Aromatične arome. Program glavnog predmeta organska hemija i dodatni materijali koji se demonstriraju na predavanjima - drugi semestar Sastoji se od glukoze
Aromatičnost- razumijevanje onoga što karakteriše ukupnost specifičnih strukturnih, energetskih i magnetskih snaga, te specifičnosti reakcionog kapaciteta cikličkih struktura iz sistema prijemnih veza.
Iako je aromatičnost jedan od najvažnijih i najnaprednijih koncepata hemije (ne samo organske), ne postoji konvencionalni koncept kratkog značenja. Aromatičnost se razumije kroz skup posebnih karakteristika (kriterijuma) koji upravljaju nizom cikličke proizvodnje molekula u jednom ili drugom svijetu. Neki od ovih kriterijuma su eksperimentalni, zasnovani na prirodi, dok je drugi deo zasnovan na kvantnoj teoriji budućih molekula. Aromatičnost ima kvantnu prirodu. Nemoguće je objasniti aromatičnost sa pozicije klasične strukturne teorije i teorije rezonancije.
Nemojte brkati aromatičnost sa delokalizacijom i dodavanjem. U molekulama poliena (1,3-butadien, 1,3,5-heksatrien, itd.) jasno je vidljiva tendencija delokalizacije elektrona i stvaranja jedinstvene rezultirajuće elektronske strukture, što se manifestuje u spektrima, elektronskim spektrima gline. , akcije menjaju dožin i red veza, energetska stabilizacija, posebna hemijska snaga (elektrofilni 1,4-dodat u različito vreme). Delokalizacija i priprema su neophodni, ali nedovoljni za aromatičnost. Moguće je naglasiti aromatičnost i snagu, pri čemu se dobije prsten nezasićenih ligamenata pokazuje veću stabilnost od one koja se može dobiti samo u jednom trenutku. Međutim, ovi nalazi se ne mogu procijeniti bez podrške eksperimentalnih i eksperimentalnih podataka o stabilnosti ciklične rezultirajuće molekule.
Da bi molekul bio aromatičan, mora proći najmanje jedan ciklus, svaki od atoma potrebnih za stvaranje aromatičnog sistema p-orbitale. Aromatičan u senzornom smislu je važan (za različite kriterijume navedene u nastavku) sam ciklus (prsten, prstenasti sistem).
U kom je ciklusu? 4n+2(previše 2, 6, 10, 14, 18, 22 ili tako nešto) p-elektrona.
Ovo pravilo se naziva pravilo ili Hückelov kriterijum aromatičnosti. Ovo pravilo se zasniva na veoma pojednostavljenom kvantnom hemijskom razvoju idealizovanih cikličkih poliena, razvijenom u zoru razvoja kvantne hemije. Dalja istraživanja su pokazala da ovo u osnovi jednostavno pravilo daje pouzdana predviđanja aromatičnosti niti za čak i složene sisteme u stvarnom svijetu.
Međutim, po pravilu je potrebno ispravno procijeniti, inače prognoza može biti netačna.
Koje se orbitale smatraju bitnim za formiranje aromatičnog sistema? - da li su orbitale okomite na ravan ciklusa, i
a) leže na više (endocikličnih sub- ili trostrukih) ligamenata koji ulaze prije ciklusa;
b) slični nepodijeljeni parovi elektrona u heteroatomima (azot, kiselina, itd.) ili karbanionima;
c) vezani za šestelektronske (sekstetne) centre, zajedno sa karbokatjonima.
Kriterijumi aromatičnosti.
Energičan(Povećanje termodinamičke stabilnosti za brzinu delize elektrona naziva se energija delize - ED).
Moguće je detektovati benzen sličan trima molekulima etilena i izjednačiti energiju izlaznih fragmenata i krajnjeg molekula. Molekul etilena kože ima 2 p-elektrona (ukupno 6) u molekularnim orbitalama (MO) iste energije (α + β), a u benzenu je 6 elektrona raspoređeno u tri odvojene molekularne orbitale, dajući ukupno više negativne energije sistemu (α i β je manji od 0).
Energetska razlika je očigledna: 2β = 36 kcal/mol ili 1,56 eV – ce EEP (empirijska rezonantna energija).
Energetski kriterijum je generalno neefikasan i glup. Energetske vrijednosti za ovaj kriterij uvijek se uzimaju sa govornice, jer je, po pravilu, nemoguće odabrati sličan nearomatski molekul za nivelaciju. Trag se, dakle, mirno stavlja ispred činjenice da ne postoje različite procjene energije delokalizacije klasičnih aromatičnih molekula i sistema savijanja, a te vrijednosti izgaraju iz dana u dan. Nemoguće je porediti različite aromatične sisteme na osnovu veličine energije dekalizacije – nije moguće napraviti poređenje da je molekul A aromatičan za molekul B, jer je energija dekalizacije veća.
Strukturno- vrlo važan, pa čak i najvažniji kriterij, dijelom teorijske i eksperimentalne prirode. Specifična geometrija aromatičnih molekula teži komplanarnom širenju atoma i jačanju veza. Kod benzena je dvostruki viskozitet veza idealan - svih šest C-C veza je isto. U savijenim molekulima virionacija nije idealna, ali je značajna. Kao kriterijum uzmite svet odlične nege pletenih ligamenata kao prosečnu vrednost. Što je bliže nuli, to je bolje. Ova vrijednost se može analizirati kasnije, ako sadrži strukturne informacije (eksperimentalne ili iz kvantne kemijske analize visoke kiseline). Tendencija koplanarnosti određena je pojavom paralelne rotacije osa atomskih p-orbitala za efektivno preklapanje.
Magnetic(Prisustvo prstenaste strume je dijatropni sistem, koji se izliva na hemijsku destrukciju protona u prstenu iu sredini prstena, a zatim - benzen i - poništen). Najručniji i najpristupačniji kriterijum je da je 1H NMR spektar dovoljan za njegovu procenu. Za precizno određivanje teorijske strukture hemijske destrukcije.
Khimichny- osjetljivost na reakciju zamjene ili neadikcije. Najosnovniji kriterijum koji jasno razlikuje hemiju aromatičnih jedinjenja od hemije poliena. Ale vin će tako nastaviti još dugo vremena. U jonskim sistemima (na primjer, ciklopentadienil anion ili tropilijum kation), supstitucija se ne može izbjeći. Reakcije supstitucije inoda odvijaju se na nearomatskim sistemima, a aromatični se uvijek stvaraju prije reakcije dodavanja. Stoga je ispravnije ovaj kemijski kriterij nazvati znakom aromatičnosti.
Napajana energija iz aromatičnog sistema.
Zagal formula:
E j (orbitalna energija j nivo) = α + m j β
α - Kulonov integral, energija C2p orbitale,
β - rezonancijski integral, energija interakcije 2 atomske orbitale na susjedne atome
m j = 2sos(2jπ/N), gde je N broj atoma ugljenika u ciklusu.
Najjednostavnije i najosnovnije grafičke slike energije su Frost's colo. Da biste to učinili, potrebno je u prsten upisati aromatičnu molekulu, usmjeravajući njen vrh prema dolje, tada tačke bogate ćelije i prsten odgovaraju energetskim nivoima MO. Energetska skala se primjenjuje vertikalno, svi slojevi ispod horizontalnog promjera su kohezivni, a oni iznad su ispuhani. Elektroni će biti na najnižoj orbitali prema Paulovom pravilu.
Takav sistem će biti najefikasniji ako su sve orbitale koje se spajaju potpuno popunjene.
Kasnije se činilo još bezličnije pretpostaviti strukturu benzena:
Međutim, molekul C 6 H 6 će i dalje donositi iznenađenja. Bodrikov I.V.: „Šokiran sam kada primetim da nema ljudi na svetu koji bi znali šta je benzen“ (2009)
(jedna od voda se pomiče u položaj okomit na prsten)
Ciklična proizvodnja sistema je od velikog interesa jer je grupa sa naprednom termodinamičkom stabilnošću jednaka proizvodnji sistema sa kritičnim tečnostima. Zbog toga se pojavljuju druge posebne moći, čija se sveukupnost hrani u neukim pojmovima aromatičnost. Njima je jasno da takvi formalno nezasićeni poluprovodnici prolaze kroz reakcije supstitucije, a ne dodavanja, i da su otporni na oksidativne i temperaturne uslove.
Tipični predstavnici aromatičnih sistema su areni i njihova jedinjenja. Osobitosti elektronskih i aromatičnih svojstava ugljikohidrata jasno se očituju u atomskom orbitalnom modelu molekula benzena. Benzenski okvir je formiran od šest sp 2 -hibridiziranih atoma ugljika. Sve veze σ (C-C i C-H) leže u istoj ravni. Šest nehibridizovanih p-AT je raspoređeno okomito na molekulsku ravan i paralelno jedan s drugim (slika 3, a). Kožna R-AT u jednakom svijetu može se preklapati sa dva susjeda R-AT. Kao rezultat ovog preklapanja, postoji jedan desno-lokalizirani π-sistem, najveća gustina elektrona koji se nalazi iznad i ispod ravnine σ-skeleta i pokriva sve atome u ciklusu ugljika (div. Slika 3 , b). π-elektronska gustina je ravnomerno raspoređena po celom cikličkom sistemu, što je označeno krugom ili isprekidanom linijom u sredini ciklusa (div. sl. 3, c). Sve veze između atoma ugljika u benzenskom prstenu imaju istu gustoću (0,139 nm), između veza jednostruke i dvostruke veze.
Na osnovu kvantnih mehaničkih struktura ustanovljeno je da za stvaranje takvih stabilnih molekula može biti efikasan planarni ciklični sistem (4n + 2) π-elektroni, de n= 1, 2, 3 itd.. (Hückelovo pravilo, 1931). Na osnovu ovih podataka može se odrediti pojam „aromatičnosti“.
Aromatični sistemi (molekule)– sistemi koji demonstriraju kriterijumi aromatičnosti :
1) prisustvo ravnog ?-skeleta, koji se sastoji od sp 2 -hibridizovanih atoma;
2) desna kalizacija elektrona, što dovodi do stvaranja jednog oblaka π-elektrona, koji troši sve atome ciklusa (ciklusa);
3) usklađenost sa Ege pravilom. Hückel, tobto. elektroni elektrona su odgovorni za prisustvo 4n+2 π-elektrona, gde je n = 1,2,3,4... (broj označava broj ciklusa u molekulu);
4) visok nivo termodinamičke stabilnosti (visoka primljena energija).
