Получение аренов
1. Дегидроциклизация(ароматизация) природных неразветвленных алканов с цепью, содержащей от 6 и выше атомов углерода - основной промышленный способ. При нагревании над катализатором (Cr2O3 или Pt) происходит замыкание цикла и одновременное отщепление водорода.
Если исходным алканом является н-гептан, то получится толуол:
2. Дегидрирование циклогексана и его производных над платиновым катализатором - другой промышленный способ:
3. Циклотримеризация ацетилена над раскалённым активированным углём - самая старая реакция получения бензола:
4. Гомологи бензола получают каталитическим алкилированием бензола алкенами или галогеналканами. Более подробно этот тип реакций будет разобран при изложении химических свойств аренов.
5. Лабораторный способ получения бензола, очень похожий на способ получения легких алканов, при котором соли органических кислот сплавляются с твердыми щелочами. Так, при сплавлении натриевой соли бензойной кислоты с гидроксидом натрия образуется бензол.
6. Еще одна реакция получения аренов в лаборатории весьма сходна с реакцией Вюрца. Она носит название реакция Вюрца-Фиттига и описывает образование гомологов бензола при обработке натрием галогенпроизводных бензола и галогеналканов
Правила ориентации в бензольном кольце.
Данный эффект относится к многочисленным производным бензола. Заместители, в зависимости от вида содержащихся в них атомов, способны влиять на распределение электронной плотности в бензольном кольце. Несколько упрощая ситуацию, влияние заместителей можно свести к 2-м основным случаям.
Существуют заместители, увеличивающие электронную плотность в бензольном кольце (ориентанты I рода, электронодонорные заместители). К ним относятся: алкильные радикалы - - -СН3, --С2Н5, -ОН, -NН2.
Ориентанты 1 рода облегчают дальнейшее замещение в бензольном кольце
Замещение идет в орто- и пара- положения. К ориентантам 1 рода относятся также галогенные группы - Cl и -Br , но они затрудняют дальнейшее замещение.
Так, толуол алкилируется в присутствии катализатора AlCl3 с образованием смеси о- и п- ксилолов:
Наибольшей активностью обладают гидроксильная и аминная группы. Например, при обработке фенола (гидроксибензола) бромной водой происходит замещение водорода бромом и по орто- и по пара- положениям:
Другой вид заместителей – электроноакцепторных, уменьшающих электронную плотность в бензольном кольце – относят к ориентантам II рода(нитрогруппа -NO2, карбоксильная -COOH, альдегидная -HCO и некоторые другие). Уменьшение электронной плотности происходит во всем бензольном кольце. В меньшей степени это относится к мета-положению, куда и направляется электрофильная частица.
При наличии ориентанта II рода дальнейшее замещение затрудняется.
В качестве примера приведем реакцию галогенирования нитробензола:
Химические свойства аренов
Шесть р-электронов бензольного кольца образуют единую устойчивую замкнутую π-систему, что делает ароматические соединения более стабильными и химически менее активными. Поэтому для аренов более характерны реакции электрофильного замещения при которых сохраняется ароматичность.
Необходимо отметить, что химические свойства гомологов бензола несколько отличаются от свойств самого бензола. Так, несмотря на явную непредельность структуры, бензол не реагирует с водой, галогеноводородами, бромной водой, водным раствором перманганата калия.