Benzen çekirdeğinde sübstitüentlerin varlığında, mevcut sübstitüentin doğası gereği diğer elektrofilik sübstitüsyon reaksiyonlarında olduğu gibi nitro grubunun giriş yeri ve reaksiyon koşulları belirlenir.

Birinci türden doğulular(OH, OR, OCOR, NH 2, NHR, NR 2, NHCOR, –N=N–, CH 2 Cl, CH 3, F, Cl, Br, I) nitro grubunu esas olarak orto-para pozisyonuna yönlendirir ve girişini kolaylaştırmak (halojenürler hariç).

İkinci türden doğulular(SO 3H, NO 2 , COOH, COOR, CN, CCl 3) nitro grubunu esas olarak meta konumuna yönlendirir ve çekirdeğe girmesini zorlaştırır.

Birinci türden yönlendiriciler içeren bileşikler daha ılımlı koşullar altında nitratlanır: toluenin nitro bileşiklerine nitrasyonu 40°C'yi aşmayan bir sıcaklıkta gerçekleşir; fenolün mononitrasyonu, soğutulduktan sonra seyreltik nitrik asitle bile gerçekleştirilir. Benzen çekirdeğinde bulunan sübstitüentlerin doğası da reaksiyon hızını belirler. Mevcut sübstitüentin etkisi altında reaksiyon hızındaki karşılaştırmalı bir değişiklik, klorun sağındaki grupların reaksiyonu hızlandırdığı ve solundaki grupları yavaşlattığı şematik olarak gösterilebilir.

NO 2 > S03H > COOH > Cl< CH 3 < OCH 3 < OC 2 H 5 < OH

yavaşla hızlandır

Di- ve çoklu ikame edilmiş benzenler söz konusu olduğunda, ikame edicilerin etkisi katkı maddesidir. Farklı türdeki sübstitüentlerin mevcudiyetinde, elektrofilin giriş yeri, çekirdeği harekete geçirdiği için birinci türden yön vericiyi belirler. Her iki ikame aynı cinsiyetten ise, giriş yeri daha güçlü olan tarafından belirlenir:

Toluenin bir nitrasyon karışımıyla 20-30°C'de nitrasyonu, neredeyse kantitatif bir toplam verimle o- ve p-nitrotoluenlerin bir karışımıyla sonuçlanır.

Nitrotoluenlerin nitro bileşiklerine daha fazla nitrasyonu daha yüksek bir sıcaklıkta gerçekleştirilir.

110 ° C'de nitrik ve sülfürik asitlerin dinitrotoluenler üzerindeki duman etkisi altında, patlayıcı olarak kullanılan 2,4,6-trinitrotoluen (TNT) oluşur. Benzen halkasındaki alkil gruplarının sayısındaki artışla nitrasyon kolaylaşır. Ksilenler, asetil veya benzoil nitrat ile daha hafif koşullar altında toluen ve mesitilenden daha kolay nitratlanır.

Bir diazo bileşiği yoluyla elde etme

Bu grubun yöntemleri çok daha az sayıdadır, ancak bunlar yüksek verim, düşük yan ürün safsızlık içerikleri, basitlik ve uygulamada çeşitlilik ile ayırt edilirler.

Bu grubun en basit ve en güvenilir yöntemi Sandmeyer reaksiyonunu gerçekleştirmektir. Bu aşamanın farklı uygulanmasına sadece 2 örnek verebiliriz:

2.3 Öbür metodlar

PhBr + TfOMe, Borodin-Hunsdieker reaksiyonundaki antranilik asit, o-dibromobenzen ve MeMgBr reaksiyonu, vb. - diğer yöntemlere göre avantajları vardır ve ilgi çekici olmalarına rağmen daha düşük bir hazırlayıcı değere sahiptirler.

Seçilen sentez yolu - analiz, deney aşamalarını gerçekleştirmek için yöntemlerin açıklaması

Yukarıda ayrıntılı olarak açıklanan bir veya başka bir yöntemi seçmenin ana kriteri güvenilirlik ve kullanılabilirliktir. Bu, toluen - nitrotoluen - o-toluidin - o-bromotoluen yoluna karşılık gelir.

toluenin nitrasyonu

0.15 mol aromatik nitro bileşiği, bir karıştırıcı, ekleme hunisi, dahili termometre (cihazın sızdırmazlığı sağlanmamalıdır) ile donatılmış 250 ml'lik üç boyunlu bir şişeye konur. Önceden en az 10 °C'ye soğutulmuş olan nitrasyon karışımı daha sonra yavaşça ilave edilir, iyice karıştırılır ve bir buz banyosu ile soğutulur, reaksiyon karışımının sıcaklığı 5-10 °C aralığında olmalıdır.