Mala 3. Atomsko-orbitalni model molekule benzena (atomi izostavljeni; objašnjenje u tekstu)
Stabilnost nastalih sistema. Stvaranje rezultujućeg posebno aromatičnog sistema je energetski značajan proces u kojem se povećava stepen orbitalnog preklapanja i dolazi do desna kalizacija (promena boje ruže) R-elektroni. Aromatični sistemi povezani sa ovim vezivom mogu imati povećanu termodinamičku stabilnost. Imaju manju zalihu unutrašnje energije i u osnovi zauzimaju niži energetski nivo izjednačen sa nepovezanim sistemima. Na osnovu ovih razlika može se pažljivo procijeniti termodinamička stabilnost rezultirajuće veze, a zatim njezina primljena energija (Energija delokalizacije). Za butadien-1,3 von je mali i postaje blizu 15 kJ/mol. S povećanjem dobivenog koplja povećava se dobivena energija i, posljedično, termodinamička stabilnost rezultirajućeg proizvoda. Energija dobijena za benzen je mnogo veća i dostiže 150 kJ/mol.
Primjena nebenzojevih aromatičnih formulacija:
Peridin Iza elektronskog uređaja otkriva se benzol. Svi atomi ugljika i atomi dušika prisutni su u stanju sp 2 -hibridizacije, a sve σ-veze (C-C, C-N i C-H) leže u istoj ravni (slika 4, a). Od tri hibridne orbitale atoma dušika, dvije učestvuju u osvjetljenju
Mala 4. Piridin atom u dušik (A), (b) Ovaj sistem je dobijen u molekulu peridina (c) (CH veze su izostavljene radi jednostavnosti)
σ-veze sa atomima ugljika (prikazane su samo aksijalne orbitale), a treća orbitala sadrži usamljeni par elektrona i ne učestvuje u vezivanju. Atom dušika s takvom elektronskom konfiguracijom naziva se peridinovym.
Za elektronsku ljusku, koja se nalazi u nehibridizovanoj p-orbitali (div. sl. 4, b), atom azota učestvuje u stvaranju jednog elektronskog oblaka sa R-Elektroni od pet atoma ugljika (div. sl. 4, c). Dakle, rezultujući sistem zadovoljava kriterijume aromatičnosti.
Kao rezultat veće elektronegativnosti u atomima ugljika koji su poravnati sa atomom dušika peridina, smanjuje se gustina elektrona na atomima ugljika aromatičnog prstena, pa se sistemi sa atomom dušika peridina nazivaju π-deficit.Štaviše, primjer takvih sistema je pirimidin, koji postavlja dva atoma piridina u dušik.
Pirroll Takođe daje aromatične ukuse. Atomi ugljika i dušika u novom, kao i u peridinu, nalaze se u fazi sp2-hibridizacije. Međutim, za razliku od peridina, atom dušika u prahu ima drugačiju elektronsku konfiguraciju (sl. 5, a, b).
Mala 5. Polni atom prema dušiku (A), raspodjela elektrona iza orbitala (b) Ovaj sistem je dobijen u molekuli pirolu (c) (CH veze su izostavljene radi jednostavnosti)
Na nehibridizovanim R-orbitale atoma dušika sadrže nepodijeljeni par elektrona koji učestvuje u zajedničkom R-elektroni četiri atoma ugljika od stvaranja jednog atoma sa šest elektrona (div. sl. 5, c). Tri sp 2 -hibridne orbitale formiraju tri σ veze - dvije s atomima ugljika, jednu s atomom vode. Atom dušika u takvoj elektronskoj stanici je dobio ime brušenje
Šestoelektronska tama u šumi p, str- rezultat je delokalizovan na pet atoma ciklusa, tako da je pirolitički element π-nadlishkov sistem.
U furaniі tiofen Aromatični sekstet takođe uključuje usamljeni par elektrona nehibridizovane p-AT kiseline ili kiseline. U imidazolі suncobrani dva atoma azota daju različit doprinos svetlosti delokalizovanog elektronskog šuma: prvi atom azota daje par π-elektrona, a peridinski atom daje jedan p-elektron.
Aromatičnost takođe može purin, je kondenzovani sistem dva heterocikla - pirimidina i imidazola.
Delokalizovana elektronska gustina u purinu uključuje 8 π-elektrona podveza i usamljeni par elektrona N=9 atoma. Ukupan broj dobijenih elektrona, koji je veći od deset, odgovara Hückelovoj formuli (4n + 2, de n = 2).
Heterociklična aromatična jedinjenja imaju visoku termodinamičku stabilnost. Nije iznenađujuće da oni sami mirišu na strukturne jedinice najvažnijih biopolimera - nukleinskih kiselina.
Ishrana kože može se zasnivati na brojnim sugestijama različitih autora. Možete zamijeniti tekst, formule i sitnice. Možete pogledati ili urediti ishranu od strane autora sna ili autora recenzije pića.
Aromatični mirisi (arene) su ciklični organski mirisi koji u svom skladištenju sadrže aromatični sistem veza. Smrad može biti i intenzivan i nezasitan.
Najvažniji aromatični ugljikohidrati su benzen C6H6 i njegovi homolozi: toluen C6H5CH3, ksilen C6H4(CH3)2 i drugi; naftalen C10H8, antracen C14H10 i slično. Vrhunska hemijska snaga – povećana stabilnost aromatičnog jezgra i otpornost na reakciju supstitucije. Glavni izvor ekstrakcije aromatičnih ugljikohidrata je katran ugljena, nafta i proizvodi od nafte. Sintetičke metode sticanja su od velike važnosti. Aromatični ugljikohidrati su izlazni proizvodi za sadržaj ketona, aldehida i aromatičnih kiselina, kao i mnogih drugih tvari.
Postoje i heterociklične arene, među kojima se najčešće nalaze u čistom obliku iu obliku poluprovodnika - piridin, pirol, furan i tiofen, indol, purin, kinolin.
Sam benzol i njegovi homolozi su dobri agensi za mnoge organske supstance. Sve aromatične i ugljikohidratne tvari neophodne u vodi dobro su otopljene u većini organskih spojeva: mnoga od njih su dobro destilirana vodenom parom.
1. Aromatični ugljikohidrati (areni)
aromatični ugljikohidrat
Aromatični spojevi nazivaju se karbociklički spojevi, u čijim molekulima postoji posebna ciklička grupa od šest atoma ugljika - benzenski prsten. Najjednostavniji način da se izbjegne takvo grupisanje je u benzenu ugljikohidrata; Smatra se da je većina aromatičnih spojeva ovog tipa slična benzenu.
Očigledno prisustvo u aromatičnim mirisima benzenske jezgre smrada iza ovih moći značajno se razlikuje od graničnih i neintenzivnih alicikličnih mirisa, kao i od mirisa sa otvorenom lancetom. Glavne komponente aromatskih jedinjenja, zbog prisustva benzenove jezgre u njima, nazivaju se aromatičnim jezgrom, a benzensko jezgro je slično aromatičnom jezgru.
Treba napomenuti da sam naziv "aromatični okusi" više nema svoje primarno direktno značenje. Dakle, nazivi prvih su izvedeni od benzena, jer su imali slabu aromu i vidljivi su iz prirodnih aromatičnih supstanci. U ovom trenutku, prije aromatičnih mirisa, postoji mnogo supstanci koje imaju tečne i neugodne mirise ili ih uopće nemaju, jer se u ovoj molekuli nalazi ravan prsten sa (4n + 2) zaobljenim elektronima, gdje n može uzeti vrijednost 0, 1, 2, 3 itd., - Hückelovo pravilo.
Aromatičan u seriji ugljenih hidrata benzen
Prvi predstavnik aromatičnih ugljenih hidrata – benzen – ima formulu C6H6. Ovaj govor je osnovao M. Faraday 1825. godine. Na selu, koji se taloži kada se stisne ili ohladi. gas lampe, koji izlazi tokom suve destilacije kamenog uglja. Nedavno je otkriven benzen (A. Hoffman, 1845) u drugom proizvodu suhe destilacije kamenog uglja - kamenom katranu. Ispostavilo se da je to bio još vredniji govor i nadaleko poznat. Tada je otkriveno da postoji mnogo organskih spojeva sličnih benzenu.
Prva struktura benzena predstavljena je 1865. Njemački naučnik A. Kekule:
Ova formula ispravno pokazuje važnost šest atoma ugljika i objašnjava niz posebnih svojstava benzena. Na primjer, bez obzira na svoju insaturaciju, benzen ne pokazuje nikakvu osjetljivost na reakciju adicije: ne reagira s bromnom vodom niti reagira s kalijevim permanganatom, tako da ne daje kisele reakcije tipične za insaturaciju.
Osobenosti snage i snage benzena nisu se mogle u potpunosti objasniti sve do razvoja trenutne kvantno-mehaničke teorije hemijskih veza. Prema nedavnim nalazima, svih šest atoma ugljika u molekuli benzena nalazi se u sp2-hibridnom stanju. Jedan atom ugljika formira s-vezu sa dva druga atoma ugljika i jednim atomom vode, koji se nalazi u istoj ravni. Valencija između tri s-karike dostiže 120°. Na taj način svih šest atoma ugljika leže u jednoj ravni, stvarajući pravilnu šestoslojnu strukturu (s-skelet molekula benzena).
Svaki atom ugljika ima jednu nehibridiziranu p-orbitalu. Šest takvih orbitala se širi okomito na ravan s-skelet i paralelno jedna s drugom (slika a). Svih šest elektrona međusobno djeluju, stvarajući p-veze, koje nisu lokalizirane u parovima kao kada su podveze stvorene, već ujedinjene u jedan blok p-elektrona. Na ovaj način, molekul benzena ima kružni odnos. Najveća gustoća p-elektrona u ovom rezultujućem sistemu proteže se iznad i ispod ravni s-skeleta (slika b).
Kao rezultat, sve veze između atoma ugljika u benzenu su 0,139 nm. Ova vrijednost je srednja vrijednost između dubine jedne veze u alkanima (0,154 nm) i dubine dvostruke veze u alkenima (0,133 nm). Poravnanje ligamenata se obično prikazuje kao gomila u sredini ciklusa (slika c). Energija rastvaranja molekula benzena, na osnovu prisustva tri jednostavne C-C veze, tri slobodne i šest C-H veza, iznosi 5355 kJ/mol. Kružni rezultat daje energetski dobitak od 150 kJ/mol. Ova vrijednost je količina primljene energije - količina energije koju treba potrošiti da bi se uništio aromatični sistem benzena.
Ovaj elektronski uređaj objašnjava sve karakteristike benzena. Važno je da benzen uđe u reakciju adicije, jer To bi dovelo do uništenja nabavke. Takve reakcije su moguće samo kod najgrubljeg uma.
Rođen 1931. godine Hückel je, na osnovu kvantno-mehaničkog razvoja, formulirao pravilo koje ukazuje da jedinjenje može pokazati aromatičnu snagu, koja se nalazi u molekuli s ravnim prstenom sa (4n+2) zaobljenim elektronima, n možete uzeti vrijednosti 1,1,2, 3 itd. Slijedeći ovo pravilo, sistemi koji uključuju 6,10,14, itd. ugal elektroni su aromatični. Primjeri takvih ugljikohidrata uključuju benzen (n=1), naftalen (n=2) i antracen (n=3).
