Xreferat.com » Рефераты по химии » Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Реакции электрофильного замещения: галогенирование, нитрование, сульфирование, алкилирование, ацилирование. Механизм реакции электрофильного замещения. Понятие о p- и s-комплексах, их строение. Энергетическая диаграмма. Влияние заместителей на направление и скорость электрофильного замещения. Галогенирование и нитрование боковых цепей. Окисление бензола и его гомологов. Озонолиз. Реакции присоединения: гидрирование, галогенирование.

Нафталин: строение, ароматичность, номенклатура. Химические свойства: реакции электрофильного замещения (галогенирование, нитрование, сульфирование, ацилирование); реакции присоединения, гидрирование, галогенирования. Окисление. a- и b-Нафтолы и нафтиламины. Бифенил, трифенилметан. Понятие об устойчивых радикалах.


ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА


В силу строения бензольного кольца для ароматических соединений ряда бензола характерны реакции электрофильного замещения.

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Конкуренция между присоединением нуклеофильной частицы и отрывом протона в реакции бензониевого иона.

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения


реакция 1 не происходит;

реакция 2 происходит:

В p-комплексе p-электронная система бензола выступает как донор электронов, а электрофильный агент действует как акцептор электронов. Однако образование и диссоциация p-комплекса происходят очень быстро, и образование p-комплекса в большинстве случаев не оказывает существенного влияния ни на скорость реакции, ни на природу подавляющего большинства образующихся соединений.


Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения


Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Бензол вступает в следующие реакции:

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Нитрование.

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Нитрующие агенты HNO3, HNO3/H2SO4, HNO3 и CH3COOH, HNO3/(СН3СО)2О, NO2BF4 и др.

Природа нитрующих агентов:

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Условия, температура, концентрация.

Галогенирование.

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Одним из наиболее часто используемых катализаторов является безводный хлорид алюминия. Функция катализатора состоит в связывании с галогеном.

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Сульфирование.

Для сульфирования часто применяется серная кислота, содержащая избыток SO3.

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

кислотно-основное равновесие между двумя молекулами серной кислоты.

Хотя серный ангидрид не несет положительного заряда, но он обладает дефицитом электронов, и, следовательно, является кислотой.

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Поскольку бензолсульфокислота - сильная кислота, то она сильно диссоциирует. Реакция сульфирования - обратимая. При взаимодействии бензолсульфокислоты с перегретым паром при 1800 С образуется бензол.

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Алкилирование по Фриделю-Крафтсу.

Принято два возможных механизма реакции:

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Во втором случае можно предполагать, что электрофилом служит алкильная группа полырного комплекса AlCl3 с алкилгалогенидом.

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Реакции окисления.

1). Бензольное кольцо в обычных условиях окисляется с трудом. При действии кислорода воздуха на бензол в присутствии V2O5 (пятиокись ваннадия) при температуре 4000С получается малеиновый ангидрид.

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

2). Окисление алкилпроизводных бензола идет с образованием карбоксилсодержащих бензольных производных:

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

3). Озонирование.

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

4). Каталитическое окисление О2 в присутствии медного катализатора.

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения


Правила ориентации в бензольном кольце


Введение заместителя в молекулу бензола требует ответа на два вопроса:

Какое влияние оказывает заместитель на скорость реакции - затрудняет или ускоряет?

Куда он направляет электрофильную частицу Е+, в какое положение?

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Эти вопросы связаны с перераспределением электронной плотности в бензольном кольце (I-эффект и С-эффект).

Примеры нитрования бензола, нитробензола, толуола.

Рассмотрим два типа заместителей:


Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

+ I-эффект

s, p -гиперконъюгация

сверхсопряжение + С

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

- I-эффект

- С

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Донор (увеличение электр. плотности)

активизирует

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Акцептор (уменьшение электр. плотности)

деактивизирует

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения


Ряд активности:

NH2 > OH > OR > Cl > I > Br > CH3; COOH > SO3H > NO2.

Ориентация:

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Особенности влияния галогенов.

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Галогены являются о-,п-ориентантами, но в то же время дезактивируют кольцо.

Влияние заместителей в ядре на электрофильное замещение.


орто-, пара- Ориентанты мета-Ориентанты
Активирующие Дезактивирующий

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения


Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Дезактивирующие

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Хотя заместители и подразделяются для удобства на 2 класса - о-, п- и м-ориентанты, однако практически существует очень мало реакций, в которых образовались бы только о-, п- или м-замещенные. Большинство реакций приводит к получению всех трех изомеров, а ориентирующее влияние сказывается просто в том, какой из них образуется в избытке.

В приведенной таблице показано, что большинство заместителей о-, п-направляющих больше дают продуктов пара-замещенных, чем орто, несмотря на то, что орто-положений два. Причиной тому служат стерические факторы.

Распределение изомеров при нитровании производных бензола.

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения


R Распределение продуктов, %

орто пара мета

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

58 38 4

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

12 88 -

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

30 70 -

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

37 62 1

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

38 60 2

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

19 1 80

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

27 <3 70

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

- 11 89

Электрофильное замещение в дизамещенных бензолах

При наличии двух заместителей, действующих несогласованно, разного типа место вступления заместителя определяет активирующий (электронодонорный) заместитель.

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Если оба ориентанта одного типа, то место вступления определяет более сильный, а если заместители не очень отличаются по силе, то образуются смеси продуктов.

Ориентация в дизамещенных может быть и согласованной:

Химические свойства ароматических углеводородов. Полиядерные ароматические соединения

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: