Në prani të zëvendësuesve në unazën e benzenit, vendi i hyrjes së grupit nitro dhe kushtet e reaksionit përcaktohen, si në reaksionet e tjera të zëvendësimit elektrofilik, nga natyra e zëvendësuesit të pranishëm.

Orientuesit e llojit të parë(OH, OR, OCOR, NH 2, NHR, NR 2, NHCOR, –N=N–, CH 2 Cl, CH 3, F, Cl, Br, I) drejtojnë grupin nitro kryesisht në pozicionin orto-para dhe lehtësojnë (përveç halogjeneve) futjen e tij.

Orientuesit e llojit të dytë(SO 3 H, NO 2, COOH, COOR, CN, CCl 3) e drejtojnë grupin nitro kryesisht në pozicionin meta dhe e bëjnë të vështirë futjen e tij në bërthamë.

Komponimet që përmbajnë orientues të tipit I nitratohen në kushte më të buta: nitrimi i toluenit në përbërje mononitro ndodh në një temperaturë jo më të madhe se 40°C; Mononitrimi i fenolit kryhet edhe me acid nitrik të holluar pas ftohjes. Shpejtësia e reaksionit varet gjithashtu nga natyra e zëvendësuesve të pranishëm në unazën e benzenit. Ndryshimi krahasues në shpejtësinë e reaksionit nën ndikimin e një zëvendësuesi ekzistues mund të paraqitet skematikisht krah për krah, ku grupet në të djathtë të klorit përshpejtojnë reaksionin dhe në të majtë e ngadalësojnë atë.

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

ngadalësoj shpejtimin

Në rastin e benzeneve të di- dhe shumë të zëvendësuara, efekti i zëvendësuesve është aditiv. Në prani të zëvendësuesve të llojeve të ndryshme, vendi i hyrjes së elektrofilit përcaktohet nga orientuesi i tipit I, pasi aktivizon bërthamën. Nëse të dy zëvendësuesit janë të të njëjtit lloj, atëherë vendi i hyrjes përcaktohet nga ai më i fortë:

Nitrimi i toluenit me një përzierje nitratuese në 20-30°C çon në një përzierje të o- dhe p-nitrotolueneve me një rendiment total pothuajse sasior.

Nitrimi i mëtejshëm i nitrotolueneve në komponimet nitro kryhet në një temperaturë më të lartë.

Kur dinitrotoluenet ekspozohen ndaj acideve nitrik dhe sulfurik të tymit në 110°C, formohet 2,4,6-trinitrotoluen (TNT), i cili përdoret si eksploziv. Me rritjen e numrit të grupeve alkil në unazën e benzenit, nitrimi bëhet më i lehtë. Ksilenet nitrohen më lehtë se tolueni, dhe mezitileni nitrohet në kushte edhe më të buta nga acetil ose benzoil nitrati.

Përgatitja nëpërmjet diazokomponimit

Metodat në këtë grup janë shumë më pak të shumta, por dallohen nga rendimentet e larta, nivelet e ulëta të papastërtive të nënprodukteve, thjeshtësia dhe shumëllojshmëria e ekzekutimit.

Metoda më e thjeshtë dhe më e besueshme e këtij grupi është kryerja e reaksionit Sandmeyer. Mund të japim 2 shembuj të mënyrave të ndryshme të realizimit vetëm të kësaj faze:

2.3 Metoda të tjera

PhBr + TfOMe, acidi antranilik në reaksionin Borodin-Hunsdiecker, reaksioni i o-dibromobenzenit dhe MeMgBr, etj. - kanë përparësi ndaj metodave të tjera dhe kanë një vlerë përgatitore më të ulët, megjithëse janë me interes.

Rruga e zgjedhur e sintezës - analiza, përshkrimi i metodave për kryerjen e fazave eksperimentale

Kriteri kryesor për zgjedhjen e një ose një metode tjetër, të përshkruar në detaje më lart, është besueshmëria dhe disponueshmëria. Kjo korrespondon me rrugën toluen - nitrotoluen - o-toluidine - o-bromotoluen.

Nitrimi i toluenit

0,15 mol të një përbërësi aromatik nitro vendoset në një balonë me tre qafa 250 ml të pajisur me një përzierës, gyp dhe termometër të brendshëm (pajisja nuk duhet të mbyllet). Më pas shtoni ngadalë përzierjen nitratuese, të ftohur paraprakisht në të paktën 10 °C, me përzierje të mirë dhe një banjë akulli ftohëse, temperatura e përzierjes së reagimit duhet të jetë në intervalin 5-10 °C.