Ayrıca oda sıcaklığında 2-3 saat daha karıştırın. Reaksiyon karışımı daha sonra dikkatli bir şekilde 300 ml buz gibi soğuk suya dökülür ve iyice karıştırılır. Organik katman ayrılır, sulu katmanın özü eter ile çıkarılır. Birleştirilen organik özler, 2N su ile yıkanır. nötr olana kadar sodyum bikarbonat solüsyonu, sonra tekrar su ile. ısıtıcı. Ekstreler CaCl2 üzerinde kurutulur ve damıtılır. p-izomer buz ve tuz karışımı ile dondurulur, az miktarda soğuk petrol eteri ile yıkanır. (Dikkatli ayırma yeterlidir, bu yöntem p-izomerin yaklaşık %4'ünü bırakır: buz ve tuz karışımıyla (2:1) 8 saat dondurma). İyi bir ayırma yöntemi, p-izomerin bir alkalinle indirgenmesidir. indirgeyici ajan P-toluidin temel özelliklerinden dolayı ayrılabilir Ayırma en iyi şekilde fraksiyonel damıtma ve ardından kristalleştirme ile sağlanır 11). Süzüntüden 30 cm'lik bir kolon üzerinde vakum damıtma yoluyla Oyunda elektrikli ısıtma ile o-izomer izole edilir. o-izomerin verimi %40'tır. o- ve p-nitrotoluenin kaynama noktaları sırasıyla 96°C/9 mm'dir. ve 105°C /10 mm, p-toluidinin erime noktası 52-54°C.

Fiziksel özellikler

Benzen ve en yakın homologları, belirli bir kokuya sahip renksiz sıvılardır. Aromatik hidrokarbonlar sudan daha hafiftir ve içinde çözünmezler, ancak organik çözücüler - alkol, eter, aseton - içinde kolayca çözünürler.

Benzen ve homologları birçok organik madde için iyi çözücülerdir. Tüm arenalar, moleküllerinin yüksek karbon içeriği nedeniyle dumanlı bir alevle yanar.

Bazı arenelerin fiziksel özellikleri tabloda verilmiştir.

Masa. Bazı sahaların fiziksel özellikleri

İsim	formül	t°.pl., °C	t°.bp., °C
Benzen	C6H6	5,5	80,1
Toluen (metilbenzen)	C6H5CH3	95,0	110,6
etilbenzen	C 6 H 5 C 2 H 5	95,0	136,2
Ksilen (dimetilbenzen)	C6H4(CH3)2
orto		25,18	144,41
meta		47,87	139,10
çift-		13,26	138,35
propilbenzen	C6H5(CH2)2CH3	99,0	159,20
Kümen (izopropilbenzen)	C6H5CH(CH3)2	96,0	152,39
Stiren (vinilbenzen)	C 6 H 5 CH \u003d CH 2	30,6	145,2

Benzen - düşük kaynama ( tkip= 80.1°C), renksiz sıvı, suda çözünmez

Dikkat! Benzen - zehir, böbreklere etki eder, kan formülünü değiştirir (uzun süreli maruz kalma ile), kromozomların yapısını bozabilir.

Aromatik hidrokarbonların çoğu yaşamı tehdit edici ve zehirlidir.

Arenlerin elde edilmesi (benzen ve homologları)

laboratuvarda

1. Benzoik asit tuzlarının katı alkalilerle füzyonu

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

sodyum benzoat

2. Wurtz-Fitting reaksiyonu: (burada G halojendir)

6'dan itibarenH 5 -G+2Hayır + R-G →C 6 H 5 - R + 2 HayırG

İTİBAREN 6 H 5 -Cl + 2Na + CH3 -Cl → C6H5 -CH3 + 2NaCl

Endüstride

• petrol ve kömürden fraksiyonel damıtma, reforming yoluyla izole edilmiş;
• kömür katranı ve kok fırını gazından

1. alkanların dehidrosiklizasyonu 6'dan fazla karbon atomu ile:

C6H14 t , kat→C 6 H 6 + 4H 2

2. asetilenin trimerizasyonu(sadece benzen için) – R. zelinsky:

3С 2 H2 600°C, Davranmak. kömür→C 6 H 6

3. dehidrojenasyon sikloheksan ve homologları:

Sovyet Akademisyeni Nikolai Dmitrievich Zelinsky, benzenin sikloheksandan (sikloalkanların dehidrojenasyonu) oluştuğunu tespit etti.

C6H12 t, kedi→C 6 H 6 + 3H 2

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

metilsikloheksantoluen

4. benzenin alkilasyonu(benzenin homologlarının elde edilmesi) – r Friedel-Crafts.

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

kloretan etilbenzen

Arenlerin kimyasal özellikleri

ben. OKSİDASYON REAKSİYONLARI

1. Yanma (dumanlı alev):

2C6H6 + 15O2 t→12CO 2 + 6H 2 O + Q

2. Normal koşullar altında benzen, bromlu suyun ve sulu bir potasyum permanganat çözeltisinin rengini gidermez.

3. Benzen homologları potasyum permanganat ile oksitlenir (potasyum permanganatın rengini bozar):

A) asidik bir ortamda benzoik aside

Potasyum permanganat ve diğer güçlü oksidanların benzen homologları üzerindeki etkisi altında yan zincirler oksitlenir. İkame zinciri ne kadar karmaşık olursa olsun, bir karboksil grubuna oksitlenen a-karbon atomu dışında yok edilir.

Bir yan zincire sahip benzenin homologları benzoik asit verir:

İki yan zincir içeren homologlar, dibazik asitler verir:

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

Basitleştirilmiş :

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

B) nötr ve hafif alkali ila benzoik asit tuzlarında

C 6 H 5 -CH 3 + 2KMnO 4 → C 6 H 5 COO K + K OH + 2MnO2 + H20

III. İLAVE REAKSİYONLAR (alkenlerden daha sert)

1. Halojenasyon

C6H6 + 3Cl2 h ν → C 6 H 6 Cl 6 (hekzaklorosikloheksan - hekzakloran)

2. Hidrojenasyon

C6H6 + 3H2 t , noktaveyaNi→C6H12 (sikloheksan)

3. Polimerizasyon

III. İKAME REAKSİYONLARI – iyonik mekanizma (alkanlardan daha hafif)

1. Halojenasyon -

a ) benzen

C6H6 + Cl2 AlCI 3 → C 6 H 5 -Cl + HCI (klorobenzen)

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

C6H6 + Br2 t,FeCl3→ C 6 H 5 -Br + HBr( bromobenzen)

b) ışınlama veya ısıtma üzerine benzen homologları

Kimyasal özellikler açısından, alkil radikalleri alkanlara benzer. İçlerindeki hidrojen atomları, serbest radikal bir mekanizma ile halojenler ile değiştirilir. Bu nedenle, bir katalizörün yokluğunda, ısıtma veya UV ışıması, yan zincirde bir radikal ikame reaksiyonuna yol açar. Benzen halkasının alkil sübstitüentleri üzerindeki etkisi şu gerçeğine yol açar: hidrojen atomu her zaman doğrudan benzen halkasına (a-karbon atomu) bağlı karbon atomunda değiştirilir.

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

c) bir katalizör varlığında benzen homologları

C6H5-CH3 + Cl2 AlCI 3 → (orta karışımı, türev çifti) +HCl

2. Nitrasyon (nitrik asit ile)

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

nitrobenzen - koku badem!

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

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

Benzen ve homologlarının kullanımı

Benzen C6H6 iyi bir çözücüdür. Bir katkı maddesi olarak benzen, motor yakıtının kalitesini artırır. Birçok aromatik organik bileşiğin - nitrobenzen C6H5NO2 (çözücü, anilin ondan elde edilir), klorobenzen C6H5Cl, fenol C6H5OH, stiren vb. Üretimi için hammadde görevi görür.

toluen C6H5-CH3 - boyaların, ilaçların ve patlayıcıların (trotil (tol) veya 2,4,6-trinitrotoluen TNT) üretiminde kullanılan bir çözücü.

Ksilen C6H4(CH3)2 . Teknik ksilen, üç izomerin bir karışımıdır ( orto-, meta- ve çift-ksilenler) - birçok organik bileşiğin sentezi için bir çözücü ve başlangıç ​​ürünü olarak kullanılır.

izopropilbenzen C6H5-CH(CH3)2, fenol ve aseton elde etmeye yarar.

benzenin klor türevleri bitki koruma için kullanılır. Bu nedenle, benzen içindeki H atomlarının klor atomları ile ikame edilmesinin ürünü hekzaklorobenzen C6Cl6 - bir fungisittir; Buğday ve çavdarın sert kuruma karşı kuru tohum pansumanında kullanılır. Benzene klor ilavesinin ürünü hekzaklorosikloheksandır (hekzakloran) C6H6CI6 - bir insektisit; zararlı böcekleri kontrol etmek için kullanılır. Bu maddeler pestisitleri ifade eder - mikroorganizmalar, bitkiler ve hayvanlarla savaşmanın kimyasal yolları.

Stiren C6H5 - CH \u003d CH2 çok kolay polimerleşir, polistiren oluşturur ve bütadien - stiren-bütadien kauçuklarla kopolimerleşir.

VİDEO DENEYİMLERİ