atomet e karbonit në molekulën e tij është në gjendje hibridizime sp 2 dhe është i lidhur me dy atome karboni ngjitur dhe një atom hidrogjeni nga tre lidhje σ. Këndet e lidhjes ndërmjet çdo çifti të lidhjeve π janë 120 0 .
Kështu, skeleti i lidhjeve σ është një gjashtëkëndësh i rregullt në të cilin të gjithë atomet e karbonit dhe të gjitha lidhjet C-C dhe C-H σ shtrihen në të njëjtin rrafsh.
p-elektronet e të gjithë atomeve të karbonit formojnë një re të vetme ciklike π-elektroni, të përqendruar mbi dhe nën rrafshin e unazës.
Të gjitha lidhjet C–C në benzen janë ekuivalente, gjatësia e tyre është 0,140 nm, që korrespondon me një vlerë të ndërmjetme midis të vetmes dhe dyfishit.
Kjo do të thotë se në molekulën e benzenit nuk ka lidhje thjesht të thjeshta dhe të dyfishta midis atomeve të karbonit (si në formulën e propozuar në 1865 nga kimisti gjerman F. Kekule), dhe ato janë të gjitha të rreshtuara (delokalizuara).
Formula e përgjithshme për serinë homologe të benzenit C n H 2n-6(n ≥ 6).
Nëse ka dy ose më shumë radikale, pozicioni i tyre tregohet nga numri i atomeve të karbonit në unazën në të cilën janë ngjitur. Unaza numërohet në mënyrë që numri i radikalëve të jetë më i vogli.
Për benzenet e dyzëvendësuara
R-C 6 H 4 -R"
Përdoret gjithashtu një mënyrë tjetër për të ndërtuar emra:
orto- (rreth-)
zëvendësuesit në atomet e karbonit ngjitur të unazës, 1,2-;
meta- (m-)
zëvendësuesit përmes një atomi karboni (1,3-);
çift-(P-)
zëvendësuesit në anët e kundërta të unazës (1,4-).
Izomerizmi në arene.
Përcaktohet nga numri i zëvendësuesve, vendndodhja e tyre në unazën e benzenit dhe mundësia e izomerizmit të skeletit të karbonit në zëvendësuesit që përmbajnë më shumë se tre atome karboni.
Për një hidrokarbur aromatik C 8 H 10 ka 4 izomere: orto-, meta- dhe para-ksilene dhe etilbenzen.
PRODHIMI I HIDROKARBONEVE AROMATIK
Dehidrogjenimi i cikloalkaneve
2. Dehidrociklimi (dehidrogjenizimi dhe ciklizimi) i alkaneve në prani të një katalizatori
3.Trimerizimi i acetilenit mbi qymyr aktiv Reagimi i Zelinskit):
4.Alkilimi i benzenit me haloalkane në prani të klorurit anhidrik të aluminit, ose alkenet:
VETITË FIZIKE.
Benzeni dhe homologët e tij më të afërt janë lëngje pa ngjyrë me erë karakteristike, me densitet më të vogël se 1 g/ml. E ndezshme. I patretshëm në ujë, por shumë i tretshëm në tretës jopolarë. Benzeni dhe tolueni janë helmues (ndikojnë në veshkat, mëlçinë, palcën e eshtrave, gjakun).
Arenat më të larta janë të ngurta.
VETITË KIMIKE.
Për shkak të pranisë -sistem i delokalizuar arenat nuk karakterizohen nga reaksione shtimi ose oksidimi që çojnë në një shkelje të aromatikitetit. Ato janë më karakteristike reaksionet e zëvendësimit elektrofilik atomet e hidrogjenit të lidhur me ciklin - S E.
1. REAKSIONET E SHTESËS NË ARENES
Përveç reaksioneve që çojnë në shkatërrimin e strukturës aromatike të unazës së benzenit, arenet mund të hyjnë me shumë vështirësi.
a. hidrogjenizimi. Shtimi i hidrogjenit në benzen dhe homologët e tij ndodh në temperaturë dhe presion të ngritur në prani të katalizatorëve metalikë.
b. Klorinimi radikal. Me klorinimin radikal të benzenit, fitohet heksaklorocikloheksani - "heksakloran" (një mjet për të luftuar insektet e dëmshme).
