Арены (Ароматические углеводороды)

Литература

1. Иванов, В.Г. Органическая химия: учеб. пособие для вузов / В.Г. Иванов, В.А. Горленко. – М.: Издательский центр «Академия», 2009. -С. 360-385.

2. Грандберг, И.И. Органическая химия: учеб. для вузов / И.И. Грандберг. - М.: Дрофа, 2002. -С. 208-235.

3. Артеменко, А.И. Органическая химия: учеб. для вузов / А.И. Артеменко. - М.: Высшая школа, 2009. -С. 345-364.

4. Денисов, В.Я. Органическая химия: учеб. для вузов / В.Я. Денисов, Д.Л. Мурышкин, Т.В. Чуйкова. – М.: Высшая школа, 2009. -С. 229-267.

Основные вопросы по данной теме в достаточном объеме освещены в рекомендуемых учебниках, однако в учебнике [2] материал представлен в большем, по сравнению с программой, объеме. Самостоятельно изучать тему «Арены» лучше по учебнику [3], так как материал изложен систематично и кратко.

Ароматическими, или аренами, называют углеводороды, молекулы которых содержат устойчивую циклическую группировку из шести атомов углерода (бензольное кольцо), обладающую особыми химическими свойствами, отличными от свойств других ненасыщенных соединений, как циклических, так и нециклических. Общая формула гомологического ряда аренов С_nН₂_n_-6. Гомологи и изомеры рассматривают как производные бензола (алкилбензолы), у которого один или несколько атомов водорода замещены на радикалы. В названии соединений указывают количество и положение радикалов в бензольном кольце. Следует запомнить тривиальные названия некоторых ароматических углеводородов (например, толуол, ксилол) и их радикалов (фенил, бензил, толил).

Изучение строения аренов следует начинать с характеристики бензольного кольца и некоторых общих проблем ароматичности. По предложению Хюккеля к ароматическим соединениям относят вещества, молекулы которых являются плоскими многоугольниками, содержат замкнутую систему сопряженных связей, включающих (4n +2) электронов, где n = целое число (0, 1, 2, 3…..).

Используя гипотезу о sp²- гибридизации атомов углерода, необходимо рассмотреть схемы образования σ - и π - связей в бензоле и их характеристики, обосновать высокую устойчивость бензольного кольца, специфичность химических свойств - склонность к реакциям электрофильного замещения.

При рассмотрении строения гомологов бензола необходимо обратить внимание на некоторые особенности, обусловленные влиянием бокового радикала на бензольное кольцо.

При изучении химических свойств аренов следует уяснить, что наиболее характерными для них являются реакции электрофильного замещения (S_E) водорода бензольного кольца. Наиболее важными реакциями этого типа являются галогенирование, нитрование, сульфирование, алкилирование и ацилировние. При изучении механизма реакций S_E – типа необходимо знать, как образуется атакующая электрофильная частица, каково течение процесса, какая из стадий является лимитирующей и как влияет на скорость и направление реакции группа (заместители 1, 2 рода или о, п- и м-ориентанты), имеющаяся в кольце. Эти вопросы достаточно подробно рассмотрены в рекомендуемых учебниках.

Для гомологов и изомеров этого вида углеводородов характерны химические превращения с участием бокового алкильного радикала (радикальное замещение S_R, окисление), высокая реакционная способность которого (по сравнению с алканами) обусловлена взаимным влиянием ароматического и алифатического радикалов.

При изучении методов получения следует познакомиться с получением ароматических углеводородов из нефти, каменноугольной смолы, синтезами из ацетилена, солей ароматических карбоновых кислот, по реакции Фриделя-Крафтса.

В заключении следует составить общее понятие о многоядерных ароматических соединениях, при этом уделить большое внимание соединениям с конденсированными ядрами - нафталину, антрацену,

фенантрену. При сравнении этих соединений с аренами необходимо подчеркнуть некоторые отличия в их строении, высокую реакционную активность в реакциях S_E –типа, химическое сродство с непредельными углеводородами.

Для студентов биологических специальностей интерес представляет фенантрен, цикл которого входит в состав таких важнейших биологически активных веществ, как желчные кислоты, половые гормоны, холестерин, витамины D₂, D₃ и т.д.

Контрольные вопросы и упражнения:

1. Напишите структурные формулы всех изомерных алкилбензолов состава С₈Н₁₀. Назовите их.

2. Напишите структурные формулы ароматических соединений:

о-диэтилбензола; п-толуолсульфокислоты; м-нитротолуола; о-ксилола

3. Определите, какие из перечисленных соединений обладают ароматичностью:

а)

б)

в)

г)

д)

4. Следующие соединения: бензол, бензойная кислота, фенол, нитробензол, пропилбензол расположите в ряд по возрастанию скорости бромирования. Укажите в молекулах указанных соединений характер заместителей(1 или 2 рода). Какие вещества будут получены в результате этих реакций? Объясните. Назовите продукты реакций.

5. В соединениях п-метилфенол, м-диэтилбензол, о-нитротолуол, п-ксилол укажите вид ориентации (согласованная или несогласованная) в реакциях электрофильного замещения. Напишите уравнения реакций нитрования указанных соединений.

6. Сравните отношение к слабощелочному раствору перманганата калия бензола, о-ксилола, пропилбензола,. Напишите уравнения возможных реакций. Назовите полученные соединения.

7.Какие соединения можно получить в результате последовательного действия на бензол следующих реагентов: Cl₂(в присутствии FeCl₃); С₂Н₅Cl (в присутствии металлического натрия); НNО₃(в присутствии серной кислоты); уксусного ангидрида (в присутствии FeCl₃); Вr₂ (при нагревании)?

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