Antracen Naftalen
Pod aromatičnošću je razumljivo da određena granična jedinjenja mogu lako ući u reakcije supstitucije, umesto da dodaju otpornost na oksidaciju, temperaturu itd. Ovaj koncept je nastao kao rezultat razvoja snage u nizu benzena, koncentrisanog u skladištu ugljikohidrata CnH2n-6, koji, bez obzira na formalno neprisustvo, lako prolaze kroz reakcije supstitucije i stabilni su na oksidaciju.
2. Nomenklatura i izomerizam
Mentalno, arena se može podijeliti u dva reda. Prije prvog dodajte benzen (toluen ili bifenil), a prije drugog - kondenzirane arene (najjednostavniji od njih je naftalen):
Homologni niz benzena odgovara formalnoj formuli C6H2n-6.
Strukturna izomerija u homolognom nizu benzenu nastaje zbog međusobne izmjene supstituenata u jezgru. Monosupstituti slični benzenu nemaju izomere formiranja, jer su svi atomi u jezgri benzena jednaki. Supstitucije se javljaju u obliku tri izomera, koji su podložni međusobnoj modifikaciji supstituenata.
Položaji posrednika su označeni brojevima ili prefiksima: orto-(o-), meta-(m-), para-(p-). Radikali u aromatičnim ugljikohidratima nazivaju se aril radikali. C6H5 radikal se naziva fenil.
3. Fizička snaga
Niži članovi homolognog niza benzonu su tečnosti bez šipka sa karakterističnim mirisom. Njihova debljina i stepen loma su znatno veći, manji za alkane i alkene. Temperatura topljenja balege, posebno u kondenzovanim ugljenim hidratima bogatim jezgrom (tabela). Kroz mješavinu visokog uglja, sve aromatike će izgorjeti u polujamama i jako se dimiti. Sam benzen i njegovi homolozi su dobri agensi za mnoge organske supstance. Sve aromatične i ugljikohidratne tvari neophodne u vodi dobro su otopljene u većini organskih spojeva: mnoga od njih su dobro destilirana vodenom parom.
Hemijska snaga
Benzen, bez obzira na one iza skladišta vina i nezasićene polovine, pokazuje otpor, posebno prije reakcije supstitucije, a benzensko jezgro je čak i stabilno. Ovo ima svojstva benzena, koji se nazivaju aromatičnim jedinjenjima. Ostale karakteristike drugih aromatičnih aroma; međutim, različiti zaštitnici u benzenskom jezgru utiču na njegovu stabilnost i reaktivnost; U vlastitom obliku, benzensko jezgro teče u reakciju posrednika koji su s njim povezani. Pogledajmo sljedeće grupe reakcija aromatičnih ugljikohidrata: a) reakcije supstitucije, b) reakcije adicije i c) reakcije oksidacije.
Reakcija supstitucije. Kada se supstituira u benzenskom prstenu, moguće su tri vrste reakcija ovisno o prirodi napadačkog dijela.
Radikalna zamjena SR.
R.+H: C6H5>R-C6H5+ H.
Ako je reagens koji napada R. radikal, koji nosi nesparene elektrone, tada se voda, vezana za atom ugljika u jezgri, ispljuva s jednim od elektrona kako bi se formirala elektronska veza. Ova vrsta zamjene naziva se radikalna. Reakcije radikalne supstitucije rijetko se javljaju u aromatičnim serijama.
Nukleofilna supstitucija SN. Kada postoji negativni naboj nukleofilnih čestica na supstituirajućem benzenu C6H5X (de X-protector), X grupa se dijeli zajedno s parom y-elektrona, prije nego što se formiraju njihove veze sa jezgrom:
Z-+ X: C6H5> Z-C6H5+X-
Ovo može biti reakcija natrijumove soli benzensulfonske kiseline sa livadom. Ova reakcija je osnova industrijske metode za uklanjanje fenola:
Za uspješno prevladavanje reakcije nukleofilne supstitucije u jezgru potrebna su jedna ili više dva jaka sredstva za povlačenje elektrona (-NO2, -SO3H, -CF3).
Elektrofilna supstitucija SE.
Svi elektrofili se koriste sa Lewisovim kiselinama.
Vanjski pogled na reakciju elektrofilne supstitucije:
(kationski elektrofil)
(neutralni elektrofil)
U svim reakcijama napadački reagens (Y+) nosi pozitivan naboj na atomu koji ulazi u veze sa atomom ugljika benzenskog prstena, ili izražava kationski karakter i stvara novu vezu za razmjenu elektrona, rane u kojima je Ishe bio kontakt sa -N. Atom vode koji se zamjenjuje ide blizu protona:
Metode uklanjanja
Prirodni izvori aromatičnih ugljikohidrata. U industriji, aromatični ugljikohidrati sadrže mješavinu suhe destilacije kamenog uglja i mješavine nafte.
Opsesija kamenim vugillom. Kam'yane vugilla je jedan od najvrednijih kopalina za narodnu vlast, koji se može naći u velikim količinama. Vikorist kamyan vugillya poput topline i kiselog mlijeka za ekstrakciju mnogo važnih proizvoda. Iza skladišta se nalazi kam'yane vugilla - preklopna organska rijeka; u procesu suhe destilacije, zatim. kada se zagrevaju u pećima bez pristupa vazduhu, na temperaturi od 1000°C ili više, sledeći glavni proizvodi se razlažu i suše: a) koks (75-80%); b) koksni gas (do 3,5%) i d) amonijačna voda (koja je važna za uklanjanje neorganskih materija, uglavnom amonijaka).
Koks je čvrst proizvod koji se sastoji od uglja sa kašičicom pepela. Vikorist se koristi u metalurgiji kao izvor metala, posebno za uklanjanje iz ruda (u procesu visoke peći). Na klipu druge polovine 19. stoljeća. Suha destilacija kamene vugile izvedena je u kombinaciji sa metodom koksovanja, pa se ovaj proces naziva proces koksovanja vugile.
Koksni gas je nusproizvod koksovanja uglja. Inače se zove lampa, jer... Zadnja strana je korištena samo u spavaćoj sobi, posebno za osvjetljenje. Glavni skladišni dijelovi koksnog plina su metan (30-50%) i voda (30-50%); Osim toga, postoji značajna količina aromatičnih ugljikohidrata. Ulje isprano glinom sa dodatkom gasa iz koksa sadrži alkalni benzol (do 1,5% vugile) - mješavinu aromatičnih ugljikohidrata s tačkom ključanja do 160°C. Od sirovog benzena, rektifikacija proizvodi čisti benzol, toluen i mješavinu ksilena. Na ovaj način se postiže glavna moć benzena. Na ovaj način ništa od koksnog plina nije samo za spavaću sobu, već i za vrijednost aromatičnih mirisa.
Smola od kamenog uglja (ili katran kamenog uglja) je tamno vezivo neprijatnog mirisa. Sve do sredine 19. vijeka koksiranje uglja je bio nezamjenjiv proizvod i bio je podložan siromaštvu. Pokazalo se da ne postoji način osvetiti se najvrednijim aromatičnim mirisima za praktičnu upotrebu. Stoga se u ovom trenutku smola kamenog uglja podvrgava ponovnoj obradi. Proces destilacije se deli na sledeće frakcije: 1) svetlo ulje, tačka ključanja do 160 °C (do 2%); 2) temperatura medija, tačka ključanja 160-230 °C (do 12%); 3) važno ili kreozotno ulje, temperatura 230-270 oC (do 10%); 4) antracensko ili zeleno ulje, tačka ključanja 270-360 oC (do 23%); 5) smola - višak od destilacije (do 60%).
Laka ulja sadrže benzen, toluen, ksilene; iz sredine - naftalin, fenoli, piridin; s važno - naftalen je važan; za antracen - antracen, fenantren i in. Pek je crna tvrda pasta koja omekšava pri zagrevanju; Koristi se kao koristan materijal za pokrivanje puteva itd.
1. Zadržavanje od alifatskih ugljikohidrata. Kada se alkani prođu kroz neometano koplje, koje sadrži najmanje šest atoma ugljika u molekuli, preko zagrijanog oksida platine ili hroma, dolazi do dehidrociklizacije - stvorena arena sa istom vodom:
2. Dehidracija cikloalkana. Reakcija se događa kada pare cikloheksana i njegovih homologa prođu preko zagrijane platine:
3. Obrezivanje benzena trimerizacijom acetilena primjenom N.D. metode. Zelinsky:
4. Odvajanje homologa benzena pomoću Friedel-Craftsove reakcije: tipična elektrofilna supstitucija u aromatičnoj jezgri; Uloga katalizatora je ograničena na stvaranje napadajuće čestice - alkil ili acil kation. Ispod je pogled na interakciju benzena s etil hloridom i kloridom oktične kiseline:
C2H5CI + AlCl3 > C2H5+ +?
C2H5+ + C6H6 > C6H5C2H5 + H+
CH3COCl + AlCl3 > CH3CO+ +?
CH3CO+ + C6H6 > CH3COC6H5 + H+
N+ > HCl + AlCl3
5. Fuzija soli aromatičnih kiselina sa livade:
4. Mehanizam reakcije elektrofilne supstitucije u aromatičnom nizu
Za poluaromatična jedinjenja koja formiraju zatvoreni elektronski sistem, najtipičnije su reakcije sa elektrofilnim agensima. Koristeći kinetičke metode, većina reakcija elektrofilne supstitucije u aromatičnom nizu odvija se kroz dvostepeni mehanizam. U prvoj, završnoj fazi, aromatični sistem se uništava i napadnuti atom prelazi na ugljenik u fazi sp3 hibridizacije:
Druga faza je praćena obnavljanjem aromatične strukture i, kao rezultat toga, dobijanje energije se odvija lako i glatko:
Ar+ + B-> ArX+ VN
Na napredak prve faze utiču međuprocesi takozvanog p-kompleksa. β-kompleksi su koordinaciona jedinjenja, u kojima su donori aromatične molekule, koje lako mogu polarizirati β-elektrone, a akceptori su halogeni, vodonik halogenidi, jake mineralne kiseline, bezvodni metalni halogenidi itd. i činjenica da iz raznih razloga postoje je velika kontroverza za elektroniv.
p-kompleksi nisu tipična hemijska jedinjenja u kojima je elektrofilni deo vezan kovalentnom vezom za specifični atom smole koji reaguje. Smrad se stvara volumetrijski, fragmenti najveće p-elektronske snage aromatičnih jedinjenja šire se duž štetnih strana benzenskog prstena:
U mnogim slučajevima identificirani su p-kompleksi, najčešće korištenjem spektralnih metoda.
Pored p-kompleksa, y-kompleksi su zaista hemijska jedinjenja, u kojima elektrofilni agens X+ stvara kovalentnu vezu za razmenu dva p-elektrona jedne od veza benzenskog prstena. U y-kompleksu, jedan od atoma ugljika benzenskog prstena prolazi kroz sp3-hibridizaciju, u kojoj se sve veze ispravljaju pod presekom 1090. U ovom slučaju, simetrija benzenskog prstena je uništena, a X+ grupa i voda atom na osnovu površine prstena:
Nekoliko izgubljenih elektrona benzenskog prstena ravnomjerno je raspoređeno među pet atoma ugljika, stvarajući “strukturu ciklopentadienil kationa”. Ova struktura je manje stabilna i manje aromatična.