2. REAKSIONET E ZËVENDËSIMIT RADIKAL TË ATOMEVE TË HIDROGJENIT NË ZINXHIRI ANËSOR:
Në rastin e homologëve të benzenit, nën veprimin e klorit në dritë ose në ngrohje, reaksioni ndodh zëvendësimi radikal në zinxhir anësor:
3. Reaksionet e oksidimit të arenës
Benzeni nuk oksidohet as nën ndikimin e agjentëve të fortë oksidues (KMnO 4 , K 2 Cr 2 O 7 , etj.). Prandaj, shpesh përdoret si një tretës inert në reaksionet e oksidimit të përbërjeve të tjera organike.
Ndryshe nga benzeni, homologët e tij oksidohen mjaft lehtë. Nën veprimin e një solucioni KMnO 4 në një mjedis acid dhe ngrohjen në homologët e benzenit, oksidohen vetëm zinxhirët anësor, ndërsa grupi karboksil mbetet nga zinxhiri anësor, dhe pjesa tjetër shkon në dioksid karboni:
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
Nëse oksidimi ndodh në një zgjidhje neutrale kur nxehet, atëherë formohet një kripë e acidit benzoik dhe karbonatit të kaliumit:
C 6 H 5 - CH 2-CH 3+4KMnO 4 àC 6 H 5 - COO K+K 2 CO3+4MnO2 +KOH+2H2O
4. REAKSIONET E ZËVENDËSIMIT NË UNAZËN E BENZENIT
Halogjenimi
Zëvendësimi i atomit të hidrogjenit në unazën e benzenit nga një halogjen ndodh në prani të katalizatorëve AlCl 3 , AlBr 3 , FeCl 3 , etj.:
Nitrimi
Benzeni reagon me një përzierje nitratuese (një përzierje e acideve nitrik dhe sulfurik të koncentruar):
Alkilimi
Zëvendësimi i një atomi hidrogjeni në unazën e benzenit me një grup alkil ( alkilimi) ndodh nën veprim alkil halidet në prani të katalizatorëve AlCl 3, FeBr 3 ose alkenet në prani të acidit fosforik:
Leksioni 16
HIDROKARBONET AROMATIK POLICIKLIKE
Skica e leksionit.
1. Hidrokarbure aromatike policiklike me unaza të izoluara
1.1 Grupi bifenil
1.2. Polifenilmetanet
2. Hidrokarburet benzenoide të kondensuar
2.1 Naftalinë
2.2. Antraceni, fenantreni
1. Hidrokarbure aromatike policiklike me unaza të izoluara
Ekzistojnë dy grupe hidrokarburesh aromatike policiklike (arene) me disa unaza benzeni.
1. Hidrokarburet me unaza të izoluara. Këto përfshijnë bifenil dhe di- dhe trifenilmetanet.
2. Hidrokarburet me unaza të kondensuar ose hidrokarbure benzoide. Këto përfshijnë naftalinë, antracenë dhe fenantren.
1.1. Grupi bifenil
Përkufizimi: Përbërjet aromatike në të cilat dy (ose më shumë) unaza (unaza) janë të lidhura me njëra-tjetrën me një lidhje të vetme quhen hidrokarbure aromatike policiklike me unaza të izoluara.
Përbërja më e thjeshtë e hidrokarbureve aromatike me unaza të izoluara është bifenili. Pozicionet e zëvendësuesve në formulën e bifenilit tregohen me numra. Në njërën unazë, numrat nuk janë shënuar: 1, 2 ..... Në unazën e dytë, numrat janë shënuar me një goditje 1, 2, etj.:
Skema 1.
Bifenili është një substancë kristalore me T pl. 70 0 C, T b.p. 254 0 C, ka një aplikim të gjerë për shkak të rezistencës termike dhe kimike. Përdoret në industri si ftohës me temperaturë të lartë. Në industri, bifenili prodhohet nga piroliza e benzenit:
Skema 2.
Metoda laboratorike e marrjes është veprimi i natriumit ose bakrit në jodobenzen
Skema 3.
Reaksioni vazhdon veçanërisht pa probleme në prani të zëvendësuesve që tërheqin elektron në halogjenët aril, të cilët rrisin lëvizshmërinë e halogjenit në bërthamë:
Derivati më i rëndësishëm i bifenilit është diamina benzidina. Zakonisht përftohet duke reduktuar nitrobenzenin në hidrazobenzen dhe duke izomerizuar këtë të fundit nën ndikimin e acideve:
Skema 5.