Më pas përzieni në temperaturën e dhomës për 2-3 orë të tjera. Pas kësaj, përzierja e reaksionit hidhet me kujdes në 300 ml ujë me akull dhe përzihet mirë. Shtresa organike ndahet dhe shtresa ujore nxirret me eter. Ekstraktet organike të kombinuara lahen me ujë, 2 N. tretësirë ​​bikarbonat natriumi deri në neutral, pastaj përsëri me ujë. ngrohës. Ekstraktet thahen mbi CaCl 2 dhe distilohen. Izomeri P ngrihet me një përzierje akulli dhe kripe dhe lahet me një sasi të vogël të eterit të ftohtë të naftës. (Mjafton ndarja e kujdesshme, kjo metodë lë rreth 4% të p-izomerit: ngrirja për 8 orë me një përzierje akulli dhe kripe (2:1). Një metodë e mirë e ndarjes është reduktimi i p-izomerit me një agjent reduktues alkalik.P-toluidina mund të ndahet për shkak të vetive themelore Ndarja arrihet më së miri me distilim fraksional i ndjekur nga kristalizimi 11). Nga filtrati me distilim me vakum në një kolonë 30 cm Ne loje me ngrohje elektrike, o-izomeri është i izoluar. Rendimenti i o-izomerit është 40%. Pikat e vlimit të o- dhe p-nitrotoluenit janë përkatësisht 96°C/9 mm. dhe 105°C/10 mm, pika e shkrirjes së p-toluidinës 52-54°C.

Vetitë fizike

Benzeni dhe homologët e tij më të afërt janë lëngje pa ngjyrë me një erë specifike. Hidrokarburet aromatike janë më të lehta se uji dhe nuk treten në të, por ato janë lehtësisht të tretshme në tretës organikë - alkool, eter, aceton.

Benzeni dhe homologët e tij janë vetë tretës të mirë për shumë substanca organike. Të gjitha arenat digjen me një flakë tymi për shkak të përmbajtjes së lartë të karbonit në molekulat e tyre.

Karakteristikat fizike të disa arenave janë paraqitur në tabelë.

Tabela. Vetitë fizike të disa arenave

Emri	Formula	p°.pl., °C	p°.b.p., °C
Benzeni	C6H6	5,5	80,1
Tolueni (metilbenzen)	C 6 H 5 CH 3	95,0	110,6
Etilbenzen	C 6 H 5 C 2 H 5	95,0	136,2
Ksyleni (dimetilbenzen)	C 6 H 4 (CH 3) 2
orto-		25,18	144,41
meta-		47,87	139,10
çift ​​-		13,26	138,35
Propilbenzen	C 6 H 5 (CH 2) 2 CH 3	99,0	159,20
Kumen (izopropilbenzen)	C6H5CH(CH3) 2	96,0	152,39
Stiren (vinilbenzen)	C6H5CH=CH2	30,6	145,2

Benzeni – vlimi i ulët ( tbalon= 80,1°C), lëng pa ngjyrë, i patretshëm në ujë

Kujdes! Benzeni – helm, prek veshkat, ndryshon formulën e gjakut (me ekspozim të zgjatur), mund të prishë strukturën e kromozomeve.

Shumica e hidrokarbureve aromatike janë të rrezikshme për jetën dhe toksike.

Përgatitja e areneve (benzeni dhe homologët e tij)

Në laborator

1. Shkrirja e kripërave të acidit benzoik me alkalet e ngurta

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

benzoat natriumi

2. Reagimi Wurtz-Fitting: (këtu G është halogjen)

C 6H 5 -G + 2Na + R-G →C 6 H 5 - R + 2 NaG

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

Në industri

• izoluar nga nafta dhe qymyri me distilim të pjesshëm dhe reformim;
• nga katrani i qymyrit dhe gazi i furrës së koksit

1. Dehidrociklizimi i alkaneve me më shumë se 6 atome karboni:

C6H14 t , kat→C 6 H 6 + 4H 2

2. Trimerizimi i acetilenit(vetëm për benzen) - R. Zelinsky:

3С 2 H 2 600°C, Akt. qymyri→ C 6 H 6

3. Dehidrogjenimi cikloheksani dhe homologët e tij:

Akademiku sovjetik Nikolai Dmitrievich Zelinsky vërtetoi se benzeni formohet nga ciklohekani (dehidrogjenimi i cikloalkaneve