Supstituti koji daju elektrone, koji povećavaju gustinu elektrona u aromatičnom jezgru, povećavaju stabilnost i p- i y-kompleksa sa elektrofilnom supstitucijom.
Reakcije elektrofilne supstitucije rezultiraju odvajanjem protonskog kompleksa i obnavljanjem aromatičnog sistema. Ovaj proces se odvija uz učešće aniona B, koji je vođen glavnim snagama prisutnim u reakcionom mediju, a praćen je vidljivim energijama:
Sastav ušća y-kompleksa leži u aromatičnoj strukturi i vrsti elektrofilnih čestica.
Nitruvannya. Benzen snažno reaguje sa koncentrovanom azotnom kiselinom kada je podvrgnut jakom zagrevanju. Međutim, s takozvanom azotnom smjesom (mješavina koncentrirane dušične i sumporne kiseline), reakcija nitriranja je lako završiti:
Halogenirani. Kada su halogenirana aromatična jedinjenja, koristite katalizatore (bezvodni AlCl3, FeCl3, AlBr3) da izazovete polarizaciju ili indukujete heterolitičku disocijaciju molekula na halogen:
Pozitivni kraj dipola napada aromatična jedinjenja, a negativni kraj ulazi u kompleks sa katalizatorom:
Alkilacija prema Friedel-Craftsu. Alkilaciju aromatičnih jedinjenja treba izvesti haloalkilom u prisustvu aluminijum hlorida.
Kao alkilirajuća sredstva, mogu se zgušnjavati i sa nezasićenim jedinjenjima i alkoholima u prisustvu jakih mineralnih kiselina. U ovom slučaju, uloga kiseline je da pretvori alken ili alkohol u sličan karbokat:
Kada se alkiluje s primarnim alkoholima, izomerizacija ugljičnog skeleta se uvijek može spriječiti, što je povezano s pregrupisavanjem primarnih karbokationa u stabilnije sekundarne i tercijarne:
Acilyuvannya. Dodavanje kiseline RCO-. Kao acilirajuća sredstva koriste se kiseli halogenidi i anhidridi kiselina. Koristite aluminijum hlorid kao katalizator:
Mehanizam reakcije nukleofilne supstitucije u aromatičnom nizu
Mehanizam nukleofilne supstitucije u aromatičnom nizu koji prihvata halogene uključuje dvostepenu reakciju sličnu onoj kod elektrofilne supstitucije. Prva faza - napad nukleofila
Y-ugljični atom je povezan sa intercesorom, što dovodi do uspostavljanja peritonealnog y-kompleksa:
U ovom slučaju, aromatični sistem je uništen, ostavljajući tip hibridizacije atoma ugljenika u reakcionom centru da pređe sa sp2 na sp3. U drugoj fazi, razdvajanje X dovodi do obnavljanja aromatičnog sistema, a rezultat reakcije je nukleofilna supstitucija X sa Y.
Grupe akceptora elektrona koje se nalaze u benzenskom prstenu, kao što su NO2, NO, C? N, "dijeli" benzenski prsten sa elektronima, čime se smanjuje napad benzenskog prstena od strane nukleofilne jedinice.
5. Reakcija aromatičnih jedinjenja sa elektrofilnom supstitucijom
Molekula benzena je simetrična, a svi atomi ugljika su apsolutno jednake vrijednosti, tako da elektrofilni dio, kada se formira y-kompleks, može napasti bilo koji atom ugljika sa jednakim afinitetom. U zavisnosti od prirode posrednika, tokom elektrofilne monosupstitucije aromatičnih ugljikohidrata mogu se stvoriti tri vrste disupstituiranih proizvoda:
Ako se na benzenski prsten postavljaju očigledni branioci svojim direktnim djelovanjem pri napadu na elektrofilni dio, mogu se povući dva reda:
1) Grupe koje usmeravaju novog posrednika u orto- i para-poziciju: BIN, NH2, NHR, NR2, OR, CH3, SH, SR, NHCOR-zastupnici prve vrste, ili orto-para-orijentanti;
2) Grupe za usmjeravanje novog posrednika na meta-lokaciju: NH3, NO2, SO3H, CHO, COR, COOH, COOR, CN-posrednici druge vrste, ili meta-orientanti.
Moć orijentacionog priliva je moć drugog posrednika da legne sa svog položaja u redovima. Najjači orijentanti zauzimaju početak redova, najslabiji - kraj.
Zamjene supstancama sličnim benzenu, da bi se zamijenili orijentanti prve vrste, lakše su nego sa samim benzenom. Zamjene među sličnim benzolima, kako bi se osvetili zaštitniku druge vrste, važnije su, niže od samog benzola. Snaga čiji je priliv u istoj proporciji sa položajem posrednika u redovima kao i orijentalna akcija.
Svaki posrednik stupa u interakciju s benzenskim prstenom na dva načina: djeluje na novi induktivni tok i može sudjelovati u interakciji s benzenskim prstenom. Induktivno ubrizgavanje rezultirajućeg proizvoda dovodi do značajne promjene elektronske gustine na atomima ugljika benzenskog prstena.
Pogledajmo izvor benzena, koji se koristi za osvetu druge vrste zaštitnika, na primjer, benzojeve kiseline:
U ovom slučaju, atom ugljika karboksilne grupe, direktno vezan za benzenski prsten, ima smanjenu gustinu elektrona (+y) zbog polarizacije veze C=O. To rezultira vezanjem elektrona između atoma ugljika jezgra i ovog protektora direktno ispred prstena, a takav induktivni priliv uzrokuje da se jezgro "bogati" elektronima i pojavu pozitivnog naboja na svim atomima ugljika. nogo prsten. Međutim, efekat nasljeđivanja pojave pozitivnog naboja y+ na atom ugljika jezgre povezanog sa protektorom je takav da se izbjegava najveće obilje elektrona u pro- i n-položajima (I). Veza višestrukih veza protektora sa elektronima benzenskog prstena takođe dovodi do pomeranja snage elektrona napadom (II):
Rezultirajući efekat (-M-efekat) u ovim slučajevima dovodi do pomicanja p-elektrona višestrukih veza direktno na heteroatome, koji formiraju višestruke veze.
Ovi dijagrami pokazuju da se, zbog negativnog induktivnog efekta, veliki pozitivni naboj orto- i para-atoma ugljika još više povećava, budući da su sami ovi atomi privučeni p-elektronima kao rezultat negativnog efekta akvizicije, a u x elektronska gustina se još više povećava. Dakle, napad elektrofilnog dijela dolazi nakon mjesta s najvećim intenzitetom elektrona. Zatim, tokom reakcije elektrofilne supstitucije, u krvi nastaju meta-izomeri.
U suprotnom, može postojati podjela elektronskog zgušnjivača za prisustvo posrednika prve vrste, na primjer, metilne grupe:
Pozitivni induktivni efekat metilne grupe uzrokuje da benzensko jezgro pomera svoju elektronsku gustinu, a efekat se postiže u n-položajima.
Inače, elektronska gustina se distribuira kada je zaštitnik atom halogena (na primjer, hlor). Očigledno, hlor ima negativan induktivni efekat. Ovaj -I-efekat je rezultat dodatnog iscrpljivanja elektrona u benzenskom prstenu (prikazano ravnim strelicama); pojava djelomičnog pozitivnog naboja na svim atomima ugljika, a za ovaj efekat postoji više elektrona u pro- i n-položaju:
Međutim, proizvedeni atom hlora pokazuje slab pozitivan efekat. Ovaj +M-efekat, koji djeluje u direktnom smjeru, dovodi do značajnog napretka u elektronskoj snazi pro- i n-položaja. Stoga, supstitucija prvo ide u pro- i n-položaj u odnosu na atom halogena, i što je još važnije, ispod nesupstituiranog benzena.
Treći tipičan tip je ispoljavanje posrednika, koji ima slab negativni induktivni efekat i veliki pozitivan efekat prijema. Takvi posredniki uključuju, na primjer, grupe VIN i NH2.
U molekulama fenola i anilina, induktivni efekat je rezultat blagog nedostatka snage elektrona na svim atomima ugljika, uglavnom u n-položajima:
Međutim, dobivanje slobodnog elektronskog para NH2 grupe atoma dušika ili OH grupe atoma kisika dovodi do značajnog povećanja gustine elektrona na pozicijama benzenskog prstena:
Elektrofilni napad se javlja u prota n položaju i lakši je, niži od molekula benzena.
U reakcijama nukleofilne supstitucije, zastupnici su u suprotnom smjeru, a fragmenti nukleofilnog dijela napadaju mjesto s najnižom elektronskom gustinom. Kao guza, možete izazvati reakciju hidroksilacije nitrobenzena:
6. Upotrebljiva i neupotrebljiva orijentacija
Orijentacija je poboljšana. Zbog prisustva dva defanzivca u benzenskom jezgru, njihov orijentacioni tok se može olakšati ako usmere trećeg defanzivca u istu poziciju. To su obično m-disupstituirane, u kojima pritužba zagovornika pripada jednoj porodici, a u slučaju pro- i n-disupstituiranih, osvećuju se zastupnici različitih nadstrešnica.
m-dvostruka pomjeranja, u kojima se zastupnici prekršaja prenose u drugi rod (m-orientanti), daju jedan izomer prilikom uvođenja trećeg posrednika. Na primjer, m-dinitrobenzen se može pretvoriti, iako u vrlo grubim umovima, u 1,3,5-trinitrobenzen:
Pored ovog m-dvostrukog pomaka, da bi se osvetili zagovornicima prve vrste (pro- i n-orijentanata), mogu postojati do tri izomera (ili ako zagovornici imaju istu vezu, onda dva izomera ). m-ksilen daje dva dušikova jedinjenja kada se nitrira:
Kada se nitrira m-krezolom, stvaraju se tri izomera dušika:
O-dualizam, što znači da se pojavljuju branioci različitih nadstrešnica, također daje dva izomera. Guza može biti onitrotoluen. Kada se klorirani onitrotoluen, 6-kloro-2-nitrotoluen i, u manjoj mjeri, 4-kloro-2-nitrotoluen razdvoje kao glavni proizvod:
Neupotrebljiva orijentacija. I takve zamjene benzola, u kojima jedan od zagovornika usmjerava nove grupe na različite pozicije, bez drugog zastupnika. Ove situacije karakteriše prisustvo dva posrednika iste vrste, koji se nalaze na n-poziciji jedan ispred drugog, ili dva posrednika različitih nadstrešnica, odvojenih od m-pozicije. U takvim slučajevima, orijentacija tekućina za orijentaciju se međusobno natječe, a kao rezultat toga može se stvoriti mnogo različitih izomera.