Benzidina është materiali fillestar për prodhimin e shumë ngjyrave thelbësore (të drejtpërdrejta). Prania e dy amino grupeve që mund të diazotizohen bën të mundur marrjen e ngjyrave bis-azo me ngjyrë të thellë. Një shembull i një ngjyre që rrjedh nga benzidina është treguesi i kuq i Kongos:
Skema 6.
Në gjendjen kristalore, të dy unazat e benzenit të bifenilit shtrihen në të njëjtin plan. Në tretësirë dhe në gjendje të gaztë, këndi ndërmjet rrafsheve të unazave është 45 0 . Dalja e unazave të benzenit nga rrafshi shpjegohet me ndërveprimin hapësinor të atomeve të hidrogjenit në pozicionet 2, 2 dhe 6, 6:
Skema 7.
Nëse ka zëvendësues të mëdhenj në pozicionet orto, atëherë rrotullimi rreth lidhjes C-C bëhet i vështirë. Nëse zëvendësuesit nuk janë të njëjtë, atëherë derivatet përkatëse mund të ndahen në izomerë optikë. Kjo formë e izomerizmit hapësinor quhet izomerizëm optik rrotullues ose atropizomerizëm.
Skema 8.
Bifenili merr pjesë shumë më aktivisht se benzeni në reaksionet e zëvendësimit aromatik elektrofilik. Brominimi i bifenilit me një sasi ekuimolare të bromit çon në formimin e 4-bromobifenilit. Një tepricë e bromit çon në formimin e 4,4`-dibromobifenilit:
Skema 9.
Reaksionet e nitrimit të bifenilit, acilimi i Friedel-Crafts dhe reaksionet e tjera të zëvendësimit aromatik elektrofilik vazhdojnë në mënyrë të ngjashme.
1.2. Polifenilmetanet
Përkufizimi:
Përbërjet aromatike në të cilat nga dy deri në katër unaza benzeni janë të lidhura me një atom karboni në gjendje të hibridizimit sp 3.
Themeluesi i serisë homologe të polifenilmetanit është tolueni, përbërësi i mëposhtëm është difenilmetani:
Skema 10.
Di- dhe trifenilmetani prodhohen duke përdorur benzen nga reaksioni Friedel-Crafts me dy metoda:
1. Nga kloruri i metilenit dhe kloroformi:
Skema 11.
2. Nga klorur benzili dhe klorur benziliden:
Skema 12..
Difenilmetani është një substancë kristalore me T pl. 26-27 0 C, ka erën e portokallit.
Kur difenilmetani oksidohet, formohet benzofenoni:
Skema 13.
Trifenilmetani është një substancë kristalore me T pl. 92,5 0 C. Me benzen jep një përbërje molekulare kristalore T pl. 78 0 C. Trifenilmetani oksidohet lehtësisht në trifenilkarbinol. Atomi i hidrogjenit në molekulën e tij zëvendësohet lehtësisht nga metalet dhe halogjenet. Nga ana tjetër, trifenilkarbinol nën veprimin e klorurit të hidrogjenit, trifenilklorometanit. Trifenilklorometani me reduktim formon trifenilmetan, dhe pas hidrolizës, trifenilkarbinol:
Skema 14..
Struktura e trifenilmetanit përbën bazën e të ashtuquajturave ngjyra të serisë së trifenilmetanit. Aminotrifenilmetanet janë substanca pa ngjyrë, ato quhen komponime leuko (nga greqishtja leukos - e bardhë, e pangjyrë). Kur oksidohen në një mjedis acid, ato formojnë kripëra me ngjyrë. Në këto kripëra, bartësi i ngjyrës (kromofori) është një jon i konjuguar me një ngarkesë pozitive të shpërndarë midis atomeve të karbonit dhe azotit. Përfaqësuesi më i shquar i këtij grupi është i gjelbër malakit. Përftohet nga reagimi Friedel-Crafts:
Skema 15.
Gjatë oksidimit të përbërjes leuko, përmes unazës së benzenit formohet një sistem lidhjesh të konjuguara midis atomit të azotit dhe karbonit të sistemit të trifenilmetanit, i cili ka kaluar në gjendjen e hibridizimit sp 2. Një strukturë e tillë quhet kinoid. Prania e një strukture kinoidale siguron shfaqjen e një ngjyre të thellë intensive.
Treguesi i përdorur gjerësisht fenolftaleina i përket grupit të ngjyrave të trifenilmetanit. Përftohet nga reaksioni i fenolit dhe anhidridit ftalik (anhidridi ftalik) në prani të acidit sulfurik:
Skema 16.