C6H12 t, kat→C 6 H 6 + 3H 2

C6H11-CH3 t , kat→C 6 H 5 -CH 3 + 3H 2

metilcikloheksantoluen

4. Alkilimi i benzenit(përgatitja e homologëve të benzenit) – r Friedel-Crafts.

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

kloroetani etilbenzen

Vetitë kimike të areneve

I. REAKSIONET E OXIDIMIT

1. Djegia (flaka e tymosjes):

2C6H6 + 15O2 t→12CO 2 + 6H 2 O + Q

2. Në kushte normale, benzeni nuk e çngjyr ujin me brom dhe një tretësirë ​​ujore të permanganatit të kaliumit

3. Homologët e benzenit oksidohen nga permanganati i kaliumit (çngjyros permanganatin e kaliumit):

A) në një mjedis acid në acid benzoik

Kur homologët e benzenit ekspozohen ndaj permanganatit të kaliumit dhe agjentëve të tjerë të fortë oksidues, zinxhirët anësor oksidohen. Pavarësisht se sa kompleks është zinxhiri i zëvendësuesit, ai shkatërrohet, me përjashtim të atomit të karbonit a, i cili oksidohet në një grup karboksil.

Homologët e benzenit me një zinxhir anësor japin acid benzoik:

Homologët që përmbajnë dy vargje anësore japin acide dibazike:

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

E thjeshtuar :

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

B) në kripërat neutrale dhe pak alkaline ndaj acidit benzoik

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

II. REAKSIONET E SHTESËS (më e fortë se alkenet)

1. Halogjenimi

C 6 H 6 + 3Cl 2 h ν → C 6 H 6 Cl 6 (heksaklorocikloheksan - heksakloran)

2. Hidrogjenizimi

C6H6 + 3H2 t , PtoseNi→ C 6 H 12 (cikloheksani)

3. Polimerizimi

III. REAKSIONET E ZËVENDËSIMIT – mekanizmi jonik (më e lehtë se alkanet)

1. Halogjenimi -

a ) benzen

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

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

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

b) homologët e benzenit me rrezatim ose ngrohje

Vetitë kimike të radikaleve alkil janë të ngjashme me alkanet. Atomet e hidrogjenit në to zëvendësohen me halogjen nga një mekanizëm radikal i lirë. Prandaj, në mungesë të një katalizatori, pas ngrohjes ose rrezatimit UV, ndodh një reaksion zëvendësimi radikal në zinxhirin anësor. Ndikimi i unazës së benzenit në zëvendësuesit e alkilit çon në faktin se Atomi i hidrogjenit zëvendësohet gjithmonë në atomin e karbonit të lidhur drejtpërdrejt me unazën e benzenit (atom karboni).

1) C6H5-CH3 + Cl2 h ν → C 6 H 5 -CH 2 -Cl + HCl

c) homologët e benzenit në prani të një katalizatori

C6H5-CH3 + Cl2 AlCl 3 → (përzierje orta, çift derivatesh) +HCl

2. Nitrimi (me acid nitrik)

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

nitrobenzen - erë bajame!

C6H5-CH3 + 3HO-NO2 t, H2SO4→ ME H 3 -C 6 H 2 (NO 2) 3 + 3H 2 O

2,4,6-trinitrotoluen (tol, TNT)

Aplikimi i benzenit dhe homologëve të tij

Benzeni C 6 H 6 është një tretës i mirë. Benzeni si një aditiv përmirëson cilësinë e karburantit motorik. Shërben si lëndë e parë për prodhimin e shumë përbërjeve organike aromatike - nitrobenzen C 6 H 5 NO 2 (tretës nga i cili merret anilina), klorobenzen C 6 H 5 Cl, fenol C 6 H 5 OH, stiren etj.

Tolueni C 6 H 5 – CH 3 – tretës, i përdorur në prodhimin e ngjyrave, ilaçeve dhe eksplozivëve (TNT (TNT), ose 2,4,6-trinitrotoluen TNT).

Xylene C6H4(CH3)2. Ksileni teknik është një përzierje e tre izomerëve ( orto-, meta- Dhe çift-ksilenet) – përdoret si tretës dhe produkt fillestar për sintezën e shumë përbërjeve organike.

Izopropilbenzeni C6H5-CH(CH3)2 përdoret për të prodhuar fenol dhe aceton.

Derivatet e klorur të benzenit përdoret për mbrojtjen e bimëve. Kështu, produkti i zëvendësimit të atomeve H në benzen me atome klori është heksaklorobenzen C 6 Cl 6 - një fungicid; përdoret për trajtimin e thatë të farave të grurit dhe thekrës kundër shkumës. Produkti i shtimit të klorit në benzen është heksaklorocikloheksani (heksaklorani) C 6 H 6 Cl 6 - një insekticid; përdoret për të kontrolluar insektet e dëmshme. Substancat e përmendura i përkasin pesticideve - mjeteve kimike të luftimit të mikroorganizmave, bimëve dhe kafshëve.

Stireni C 6 H 5 – CH = CH 2 polimerizohet shumë lehtë, duke formuar polistiren dhe kur kopolimerohet me butadien, gomat stiren-butadien.

EKSPERIENCA VIDEO