Sa formulacijom samo jednog izomera, postoji supstitucija u n-disupstituiranom benzenu novim supstituentima (na primjer, u n-diklorobenzenu, n-ksilenu):
Kombinacija sa novim zamjenama u poziciji rezultira miješanjem dva izomera. Na primjer, kada je o-diklorobenzen nitriran, rezultat je ili 3-nitro ili 4-nitro:
Budući da posrednici djeluju različitom orijentirajućom silom, tada je, po pravilu, orijentacija određena najjačom orijentacijskom silom (OH-grupa):
Pošto je molekula benzena zaštitnik I i II tipa, onda je za zaštitnika prve vrste važna orijentacija.
9. Toksičnost
U slučaju akutne bolesti treba se paziti na glavobolju, mučninu, povraćanje, nemir, sličan alkoholu, zatim depresiju, ponekad i napade; smrt dolazi na pad. Za hronične poremećaje karakterističan je teški poremećaj krvotvornog sistema hematopoetskih organa, koji je praćen smanjenjem krvi eritrocita, leukocita i trombocita, poremećajem funkcije nervnog sistema, nivoa jetre i unutrašnjih organa. sekrecija. Najteža hronična toksičnost je benzen. Kada kuhate na pari ili pijete aromatične ugljikohidrate, čuvajte se zamućenih kristala. Dejstvo hemikalija sličnih benzenu na kožu raste u svetu u broju metilnih grupa, posebno izraženo u mezitilenu (trimetilbenzenu). Zamjena vode u prokuvanoj lanceti halogenom (hlor, brom) pojačava dejstvo aromatičnih ugljenih hidrata na respiratorni trakt i sluzokožu očiju. Toksična moć aromatičnih amino i dušikovih spojeva je posljedica njihove sposobnosti da oksihemoglobin pretvore u methemoglobin.
Naftalen i njegovi derivati mogu uzrokovati oštećenje nervnog sistema, crijevnog trakta, kože i gornjih disajnih puteva i kože. Polunuklearni aromatični ugljikohidrati sa kondenziranim prstenovima imaju snažno kancerogeno djelovanje. Pahuljasto tkivo počinje se pojavljivati na mjestima bez direktnog kontakta sa ovim aromatičnim ugljikohidratima, a ponekad i u udaljenim organima (otok govedine)
10. Zastosuvannya
Aromatični ugljeni hidrati igraju važnu ulogu u ekonomiji od početka devetnaestog veka, pošto je distributer gume postao pobednički distributer kamene smole.
Danas se aromatična paleta čistih proizvoda koristi za sintezu plastike, sintetičkog kaučuka, rakija, alkoholnih kiselina, pesticida, deterdženata, parfema i likera. Ove riječi su vikoristavuyutsya glave ranga kao sastavni dio distributera iu različitim omjerima su uključeni u skladištu spavaće sobe.
Kumen se koristi kao visokooktanski aditiv za avionsko gorivo, kao redukciono sredstvo za eterske celulozne preparate i lakove, kao važan izlazni materijal za sintezu fenola i acetona, kao i za uklanjanje napuknutog stirena. Ovaj proizvod je pogodan za skladištenje širokog spektra industrijskih dozatora nafte sa tačkom ključanja od 150 do 160. Kumen je dobar u otapanju masti i smola, pa se stoga koristi kao zamena za benzol u mnogim industrijskim proizvodima. p-cimol je prisutan u nekim eteričnim uljima i može dovesti do dehidracije monocikličkih terpena. Vino je nusproizvod ekstrakcije papira iz celuloznog sulfita i vikorista, uglavnom u kombinaciji s drugim agensima i aromatičnim ugljikohidratima kao reduktor laka.
Kumarin je prepoznat kao dezodorirajuća i mirisna komponenta u parfemima, mlijeku, gumi, huminskim agensima i parfemima. Koristi se i u farmaceutskim preparatima.
Benzen se koristio kao zagađivač u široko dostupnim proizvodima, au mnogim zemljama je korišten kao izvor i komponenta za kemijsko čišćenje. Benzen se široko koristi u pripremi stirena, fenola, anhidrida maleinske kiseline i brojnih deterdženata, alkoholnih kiselina, farmaceutskih proizvoda i školjki. Vino se koristi kao gorući, hemijski reagens i ekstrakcijski agens za biljke i grašak. Mono-, di- i trialkil jedinjenja slična benzenu se vikoriziraju, prije svega, kao distributeri i agenti u proizvodnji parfema i međumaterijala za štale.
Ovi spojevi su prisutni u raznim naftnim proizvodima i destilatima katrana kamenog ugljena. Pseudocumen vicorist nastaje prilikom pripreme parfema, a 1,3,5-trimethylbenzen i pseudocumen vicoriste se formiraju i kao posredni lanci u proizvodnji ljuskara, kao i u industriji smutnje stagnacije ovih supstanci - originatora i degeneratora.
Toluen služi kao distributer za ulja, smole, prirodnu (u kombinaciji sa cikloheksanom) i sintetičku gumu, smole, asfalt, dizel i acetil celulozu (u vrućoj mešavini sa etil alkoholom). Služi kao distributer i distributer boja i lakova eterične celuloze, kao i distributer mastila za heliogravuru. Pomiješan s vodom, stvara azeotropne smjese koje formiraju mješavinu za uklanjanje mat površina. Toluol ulazi u skladište vreća koje se koriste kao sredstvo za čišćenje u velikim količinama industrije i rukotvorina. Vino se koristi u pripremi deterdženata i kora, kao važna tvar za organsku sintezu, posebno za uklanjanje benzoil i benziden hlorida, saharina, hloramina, trinitrotoluena i raznih žutika.
Naftalen se proizvodi kao izlazni proizvod organske sinteze različitih hemijskih jedinjenja za zaštitu od moljca i komponenti skladišta za zaštitu drveta. Također se koristi u pripremi indiga i koristi se kao odlično rješenje za smanjenje uši kod vaših životinja i ptica.
Stiren se široko koristi u proizvodnji prozirne plastike. Etilbenzen se koristi kao rastvarač ili deoksidator, komponenta automobilskog i avionskog goriva, a takođe i u proizvodnji celuloznog acetata.
Visnovok
Arene karakterizira reakcija zamjene. Najvažnije su elektrofilna supstitucija: halogenacija, nitriranje, sumporizacija, Friedel-Craftsova alkilacija i acilacija, nukleofilna supstitucija.
Ukloniti tokom katalitičke dehidrociklizacije alkana kako bi se odvojila voda jednosatnom ciklizacijom. Reakcija se odvija na povišenim temperaturama sa komponentama katalizatora, kao što je hrom oksid.
Katalitička dehidratacija cikloheksana i drugih sličnih. Paladijum crni ili platina se koristi kao katalizator na 300 °C. (N. D. Zelinsky)
Ciklična trimerizacija acetilena i njegovih homologa preko aktivnog uglja na 600 °C. (N. D. Zelinsky)
Alkilacija benzena sa halogenom i olefinima. (Friedel-Craftsova reakcija).
Svi aromatični okusi su čvrsti ili rijetki. Alifatski i aliciklični analozi pokazuju visoke nivoe degradacije i degradacije u bliskom UV i vidljivom području spektra. Svi aromatični i ugljikohidratni sastojci su neophodni u vodi i lako dostupni u većini organskih izvora.
Poluaromatična jedinjenja u čistom obliku koriste se za sintezu plastike, sintetičkog kaučuka, školjki, tečnosti, pesticida, deterdženata, parfema i likera. Ove riječi se koriste kao sastavni dio distributera iu različitim omjerima su uključene u skladište spavaće sobe.
Fizička snaga
Benzen i njegovi najbliži homolozi su supstance bez šipka sa specifičnim mirisom. Aromatični ugljikohidrati se lako rastvaraju u vodi i ne otapaju se u njoj lako se rastvaraju u organskim agensima - alkoholu, etru, acetonu.
Sam benzen i njegovi homolozi su dobri agensi za mnoge organske supstance. Sve arene gore dimnim plamenom zbog visokog sadržaja ugljika u njihovim molekulima.
Fizička snaga različitih arena prikazana je u tabeli.
Table. Fizička snaga u raznim arenama
Ime |
Formula |
t°.pl., |
t°.b.p., |
Benzen |
C6H6 |
5,5 |
80,1 |
toluen (metilbenzen) |
Z 6 N 5 CH 3 |
95,0 |
110,6 |
Etilbenzen |
Š 6 V 5 Š 2 V 5 |
95,0 |
136,2 |
ksilen (dimetilbenzen) |
6 H 4 (CH 3) 2 |
||
orto- |
25,18 |
144,41 |
|
meta- |
47,87 |
139,10 |
|
par- |
13,26 |
138,35 |
|
Propilbenzen |
6 H 5 (CH 2) 2 CH 3 |
99,0 |
159,20 |
kumen (izopropilbenzen) |
C 6 H 5 CH(CH 3) 2 |
96,0 |
152,39 |
stiren (vinilbenzen) |
6 H 5 CH=CH 2 |
30,6 |
145,2 |
Benzen - lagano ključanje ( tStos= 80,1°S), voda bez bara, koja se ne razlaže u blizini vode
Poštovanje! Benzen – ljuštenje, nanošenje štete, promjena formule krvi (u slučaju trivijalnog priliva), može uništiti strukturu hromozoma.
Većina aromatičnih ugljikohidrata je nesigurna za život i toksična.
Uklanjanje arena (benzena i njegovih homologa)
U laboratoriji
1. Fuzija soli benzojeve kiseline sa tvrdim livadama
C6H5-COONa + NaOH t → C 6 H 6 + Na 2 CO 3
natrijum benzoat
2. Wurtz-Fitting reakcija: (ovdje je G halogen)
Z 6H 5 -G + 2N / A + R-G →C 6 H 5 - R + 2 N / AG
Z 6 H 5 -Cl + 2Na + CH 3 -Cl → C 6 H 5 -CH 3 + 2NaCl
U industriji
- vidjeti iz nafte i uglja frakcijskom destilacijom, reformiranjem;
- od kamenog katrana i koksnog gasa
1. Dehidrociklizacija alkana sa brojem ugljikovih atoma većim od 6:
C6H14 t , kat→C 6 H 6 + 4H 2
2. Trimerizacija u acetilen(samo za benzen) – adv. Zelinsky:
3S 2 H 2 600°C, Act. Vugilla→C 6 H 6
3. Dehidracija cikloheksan i njegovi homolozi:
Radijanski akademik Mikola Dmitrovič Zelinski ustanovio je da se benzen razlaže iz cikloheksana (dehidrogenacija cikloalkana
C6H12 t, kat→C 6 H 6 + 3H 2
C6H11-CH3 t , kat→C 6 H 5 -CH 3 + 3H 2
metilcikloheksantoluen
4. Alkilacija benzena(Uklanjanje homologa benzenu) - Friedel-Crafts.
C 6 H 6 + C 2 H 5 -Cl t, AlCl3→C 6 H 5 -C 2 H 5 + HCl
hloroetan etilbenzen
Arene hemijske snage
I. REAKCIJE OKSIDACIJE
1. Gorinnya (usred ničega):
2C6H6 + 15O2 t→12CO 2 + 6H 2 O + Q
2. Benzen za najčešće umove ne voli bromnu vodu i distribuciju vode kalijum permanganata
3. Homolozi benzena se oksidiraju kalijum permanganatom (oni troše kalijum permanganat):
A) od kisele do benzojeve kiseline
Kada se izlože homolozima benzena, kalijum permanganata i drugih jakih oksidacionih agenasa, benzenske koplja se oksidiraju. Bez obzira na presavijanje posrednika, on se urušava iza a-atoma ugljika, koji se oksidira u karboksilnu grupu.