2. Hidrokarburet benzenoide të kondensuar
Hidrokarburet që përmbajnë dy ose më shumë unaza benzeni që ndajnë dy atome karboni quhen hidrokarbure benzenoid të shkrirë.
2.1. Naftalinë
Më e thjeshta nga hidrokarburet benzoike të kondensuar është naftalina:
Skema 17.
Pozicionet 1,4,5 dhe 8 janë caktuar "α", pozicionet 2, 3,6,7 janë caktuar "β". Prandaj, për naftalinën, ekzistenca e dy të monozëvendësuarve, të cilët quhen derivate 1 (α)- dhe 2 (β) dhe dhjetë izomerë të dyzëvendësuar është e mundur, për shembull:
Skema 18.
Mënyrat për të marrë.
Pjesa më e madhe e naftalinës merret nga katrani i qymyrit.
Në kushte laboratorike, naftalina mund të merret duke kaluar avujt e benzenit dhe acetilenit mbi qymyr druri:
Skema 19.
Dehidrociklizim mbi platinin e homologëve të benzenit me një zinxhir anësor prej katër ose më shumë atomesh karboni:
Skema 20.
Nga reaksioni i sintezës së dienit të 1,3-butadienit me P-benzokinon:
Skema 21.
Një metodë e përshtatshme laboratorike për marrjen e naftalinës dhe derivateve të saj është një metodë e bazuar në reagimin Friedel-Crafts:
Skema 22.
Naftalini është një substancë kristalore me T pl. 80 0 C, e karakterizuar nga luhatshmëri e lartë.
Naftaleni hyn në reaksionet e zëvendësimit elektrofilik më lehtë se benzeni. Në këtë rast, zëvendësuesi i parë pothuajse gjithmonë bëhet në pozicionin α, pasi në këtë rast krijohet një kompleks σ energjikisht më i favorshëm sesa me zëvendësimin në pozicionin β. Në rastin e parë, kompleksi σ stabilizohet nga rishpërndarja e densitetit të elektronit pa prishur aromatikitetin e unazës së dytë; në rastin e dytë, një stabilizim i tillë nuk është i mundur:
Skema 23.
Një numër i reaksioneve të zëvendësimit elektrofilik në naftalinë:
Skema 24.
Hyrja e një agjenti elektrofilik në pozicionin β është më pak e zakonshme. Si rregull, kjo ndodh në kushte specifike. Në veçanti, sulfonimi i naftalinës në 60 0 C vazhdon si një proces i kontrolluar kinetikisht, me formimin mbizotërues të acidit 1-naftalensulfonik. Sulfonimi i naftalinës në 160 0 C vazhdon si një proces i kontrolluar termodinamikisht dhe çon në formimin e acidit 2-naftalensulfonik:
Skema 25.
Vendi i hyrjes së zëvendësuesit të dytë në sistemin e naftalinës përcaktohet nga:
1. ndikimi orientues i një zëvendësuesi ekzistues;
2. Ndryshimet në reaktivitetin e pozicioneve α dhe β.
Në këtë rast, plotësohen kushtet e mëposhtme:
1. Nëse një nga unazat e naftalinës ka një zëvendësues të llojit të parë, atëherë zëvendësuesi i ri hyn në të njëjtën unazë. Një zëvendësues i llojit të parë në pozicionin 1(α) dërgon zëvendësuesin e dytë, kryesisht në 4( çift)-pozicion. Izomer me një zëvendësues të dytë në 2( orto)-pozicioni formohet në sasi të vogla, për shembull:
Skema 26.
Zëvendësuesit e elektroneve të vendosura në molekulën e naftalinës drejtojnë sulmin në një unazë tjetër në pozicionet e 5-të dhe të 8-të:
Skema 27.
Skema 28.
Oksidimi i naftalinës me oksigjen atmosferik duke përdorur pentoksid vanadium si katalizator çon në formimin e anhidridit ftalik:
Skema 29.
Naftalina mund të reduktohet me veprimin e agjentëve të ndryshëm reduktues me shtimin e 1, 2 ose 5 mole hidrogjen:
Skema 30.
2.2. Antraceni, fenantreni
Duke ndërtuar një unazë tjetër nga naftalina, mund të përftohen dy hidrokarbure izomere - antraceni dhe fenantreni:
Skema 31..
Pozicionet 1, 4, 5 dhe 8 janë caktuar "α", pozicionet 2, 3, 6 dhe 7 janë caktuar "β", pozicionet 9 dhe 10 janë caktuar "γ" ose "meso" - pozicioni i mesëm.
Mënyrat për të marrë.
Pjesa më e madhe e antracenit merret nga katrani i qymyrit.
Në kushte laboratorike, antraceni përftohet nga reaksioni Friedel-Crafts nga benzeni ose me tetrabromoetan:
Skema 32.
ose nga reagimi me anhidrid ftalik:
Skema 33.
Si rezultat i fazës së parë të reaksionit, merret antrakinoni, i cili reduktohet lehtësisht në antracen, për shembull, me borohidrid natriumi.Përdoret edhe reaksioni Fittig, sipas të cilit molekula e antracenit përftohet nga dy molekula. orto- bromobenzil bromid:
Skema 34.
Vetitë:
Antraceni është një substancë kristalore me T pl. 213 0 C. Të tre unazat e benzenit të antracenit shtrihen në të njëjtin rrafsh.
Antraceni shton lehtësisht hidrogjen, brom dhe anhidrid maleik në pozicionet 9 dhe 10:
Skema 35.
Produkti i shtimit të bromit humbet lehtësisht bromurin e hidrogjenit për të formuar 9-bromoantracen.
Nën veprimin e agjentëve oksidues, antraceni oksidohet lehtësisht në antrakinon:
Skema 36.
Fenantreni, si dhe antraceni, është një përbërës i katranit të qymyrit.
Ashtu si antraceni, fenantreni shton hidrogjen dhe brom në pozicionet 9 dhe 10:
Skema 37.
Nën veprimin e agjentëve oksidues, fenantreni oksidohet lehtësisht në fenantrenkinon, i cili më tej oksidohet në acid 2,2`-bifenik:
Skema 36.
Material demonstrues për leksionin
Skema 1. Formula strukturore e bifenilit dhe rendi i përcaktimit të pozicionit të zëvendësuesve në molekulën e bifenilit.
Skema 2.
Skema për sintezën e bifenilit me pirolizë të benzenit.
Skema 3. Skema për sintezën e bifenilit nga jodobenzeni.
Skema 4.
Skema e sintezës së bifenilit sipas reaksionit të Ullmanit.
Skema 5. Skema për sintezën e benzidinës.
Skema 6. Treguesi i Kongos është i kuq.
Skema 7. Skema e ndërveprimeve sterike të atomeve të hidrogjenit në orto- dhe orto-dispozitat.
Skema 8. Izomere optike rrotulluese.
Skema 9. Skema e reaksionit të zëvendësimit elektrofilik.
Komponimi i mëposhtëm është difenilmetani: 
Skema 10. Polifenilmetanet.
Skema 11. Skema për sintezën e di- dhe trifenilmetanit, klorurit metilen dhe kloroformit.
Skema 12. Skema për sintezën e di- dhe trifenilmetanit nga klorur benzil dhe klorur benziliden.
Skema 13. Skema e oksidimit të difenilmetanit.
Skema 14. Reaksionet që përfshijnë derivatet e trifenilmetanit.
Skema 15. Skema për sintezën e ngjyrës së gjelbër malakit.
Skema 16. Skema për sintezën e treguesit fenolftaleinë.
Skema 18. Derivatet e naftalinës.
Mënyrat për të marrë.
HIDROKARBONE AROMATIK POLICIKLIKE ME CIKLE TE IZOLUARA
Hidrokarburet aromatike me unaza të shumta benzeni ndahen në:
1. Hidrokarburet me cikle jo të kondensuar. Këto përfshijnë bifenil dhe di- dhe trifenilmetanet.
2. Hidrokarburet me cikle të kondensuar. Këto përfshijnë naftalinë, antracen dhe fenantren.
Grupi bifenil
Përkufizimi: Përbërjet aromatike në të cilat dy (ose më shumë) unaza (unaza) janë të lidhura me njëra-tjetrën me një lidhje të vetme quhen hidrokarbure aromatike policiklike me unaza të izoluara.
Bifenili konsiderohet si shembull:
Në industri, bifenili prodhohet nga piroliza e benzenit:
Metoda laboratorike e përgatitjes është veprimi i natriumit ose bakrit në jodobenzen, ose në prani të zëvendësuesve që tërheqin elektronet në halogjenët aril, të cilët rrisin lëvizshmërinë e halogjenit në bërthamë:
Bifenili është një substancë kristalore me T pl. 70 0 C, T b.p. 254 0 C. E qëndrueshme termodinamikisht. Përdoret në industri si ftohës me temperaturë të lartë.