Homolozi benzena sa jednim biološkim lancem daju benzojevu kiselinu:
Homolozi koji kombinuju dva prirodna koplja daju dvobazne kiseline:
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
Oprošteno :
C6H5-CH3+3O KMnO4→C 6 H 5 COOH + H 2 O
B) od neutralnih i slabih do soli benzojeve kiseline
C 6 H 5 -CH 3 + 2KMnO 4 → C 6 H 5 COO K + K ÍN + 2MnO 2 + H 2 O
II. REAKCIJE (što je još važnije, manje alkena)
1. Halogenirani
C 6 H 6 +3Cl 2 h ν → C6H6Cl6 (heksaklorocikloheksan – heksahloran)
2. Hidraulično kupatilo
C6H6 + 3H2 t , Ptili drugoNi→C 6 H 12 (cikloheksan)
3. Polimerizacija
III. REAKCIJE ZAMJENE - Jonski mehanizam (lakši, sa nižim sadržajem alkana)
1. Halogenirani -
a ) benzen
C6H6+Cl2 AlCl 3 → C 6 H 5 -Cl + HCl (klorobenzen)
C6H6 + 6Cl2 t ,AlCl3→C 6 Cl 6 + 6HCl( heksahlorobenzen)
C 6 H 6 + Br 2 t,FeCl3→ C 6 H 5 -Br + HBr( bromobenzen)
b) homolozi benzena kada se zgnječe ili zagriju
U hemijskom smislu, alkil radikali su slični alkanima. Atomi vode su zamijenjeni halogenom mehanizmom slobodnih radikala. Stoga, prisustvo katalizatora kada se zagrije ili poboljša UV zračenje rezultira reakcijom radikalne supstitucije u biogorivu. Infuzija benzenskog prstena na alkil protektore se vrši do Atom vode je odmah zamijenjen atomom ugljika koji je direktno vezan za benzenski prsten (a-atom ugljika).
1) C 6 H 5 -CH 3 + Cl 2 h ν → C 6 H 5 -CH 2 -Cl + HCl
c) homolozi benzenu u prisustvu katalizatora
C 6 H 5 -CH 3 + Cl 2 AlCl 3 → (sumish ortu, par sličnih) +HCl
2. Nitruvanne (sa azotnom kiselinom)
C 6 H 6 + HO-NO 2 t, H2SO4→C 6 H 5 -NO 2 + H 2 O
nitrobenzen - miris badem!
C 6 H 5 -CH 3 + 3HO-NO 2 t, H2SO4→ Z H 3 -C 6 H 2 (NO 2) 3 + 3H 2 O2,4,6-trinitrotoluen (tol, TNT)
Očuvanje benzena i njegovih homologa
Benzen C 6 H 6 je dobar trgovac. Benzen, kao aditiv, boji boju boje motora. Služi kao sirup za ekstrakciju mnogih aromatičnih organskih jedinjenja - nitrobenzena C 6 H 5 NO 2 (trgovac koji sadrži anilin), hlorobenzena C 6 H 5 Cl, fenola C 6 H 5 OH, stirena itd.
Toluen C 6 H 5 -CH 3 - izvor, vikoristički u proizvodnji štapića, lekovitih i vibuhnih jedinjenja (TNT (tol), ili 2,4,6-trinitrotoluen TNT).
Xyloli C6H4(CH3)2. Tehnički ksilen – zbir tri izomera ( ortho-, meta- І par-ksilol) – djeluje kao izvor i izlazni proizvod za sintezu bogatih organskih jedinjenja.
izopropilbenzen C 6 H 5 –CH(CH 3) 2 služi kao sredstvo za uklanjanje fenola i acetona.
Hlorirana jedinjenja benzena vikoristovuyut za zakhistu roslin. Dakle, proizvod supstitucije H atoma u benzenu sa atomima hlora je heksahlorobenzen 6 Cl 6 - fungicid; Ovo se koristi za sušenje zrna pšenice i zrna protiv tvrde čađi. Produkt dodavanja hlora benzenu je heksahlorocikloheksan (heksahloran) S6N6Sl6 – insekticid; Yogo koristi za borbu protiv nestašnih komaraca. Ove riječi se odnose na pesticide - hemijska sredstva za borbu protiv mikroorganizama, biljaka i životinja.
Stiren C 6 H 5 – CH = CH 2 se vrlo lako polimerizuje pri očvršćavanju polistirena, a pri kopolimerizaciji sa butadienom, stiren-butadien gumama.
VIDEO-DOSVITI
Aromatični ugljeni hidrati su velika grupa jedinjenja čija struktura najčešće sadrži benzenski ciklus ili sistem od nekoliko benzenskih ciklusa. U prethodno razmotrenoj šemi za sekvencijalnu dehidrogenaciju cikloheksana u cikloheksen, cikloheksadien i cikloheksatrien (benzen), prve dvije faze su endotermne, a faza dehidrogenacije cikloheksadiena je eliminisana da benzen ne teče vidljivom energijom, izuzetno visoka energetska otpornost na benzen u odnosu na ostale učesnike u reakciji stvara specifična hemijska i fizička svojstva supstance, koja se još naziva i aromatičnaccue character.
Aromatični asortiman uključuje nekoliko različitih klasa: ugljikohidrate, halogene, hidroksilne, karbonilne, karboksilne kiseline, amine itd. Riječi svih ovih klasa su slične aromatičnim ugljikohidratima.
Izomerizam i nomenklatura
Prvi član serije ugljikohidrata s jednim benzenskim prstenom je benzen, drugi je metilbenzen ili toluen. Treći član serije – ksilen – ima tri strukturna izomera: orto-, meta-і par-.
Izomerizam jedinjenja sličnih benzenu leže kako s obzirom na veličinu i broj zagovornika, tako i s obzirom na njihovu izuzetnu ekspanziju. Tako kod novih jedinjenja benzen i monosupstituisani benzen ne sadrže izomere, a oni sa trisupstitucijama sadrže tri izomera.
Kao zamjena za masovnu proizvodnju, broj izomera, počevši od trisupstituiranog benzena, naglo raste.
Osim toga, agent izomerizma može biti i sam posrednik.
Za imenovanje aromatičnih serija ugljikohidrata i njima sličnih, koristi se trivijalna, radikalno-funkcionalna i IUPAC nomenklatura. U radikalno-funkcionalna nomenklatura vikorist nazovi to ofanzivno radikali:
- Fenilen | |||
CH 3 -C 6 H 4 - |
Na primjer: |
||
C 6 H 5 CH 2 – |
– benzil |
– benzil hlorid |
|
- Benziliden |
-benziliden hlorid |
IUPAC nomenklatura Ispred naziva ugljikohidrata, imena posrednika su označena brojevima atoma ugljika koje ti zastupnici nose. Na primjer:
Sa dva pokrovitelja benzenskog ciklusa, međusobna rotacija ciklusa je naznačena ne samo brojevima (redovi idu najkraćim putem od jednog do drugog), već i dodatnim prefiksima orto- , meta- , par- , šta to znači? 1.2-, 1.3- i 1.4- stalne jedinice.
Džerela aromatični spoluk
Glavni sastojci aromatičnih jedinjenja su kameni katran, nafta, acetilen i eterična ulja.
Kamjanovska ugljena smola izaći kada kokuješ vugilu. Glavni proizvodi koksovanja su koksni plin, katran ugljena i koks. Nakon izlaska iz baterije koksne peći, koksni gasovi se ispiru vodom. Kada se to dogodi, amonijak se akumulira i proizvodi se kondenzuju i formiraju katran ugljena. Nekondenzirani aromatični ugljikohidrati se zatim adsorbiraju važnim glinenim uljem i vidljivi su.
Kameni katran se destilacijom dijeli na 5 frakcija: ugljikohidratnu, fenolnu, naftalensku, antracensku i smolu. Da biste vidjeli pojedinačne rezultate, frakciju kože treba dodatno protresti. Prinos katrana je ~ 3%, ali u sadašnjem obimu proizvodnje koksa, industrija gubi još više aromatičnog katrana.
ZUklanjanje aromatičnih ugljikohidrata iz nafte varira od otprilike 20 do 40%. Stoga je benzin važan nosač benzena i drugih sličnih proizvoda.
Osim toga, aromatični ugljikohidrati se razgrađuju tokom destruktivne obrade nafte. Proces aromatizacije nafte, koji se naziva reforming, teče na temperaturi od ~ 500 °C, pritisku 15-40 atm na platinastom katalizatoru (Pt/Al 2 O 3). U ovom slučaju ugljikohidratna ulja podliježu dehidrociklizaciji, dehidrogenaciji i djelomičnoj deciklizaciji uz dodatak aromatičnih ugljikohidrata.
Metode uklanjanja
– Acetilen se pretvara u benzen Kada se značajno zagrije, aktivni ugalj djeluje kao katalizator.
– Najopsežnija metoda za sintezu homologa benzena je reakcija alkilacije benzen, haloalkani, alkoholi ili olefini u prisustvu katalizatora (na primjer, aluminij halogenidi).
Alkilirani benzen sa etilenom i propilenom koristi se za uklanjanje etilbenzena i izopropilbenzena.
Dehidracija ovih proizvoda daje stiren i α-metilstiren – vrijedne monomere za ekstrakciju sintetičke gume i polimernih materijala.
Budova molekule benzena
Godine 1865 Serpen Kekule(Univerzitet u Bonu) propagirajući formulu u benzen sa podligamentima, što je opisano kako je ranije proučavano iu nekim slučajevima će se dalje razvijati. Ova formula ima puno svojstava benzena: cikličku strukturu, ravnotežu svih atoma ugljika i vode, mogućnost dodavanja. Vaughn je objasnio da postoji samo jedan monosupstituiran i tri izomera ( orto-, meta-i para-) disupstitucije za benzol.
Međutim, benzen je otporniji na reakciju supstitucije, niže dodavanje, benzenski prsten je otporan na oksidaciju, iako formula ima tri podveze. Benzen ne reaguje sa bromnom vodom i kalijum permanganatom, koji su karakteristični za nezasićena jedinjenja. Kekuleova formula nije mogla objasniti sve ove činjenice.