Bifenili merr pjesë shumë më aktivisht se benzeni në reaksionet e zëvendësimit aromatik elektrofilik. Brominimi i bifenilit me një sasi ekuimolare të bromit çon në formimin e 4-bromobifenilit. Një tepricë e bromit çon në formimin e 4,4`-dibromobifenilit:
Reaksionet e nitrimit të bifenilit, përshpejtimi i Friedel-Crafts dhe reaksionet e tjera të zëvendësimit aromatik elektrofilik vazhdojnë në mënyrë të ngjashme.
Polifenilmetanet
Përkufizimi: Përbërjet aromatike në të cilat nga dy deri në katër unaza benzeni janë të lidhura me një atom karboni në gjendje të hibridizimit sp 3.
Themeluesi i serisë homologe të polifenilmetanit është tolueni, përbërësi i mëposhtëm është difenilmetani:
Di- dhe trifenilmetani prodhohen duke përdorur benzen nga reaksioni Friedel-Crafts me dy metoda:
1. Nga kloruri i metilenit dhe kloroformi:
2. Nga klorur benzili dhe klorur benziliden:
Difenilmetani është një substancë kristalore me T pl. 26-27 0 C, ka erën e portokallit.
Kur difenilmetani oksidohet, formohet benzofenoni:
Struktura e trifenilmetanit formon bazën e të ashtuquajturave ngjyra të serisë së trifenilmetanit:
1. E gjelbërta e malakitit (e gjelbër e shkëlqyeshme) përftohet nga reaksioni Friedel-Crafts:
2. Fenolftalinë.
Përftohet nga reaksioni i fenolit dhe anhidridit ftalik (anhidridi ftalik) në prani të acidit sulfurik:
HIDROKARBONET BENZOID TË KONDENSUARA
Hidrokarburet që përmbajnë dy ose më shumë unaza benzeni që ndajnë dy atome karboni quhen hidrokarbure benzenoid të shkrirë.
Naftalinë
Më e thjeshta nga hidrokarburet benzoike të kondensuar është naftalina:
Pozicionet 1,4,5 dhe 8 janë caktuar "α", pozicionet 2, 3,6,7 janë caktuar "β".
Mënyrat për të marrë.
Pjesa më e madhe e naftalinës merret nga katrani i qymyrit.
Në kushte laboratorike, naftalina mund të merret duke kaluar avujt e benzenit dhe acetilenit mbi qymyr druri:
Dehidrociklizim mbi platinin e homologëve të benzenit me një zinxhir anësor prej katër ose më shumë atomesh karboni:
Nga reaksioni i sintezës së dienit të 1,3-butadienit me P-benzokinon:
Naftalini është një substancë kristalore me T pl. 80 0 C, e karakterizuar nga luhatshmëri e lartë.
Naftaleni hyn në reaksionet e zëvendësimit elektrofilik më lehtë se benzeni. Në këtë rast, zëvendësuesi i parë pothuajse gjithmonë bëhet në pozicionin α:
Hyrja e një agjenti elektrofilik në pozicionin β është më pak e zakonshme. Si rregull, kjo ndodh në kushte specifike. Në veçanti, sulfonimi i naftalinës në 60 0 C vazhdon si një proces i kontrolluar kinetikisht me formimin mbizotërues të acidit 1-naftalensulfonik. Sulfonimi i naftalinës në 160 0 C vazhdon si një proces i kontrolluar termodinamikisht dhe çon në formimin e acidit 2-naftalensulfonik:
Kur një zëvendësues i dytë futet në molekulën e naftalenit, orientimi përcaktohet nga natyra e zëvendësuesit tashmë të pranishëm në të. Zëvendësuesit e dhuruesve të elektroneve të vendosura në molekulën e naftalinës drejtojnë sulmin në të njëjtën unazë në pozicionet e 2-të dhe të 4-të.
S.Yu. Eliseev
Koncepti i hidrokarbureve aromatike, aplikimi i tyre, vetitë fiziko-kimike dhe eksplozive ndaj zjarrit.
Kuptimi modern i strukturës së molekulës së benzenit. Seritë homologe të benzenit, nomenklatura, izomerizmi. Toksiciteti i arenës.
Reaksionet themelore kimike:
zëvendësimet (halogjenimi, nitrimi, sulfonimi, alkilimi)
shtesa (hidrogjen dhe halogjen);
oksidimi (oksidimi jo i plotë, tiparet e procesit të djegies, tendenca për djegie spontane pas kontaktit me agjentë të fortë oksidues);
Rregullat e zëvendësimit në unazën e benzenit. Zëvendës i rreshtit të parë dhe të dytë.
Metodat industriale për marrjen e hidrokarbureve aromatike.
Përshkrimi i shkurtër i hidrokarbureve aromatike kryesore: tolueni, benzeni, ksileni, etilbenzeni, izopropilbenzeni, stireni etj.
Përbërjet aromatike nitro, vetitë fiziko-kimike dhe të rrezikshme nga zjarri të nitrobenzenit, toluenit. Reagimet për marrjen e tyre.
Aminat aromatike: nomenklatura, izomerizmi, metodat e prodhimit, përfaqësuesit individualë (aniline, difenilaminë, dimetilaniline).
Hidrokarburet aromatike (arene)
Komponimet aromatike zakonisht quhen komponime karbociklike, në molekulat e të cilave ekziston një grup i veçantë ciklik prej gjashtë atomesh karboni - unaza e benzenit. Substanca më e thjeshtë që përmban një grup të tillë është benzeni hidrokarbur; të gjitha përbërjet e tjera aromatike të këtij lloji konsiderohen si derivate të benzenit.
Për shkak të pranisë së një unaze benzeni në përbërjet aromatike, ato ndryshojnë ndjeshëm në disa veti nga komponimet aliciklike të ngopura dhe të pangopura, si dhe nga komponimet me një zinxhir të hapur. Vetitë dalluese të substancave aromatike, për shkak të pranisë së një bërthame të benzenit në to, zakonisht quhen veti aromatike, dhe bërthama e benzenit, përkatësisht, bërthama aromatike.
Duhet të theksohet se vetë emri "përbërje aromatike" nuk ka më kuptimin e tij origjinal të drejtpërdrejtë. Ky ishte emri i derivateve të parë të benzenit të studiuar, sepse ato kishin një aromë ose ishin të izoluara nga substanca aromatike natyrore. Aktualisht, komponimet aromatike përfshijnë shumë substanca që kanë erë të pakëndshme ose pa erë fare nëse molekula e tyre përmban një unazë të sheshtë me elektrone të përgjithësuar (4n + 2), ku n mund të marrë vlerat 0, 1, 2, 3. , etj. .d., është rregulli i Hükelit.
Hidrokarburet aromatike të serisë së benzenit.
Përfaqësuesi i parë i hidrokarbureve aromatike - benzeni - ka përbërjen C6H6. Kjo substancë u zbulua nga M. Faraday në 1825 në një lëng të formuar gjatë ngjeshjes ose ftohjes së të ashtuquajturit. gaz ndriçues, i cili fitohet gjatë distilimit të thatë të qymyrit. Më pas, benzeni u zbulua (A. Hoffman, 1845) në një produkt tjetër të distilimit të thatë të qymyrit - në katranin e qymyrit. Doli të ishte një substancë shumë e vlefshme dhe gjeti aplikim të gjerë. Më pas u zbulua se shumë komponime organike janë derivate të benzenit.
Struktura e benzenit.
Për një kohë të gjatë çështja e natyrës kimike dhe strukturës së benzenit mbeti e paqartë. Duket se është një përbërje fort e pangopur. Në fund të fundit, përbërja e tij C6H6 sipas raportit të atomeve të karbonit dhe hidrogjenit i përgjigjet formulës CnH2n-6, ndërsa hidrokarburi i ngopur që i përgjigjet numrit të atomeve të karbonit heksani ka përbërjen C6H14 dhe i përgjigjet formulës CnH2n+2. Megjithatë, benzeni nuk jep reaksione karakteristike të komponimeve të pangopura; për shembull, nuk siguron ujë me brom dhe zgjidhje KMnO4; në kushte normale, nuk është i prirur ndaj reaksioneve të shtimit, nuk oksidohet. Përkundrazi, benzeni në prani të katalizatorëve hyn në reaksione zëvendësimi karakteristike të hidrokarbureve të ngopura, për shembull, me halogjene:
C6H6 + Cl2 ® C6H5Cl + HCl
Sidoqoftë, doli që në kushte të caktuara, benzeni gjithashtu mund të hyjë në reaksione shtesë. Atje, në prani të katalizatorëve, hidrogjenizohet, duke shtuar 6 atome hidrogjeni:
C6H6 + 3H2 ® C6H12
Nën veprimin e dritës, benzeni shton ngadalë 6 atome halogjene:
C6H6 + 3Cl2 ® C6H6Cl6
Disa reaksione të tjera shtimi janë gjithashtu të mundshme, por të gjitha ato zhvillohen me vështirësi, shumë herë më pak aktive sesa shtimi në lidhje të dyfishta në substanca me qëllim të hapur ose në përbërje aliciklike.