Vitalnu ulogu ugrađenog benzena odigrale su fizičke metode ispitivanja govora koje su se značajno razvile u prošlom veku. Molekul benzena je nepolaran. Benzen ima sve simetrije 6. reda. To znači da su jezgra atoma i elektrona potpuno simetrično raspoređena. Na osnovu difrakcije rendgenskih elektrona ustanovljeno je da je molekula benzena ravna i da udaljenost između centara atoma ugljika, međutim, dostiže 0,139 nm. Ovo je prosječna vrijednost između dovžina jednostavnih (0,154 nm) i subprime (0,134 nm) veza. Ovi listovi sa podacima pružaju termodinamička zapažanja. Na primjer, kreiranje korijenske veze iz jednostavne C-C veze, kao što je prikazano na početku predavanja, zahtijeva gubitak energije. Istovremeno dolazi do dehidrogenacije 1,3-cikloheksadiena iz jedinjenja benzena usled toplote.
Sve ove fizičke i hemijske karakteristike benzena mogu se objasniti sa stanovišta aktuelnih pojava o benzenu. U biljci je prisutno šest ugljikovih atoma benzena s R 2 -hibridizacija. Sve osovines R 2 -Orbita leži u istoj ravni ispod 120° jedan prema jedan. Prepisivanje elektronskogs R 2 -Ugljični dioksid ugljikovih atoma stvara C-C σ-vezu. Svih šest ligamenata C-C, međutim, leže u istoj ravni. Molekul benzena, kada temperatura između veza dostigne 120°, nije pod stresom. Nehibridizovane osovine R -elektroni šest atoma ugljika okomito na ravan prstena Kada se potpuno preklapajuR -Orbitali stvaraju kružnu molekularnu orbitu elektrona, što znači da bez ikakve veze s bilo kojim atomom, elektroni kolabiraju.
.P Ovo omogućava idealno ravnomernu distribuciju elektronske gustine u proizvodnom sistemu, što može dovesti do energetske stabilizacije molekula benzena za ~150 kJ∙mol -1 i pojava neviđenih moći, čiju ukupnost objedinjuje termin „aromatičnost“. Aromatičnost nije direktno povezana sa mirisom organskih mirisa. Termin "aromatičnost" odnosi se na činjenicu da prvi predstavnici ove klase govora imaju slab ugodan miris. Najvažniji znaci aromatičnosti su povećana stabilnost nezasićene cikličke strukture i velika konzistencija aromatičnih jedinjenja prije reakcije supstitucije, čime se čuva njihov stabilizirajući sistem vezivanja u ciklusu, a ne prije reakcije adicije, koja urušava cijeli sistem i destabilizuje molekul.
Neophodna mentalna priprema u aromatičnim sistemima je paralelnost svih osaR -elektronske orbitale. Ciklooktatetraen, na primjer, smanjenje aromatične moći, fragmentira se kroz visoki napon sa vugilom od 135° između veza (umjesto 120°, karakteristično za sR 2-hibridizacija) vina ne mogu sačuvati ravne strukture i osovine R-orbitale nisu paralelne.
Postoji niz kriterijuma koji se kombinuju Hückelovo pravilo, nakon čega se molekul može učiniti aromatičnim: da bi jedinjenje bilo aromatično, potreban je ciklički sistem delokalizacije u molekuli -elektroni su viši ili niži zbog debljine molekula; Khmara -mogu biti prisutni elektroni (4n+2) -elektroni. Evo n– bez obzira na broj (0, 1, 2, 3, 4, ….)
Aromatične arome se javljaju u različitim klasama organskih jedinjenja.
Da biste prikazali benzenski prsten, koristite formule za nekoliko tipova.
Kekuleova formula se intelektualno analizira, bitno je pisanje i reakcija prihvatanja.
Fizička snaga
Aromatične u seriji ugljikohidratnih benzena su rijetke i čvrste tvari koje odaju jak miris. Tačka ključanja benzena (C 6 H 6), 80,1 °C, viša je od tačke ključanja heksana (C 6 H 14), 68,8 °C. Tačke ključanja izomernih jedinjenja malo variraju. Benzen i ugljikohidrati se praktički ne otapaju u vodi.
Hemijska snaga
Za aromatične ugljikohidrate, karakteristične reakcije su adicija i supstitucija. Štaviše, najveća osjetljivost na reakciju zamjene.
Reakcije prihvatanja, što karakteriše benzen kao nezasićeno jedinjenje:
– voda će doći na aromatične ugljikohidrate u prisustvu katalizatora i na povišenim temperaturama.
- pod naletom gorčine ultraljubičasto oboren benzen dodaje hlor i brom sa heksahalogencikloheksanom, koji se zagrevanjem pretvara u trihalobenzen.
– slično drugim nezasićenim ugljikohidratima benzen ozoni uz dodatak jake vibuhoične kiseline – triozonid benzen.
Kada se doda u vodu, triozonid daje tri molekula glioksala. Ova reakcija se koristi za uspostavljanje veze u nizu benzena.
Sve ove transformacije karakterišu benzen kao nezasićeno jedinjenje.
Reakcije supstitucije u aromatičnom prstenu
Pravila zamjene za benzenski prsten
Dok je u benzenu elektronska gustina na prstenu raspoređena ravnomjerno, onda u supstituiranom benzenu Z 6 N 5 X pod naletom defanzivca X Doći će do preraspodjele elektrona i pojavit će se područja povećane i smanjene gustine elektrona. Ovo unosi lakoću u mjesto ulaska novog posrednika. Fragmenti napadačke jezgrene grupe negativno djeluju na nas naplaćeno elektronskom sistemu za proizvodnju benzenskog prstena, reakcija supstitucije u aromatičnom ciklusu mora se odvijati kroz jonski mehanizam uz učešće naelektrisanih čestica koje napadaju.
Reakciona zgrada Broj ugljikovih atoma u prstenu određen je takvim faktorima :
– postaje priroda već otkrivenih zagovornika;
– priroda nove grupe koja zamjenjuje (napada);
– umove reakcije.
Prva dva faktora su najznačajnija.
Zaštitnici benzenskog prstena dijele se u dvije grupe
ZagovorniciCH 3 , CH 2 R, CHR 2 , CR 3 , OH, ILI, N.H. 2 , NHR, NR 2 , F, Cl, Br, Ii drugih nazivaju se zagovornicima prva generacija. Zgrada daje elektroniku - Ovo su zastupnici donora elektrona.
Zastupnici druge vrste crtajte na sebi, prihvatite elektroniku . Ovo su posrednici akceptora elektrona. Možete ih vidjetiSO 3 H, NO 2 , COOH, COOR, CHO, COR, CN, N.H. 3 + i drugi.
U tvom srcu, napadajući (zamjenjujući) grupe mozda buti elektrofilna ili drugo nukleofilna.Elektrofilni reagensi u reakciji služe kao akceptori elektrona. U okremu vipadku – tse katjoni. Reakcije nukleofilnih reagensa sa donorima elektrona. U okremu vipadku – tse anion.
Ako reagens djeluje na jezgro s jednim protektorom, možete vidjeti nekoliko opcija za njihovu interakciju:
– zaštitnik prve generacije; elektrofilni reagens.
Kao primjer, pogledajmo reakciju nitriranja toluena s dušičnom i sumpornom kiselinom.
Metilna grupa u toluenu je prvoklasna orijentacija. Ovo je oblast donora elektrona. Tom jezgro u celini pomicanjem elektronske gustine iz metilne grupe, uklonjeni negativni naboj se uklanja. Atomi najbliži posredniku i ugljičnom ciklusu također su negativno nabijeni. Kako ciklus napreduje, ugljevi razvijaju naboje koji se oslobađaju.(naizmjenični efekat). Reakcija između dušične i sumporne kiseline u netoksičnoj smjesi proizvodi brojne čestice, među kojima elektrofilni deoNO 2 + (prikazano na dijagramu iznad strelice u rukama), koji napada negativno nabijene atome u ciklusu. Očekuje se da će atomi vode biti zamijenjeni nitro grupom ortho- І par-položaj metilne grupe. Fragmentirano jezgro ima negativan naboj, a napadački dio je elektrofilan(nabijen pozitivno), reakcija se olakšava i može se odvijati u blažim umovima, kada se kombinuje sa nitriranim benzenom.
– Zaštitnik druge vrste; elektrofilni reagens.
Sulfonska grupa (orijentacija druge vrste, povlačenje elektrona) tada zamjenjuje gustoću elektrona i pozitivno naplaćuje jezgro kao cjelinu i najbliže ugljike jezgra. Napadajući dio je elektrofilan. Orijentacija meta-Pozicija. Posrednik kombinuje reagens. Sumporizacija traga se vrši koncentriranom sumpornom kiselinom na povišenim temperaturama.
– Zaštitnik druge vrste; nukleofilni reagens.
Slično nabojima nukleofilnog dela OK – napadi ortho- І par- položaj i posrednik rasterećuje ovaj reagens. Prote, Reakcija nukleofilne supstitucije mora se izvesti u vrlo tvrdoglavim umovima. Ovo se objašnjava energetskim odsustvom prelaznog stanja reakcije i činjenicom da π -elektronsko zračenje molekula uvodi napadački nukleofilni dio
– zaštitnik prve generacije; nukleofilni reagens.
Posrednik kombinuje reagens. Orijentacija meta-Pozicija. Takve reakcije se rijetko realizuju.
Kako u jezgru postoji niz različitih posrednika, onda je važnije direktna akcija data onome ko ima najveću orijentacijsku akciju. Na primjer, u reakcijama elektrofilne supstitucije Zbog jačine orijentacijske akcije, posrednici se mogu postaviti u ofanzivni red:
OH > N.H. 2 > OR > Cl > I > Br > CH 3 ; Orijentacijski status ostalih vrsta orijentanata mijenja se sljedećim redoslijedom: NO 2 > COOH > SO 3 H. Gundak jaka izazvan reakcijom hloriranja ortho-krezol (1-hidroksi-2-metilbenzen):
Zastupnici napada su orijentanti prve vrste, donori elektrona. Sudeći po naelektrisanju atoma ugljenika (na krakovima – tip –OH grupe), orijentacija nije sačuvana. Fenolni hidroksilni fragmenti su jak orijentant U osnovi se proizvode proizvodi koji odražavaju orijentaciju ove grupe. Uvrijeđeni defanzivci će savladati reakciju. Elektrofilna reakcija se javlja između katalizatora i molekularnog hlora.
Zapravo, pravila zamjene najčešće je teško slijediti. Kada se zamijeni, svi mogući proizvodi će izaći. Biće još proizvoda koji možda krše pravila. Na primjer, sa nitriranim toluenom stopa očvršćavanja je 62% ortho-, 33,5 % par- tih 4,5% meta-nitrotolueni.
Promjena dovkill-a (temperatura, pritisak, katalizator, distributer, itd.) će malo uliti orijentaciju.
Serija reakcija zamjene indikacija s objašnjenjem pravila orijentacije. Pogledajmo još nekoliko reakcija.
– Kada reaguje na benzen, hlor i brom u prisustvu katalizatora - nosača halogena, npr.FeCl 3 , AlCl 3 , SnCl 4 i drugih Postoji dosljedna supstitucija atoma vode cikličkim halogenim ugljicima.
U preostaloj elektrofilnoj reakciji hlor, kao orijentant prvog reda, direktno veže drugi atom hloraortho - Іpar - Pravila(važno - at par-). Međutim, za zamjenu drugih orijentanata prve klase komplikuje reakciju kroz svoje snažne izraze moći akceptora elektrona, pozitivno naelektrišući jezgro. U trenutku napada Elektrofilni dio halogena izlazne polovine rotira dio elektronske gustine prema jezgru, stvarajući naboje iz njegovih ugljika, što rezultira orijentacijom prve vrste (dinamički efekat orijentacije).
– Halogenacija alkil-supstituiranog benzena na svjetlosti protiče kroz radikalni mehanizam, a zamjena se dobija iz α-karbinski atom:
– Dok gledam Konovalova(razblaženja vodene azotne kiseline, ~140 °C), koja se odvija radikalnim mehanizmom, takođe dovodi do supstitucije u Bichny Lanzyug:
– Oksidacija benzena i njegovih homologa
Benzenski prsten veoma je važno oksidirati. Međutim, u prisustvu V 2 O 5 katalizatora na temperaturi od 400 ° C ... 500 ° C, benzen otapa maleinsku kiselinu:
Homolozi benzena kada se oksidiraju daju aromatične kiseline. Štaviše, bačvasta lanceta daje karboksilnu grupu na aromatičnom prstenu, bez obzira na njen dožin.
Odabirom oksidirajućih sredstava moguće je postići konzistentnu oksidaciju divljih koplja.
U prisustvu alkilbenzenskih katalizatora nastaju hidroperoksidi., u cilju uklanjanja fenola i ketona.
Okremi predstavnici
Benzen- Ridina, plutaj. = 5,4 °C, tačka ključanja = 80,1 °C, sa vodom se stabilizuje azeotropna smeša koja se lako zaliva tokom destilacije. Industrija ima veoma široku primenu: kao izvor za uklanjanje benzelo-sličnih i drugih jedinjenja (hlorna jedinjenja, anilin, fenol, bobice, vibuhovič, alkoholni preparati, najlon, najlon, aceton, polistiren itd.).
Toluen- Ridina, plutaj. = -93 °C, t kip = 110,6 °C. Kondenzacija glave - proizvodnja vibuhovih reagensa (TNT: trinitro-toluen), benzojevog aldehida, benzil hlorida, koji je kisela pavlaka za anilin, parfem, lis i druge galoze industrije . Vikoristovuetsya kao razbojnik.
Xyloli. Zbir ksilola se koristi kao izvor za povećanje oktanskog broja motornih motora (OC ≥ 120). Velika količina par-ksilen ide u proizvodnju sintetičkih vlakana lavsana. Ukloniti ksilole destilacijom, reformisanjem uskih frakcija nafte u intervalima ključanja blizu tačke ključanja ksilola.
Etilbenzen. Uklonite alkilirani benzen etilenom ako je prisutan AlCl 3. Uglavnom se koristi za proizvodnju stirena (vinilbenzena).
Stiren Aromatični ugljikohidrati s goveđim ligamentima u prirodnom lancinusu postaju još popularniji ovih dana. Stiren je najjednostavniji predstavnik ove vrste ugljikohidrata. Tse – rídina z t kíp = 146°S. Najvažniji način oporavka je napadački:
Pod infuzijom katalizatora, stiren se polimerizira u čvrstu tvar - polistiren.
Polistiren ima visoku električnu snagu i otpornost na vlagu. Polimerizacijom stirena i divinila proizvodi se sintetička guma za proizvodnju gume za gume.
Bogati nuklearni aromatični ugljikohidrati
Aromatični slatkiši sa velikim kolutovima mogu se podeliti u 2 grupe: slatkiši sa nekondenzujuća jezgra ta veza sa kondenzovana jezgra.
Lezite do prve grupe bifenil i trifenilmetan.
Difenil Očvršćava se pirolizom benzenom koji se stavlja u katran ugljena.
2C 6 H 6 C 6 H 5 –C 6 H 5 + H 2
Laboratorija najčešće proizvodi sintezu za Wurtz-Fittig.
2C 6 H 5 Br + 2Na C 6 H 5 –C 6 H 5 + 2NaBr
Difenil - kristalna tečnost sa t topljenjem. = 70 °C, t kip = 254 °C. Difenil je tipična aromatična supstanca i hemijski autoriteti ga često tretiraju kao benzol. U reakcijama supstitucije benzenski prstenovi međusobno djeluju u međusobnoj orijentacijipar -kamp. Mjesto molitelja označeno je brojevima i prefiksima.
Baš kao jednostavno vezivo koje povezuje prstenove u bifenilu, unutrašnje omotavanje se može napraviti uz nisku potrošnju energije. Međutim, kada su uvedeni zagovornici ortho- І ortho- situacija kroz otvorene prostore i teške omote može biti ukliještena. Ovo rezultira dvije dimenzije izomerizma, što se može vidjeti kroz njihovu stabilnost.
Najvažniji sličan bifenil je benzidin ( P, n"-diaminodifenil). Uklonjen je iz tehnike rearanžiranja benzidina, koju je otkrio Zinin. Reakcija uključuje izomerizaciju hidrazobenzena, koji sadrži novi nitrobenzen.
Benzidin se koristi u velikim količinama u anilinskoj farmaceutskoj industriji.
trifenilmetan Ovi proizvodi se mogu ukloniti, na primjer, iz alkiliranog benzena i sličnim i drugim metodama.
Trifenilmetan i njegovo porijeklo mogu se naći u ekstremno krhkim atomima vode ili grupama u blizini centralnog uglja. To se objašnjava velikom stabilnošću trifenilmetil radikala ili jona, a time i stabilizirajućim djelovanjem benzenskih ciklusa.
Trifenilmetan se lako oksidira u trifenilkarbinol. Preostali HCl se lako otapa trifenil klorometanom. Na svoj način se pretvara u trifenilmetan i hidrolizira u trifenilkarbinol.
Atom vodika trifenilmetana lako se zamjenjuje metalom i halogenom.
Postoje mnoge sličnosti s trifenilmetanom s amino ili hidroksi grupama u benzenskim prstenovima i čamcima.
Prvi koji se ubire je trifenilmetanska školjka u redu fuksina. Može se ekstrahirati iz oksidirane mješavine toluidina i anilina.
Fenol i ftalni anhidrid, kada se zagriju sa sumpornom kiselinom, rastvaraju fenolftalein. Vinova loza se koristi u hemiji kao indikator i u medicini kao groznica (purgen).
Jedinjenja trifenilmetana uključuju metilljubičasto (mastilo), kristalno ljubičasto, anilinsko plavo, aurin, eozin, malahit zeleno i čitav niz drugih.
Najjednostavnije stvari grupi aromatičnih ugljikohidrata bogatih jezgrima sa kondenziranim jezgrima, npr.
Naftalen se nalazi u katranu kamenog uglja (5%), koji je takođe ista supstanca.
Očigledno, strukturna formula se može sastojati od dva monosupstituirana naftalena i deset disupstituiranih spojeva.
Prisustvo dva benzenska prstena u naftalenu potvrđeno je neposrednim reakcijama.
Oksidacija naftalena dovodi do ftalne kiseline - to ukazuje na uništenje jednog od jezgri benzena i ortho-Položaj atoma ugljenika u drugom ciklusu.
Ovo također potvrđuje oksidaciju nitrovaniziranog naftalena a-nitronaftalena. Ažuriranje α-nitronaftalena daje α-naftilamin. Amino grupa aktivira jezgro, a sam amino prsten je podložan oksidaciji. Produkt oksidacije je opet ftalna kiselina, što ukazuje na benzenski karakter drugog jezgra.
Potpuno je jasno da raspodjela π-elektrona u benzenu nema istu ravnomjernost u naftalenu. Stoga je naftalen manje aromatičan i manje značajan od benzena.
Naftalen je kristalna tečnost na temperaturi topljenja = 80 °C. Ima odličnu letljivost (lako se lomi).
Naftalen, kao i benzen, može biti podvrgnut reakcijama supstitucije i adicije. Štaviše, u ovim reakcijama vino je aktivno. Kada se zameni, posrednik stoji unutra -Pozicija.
– Sa halogeniranim naftalenomα-halo-halogenid izlazi iz male kuće.
– Kada nitriran Također se uglavnom proizvodi -nitronaftalen.
– Sumporno kupatilo na 80 °C daje -naftalen sulfonsku kiselinu , za temperaturu od 160°C – uglavnom -naftalen sulfonska kiselina, koja je izlazni produkt za sintezu bogate žutike.
– Naftalen lakše hidratizira od benzena. Tokom katalitičke hidrogenacije izlaze tetralin i dekalin, koji su u tehnologiji poznati kao razbijači.
Reakcije supstitucije na jezgru naftola Prvo idite na isti prsten u kojem se nalazi hidroksil. Bilo da je halogeniranje, nitriranje ili sumporizacija podložno α-naftolu, par- Idemo. Ustaje ofanzivna zamjenska grupa ortho-Pozicija.
Kada se zameni u -naftol, posrednik ide do najbližeg -lokacije. Drugi posrednik je direktno u drugom jezgru, do petog -ugla, koji je poznat kao bi u par- stavljen ispred hidroksi grupe.
Eterična ulja naftola imaju ugodan miris i koriste se u parfimeriji. Dobra je ideja krenuti u proizvodnju školjki.
Dodavanjem još jednog prstena naftalena mogu se dobiti dva izomera ugljikohidrata: antracen i fenantren.
Na tehničkom nivou antracen vidljivo iz smole kamenog uglja.
Antracen je kristalna tečnost sa t topljenjem. = 213 °C. Pozicije 1,4,5 i 8 – ovo je -pozicija; 2,3,6,7 - b; 9,10 – meso ili .
Antracen se odlikuje još većom nezasićenošću od naftalena. Najaktivnije pozicije su 9 i 10, koje se nalaze ispod injekcije dva prstena. Prihvatite vodu, a zatim idite i sami slijedite pravila.
Kada oksidirajući antracen reagira, on proizvodi antrakinon.
Antracen i antrakinon se koriste za ekstrakciju bobica.
fenantren ulazi i u skladište smole kamenog uglja. Ova kristalna struja se topi. = 99 °C. Fenantren se gradi dok se reakcija ne poveća na poziciju 9.10.
Aromatični ugljikohidrati sa kondenziranim jezgrima mogu proizvesti veći broj prstenova: 4,5,6 itd. Smrad stječe poštovanje zbog činjenice da se potencijalno može koristiti u anilinskim farbama i drugim industrijama. Osim toga, njihovo djelovanje može biti kancerogeno i snažno je povezano s problemima prevencije i prevencije raka.