Më tej, u zbulua se derivatet e monozëvendësuar të benzenit C6H5X nuk kanë izomerë. Kjo tregoi se i gjithë hidrogjeni dhe të gjithë atomet e karbonit në molekulën e tij janë ekuivalente në pozicionin e tyre, gjë që gjithashtu nuk gjeti një shpjegim për një kohë të gjatë.
Për herë të parë, formula për strukturën e benzenit u propozua në 1865. Kimisti gjerman August Kekule. Ai sugjeroi që 6 atomet e karbonit në benzen të formojnë një cikël, duke u lidhur me njëri-tjetrin duke alternuar lidhjet e vetme dhe të dyfishta, dhe, përveç kësaj, secili prej tyre është i lidhur me një atom hidrogjeni: CH CH CH CH CH CH Kekule sugjeroi që lidhjet e dyfishta në benzen jo të palëvizshëm; sipas tij, ato vazhdimisht lëvizin (oscilojnë) në unazë, e cila mund të përfaqësohet me skemën: CH (I) CH (II) Formulat I dhe II, sipas Kekules, CH CH CH CH janë plotësisht ekuivalente dhe vetëm ½½.<=>½½ shprehin 2 faza kaluese reciproke CH CH CH CH CH CH të përbërjes së molekulës së benzenit. CH CHKekule arriti në këtë përfundim mbi bazën se nëse pozicioni i lidhjeve të dyfishta në benzen ishte i fiksuar, atëherë derivatet e tij të dyfishtë C6H4X2 me zëvendësues në karbonet fqinje duhet të ekzistojnë në formën e izomerëve në pozicionin e lidhjeve të vetme dhe të dyfishta:
½ (III) ½ (IV)
C CNS S-X NS S-X
½½½<=>½½½
Formula Kekule është bërë e përhapur. Është në përputhje me konceptin e karbonit katërvalent, shpjegon ekuivalencën e atomeve të hidrogjenit në benzen. Është vërtetuar prania e një cikli gjashtë-anëtarësh në këtë të fundit; në veçanti, vërtetohet nga fakti se gjatë hidrogjenizimit benzeni formon cikloheksan, nga ana tjetër, cikloheksani shndërrohet në benzen me dehidrogjenim.
Sidoqoftë, formula Kekule ka të meta të rëndësishme. Duke supozuar se ka tre lidhje të dyfishta në benzen, ajo nuk mund të shpjegojë pse benzeni në këtë rast vështirë se hyn në reaksione shtimi, është rezistent ndaj veprimit të agjentëve oksidues, d.m.th. nuk tregon vetitë e përbërjeve të pangopura.
Studimi i benzenit duke përdorur metodat më të fundit tregon se në molekulën e tij midis atomeve të karbonit nuk ka lidhje dyfishe të zakonshme të thjeshta dhe as të zakonshme. Për shembull, studimi i përbërjeve aromatike duke përdorur rrezet X tregoi se 6 atome karboni në benzen, duke formuar një cikël, shtrihen në të njëjtin rrafsh në majat e një gjashtëkëndëshi të rregullt dhe qendrat e tyre janë në distancë të barabartë nga njëra-tjetra, duke përbërë 1.40 A. Këto distanca janë më të vogla se distancat ndërmjet qendrave të atomeve të karbonit të lidhura me një lidhje të vetme (1,54 A) dhe më shumë se m të lidhura me një lidhje dyfishe (1,34 A). Kështu, në benzen, atomet e karbonit lidhen duke përdorur lidhje të veçanta, ekuivalente, të cilat quheshin lidhje aromatike. Për nga natyra e tyre, ato ndryshojnë nga lidhjet e dyfishta dhe të vetme; prania e tyre përcakton vetitë karakteristike të benzenit. Nga pikëpamja e koncepteve moderne elektronike, natyra e lidhjeve aromatike shpjegohet si më poshtë.
