Питання для самоперевірки

1 Які сполуки називаються складними ефірами?

2 У чому полягає суть реакції естерифікації?

3 Які види ізомерії характерні для естерів?

4 Що являють собою жири? Як вони класифікуються?

5 Чим відрізняються тверді жири від рідких?

6 У чому полягає суть технічної переробки жирів?

7 Які речовини утворюються під час гідролізу жиру в лужному середовищі?

8 Які сполуки називаються милами?

9 Чому в твердій воді знижуються миючі властивості мила?

10 Як можна довести, що до складу жиру входять залишки ненасичених кислот?

11 Що таке поверхнево-активні речовини? Їх використання в будівництві.

12 Які жири використовуються для виробництва оліфи?

Змістовий модуль ііі Ароматичні та високомолекулярні сполуки

Тема 8 Ароматичні вуглеводні та їхні похідні

Ароматичними вуглеводнями та їхніми похідними називають речовини, в молекулах яких міститься одне або декілька бензольних кілець – стійких циклічних угрупувань із шести атомів вуглецю з особливим характером зв’язку. Найпростішим представником ароматичних сполук є бензол.

Н

Н– –Н

Н– –Н

Н

За своїм складом (С₆Н₆) бензол є ненасиченим вуглеводнем, але на відміну від ненасичених вуглеводнів бензол та його похідні характеризуються значною стійкістю до дії окисників та хімічною інертністю. Для бензолу більш характерні реакції заміщення, ніж приєднання, тоді як для ненасичених вуглеводнів – навпаки. Це зумовлюється тим, що в дійсності в молекулі бензолу відсутні класичні одинарні та подвійні зв’язки.

Згідно з сучасними уявленнями, шість атомів вуглецю в молекулі бензолу перебувають у sp²-гібридному стані. Кожен атом вуглецю утворює σ-зв’язки з двома іншими атомами вуглецю та одним атомом водню, що лежать в одній площині. Кути між трьома σ-зв’язками складають 120⁰. Таким чином, усі атоми вуглецю лежать в одній площині, утворюючи правильний шестикутник, сторони якого рівні між собою і складають 0,139нм. Ця величина є проміжною між довжиною одинарного зв’язку в алканах (0,154нм) і довжиною подвійного зв’язку в алкенах (0,133нм).

Н

С

Н–С С –Н

Н–С С –Н

С

Н

Кожен атом вуглецю має одну негібридизовану р-орбіталь. Шість таких орбіталей розташовуються перпендикулярно до площини циклу з атомів вуглецю та паралельно одна до одної.

Усі шість р-електронів взаємодіють між собою, утворюючи π-зв’язки не локалізовані в пари, як під час утворення звичайних подвійних зв’язків, а такі, що утворюють єдину стійку замкнену π-електронну хмару. Таким чином, у молекулі бензолу здійснюється кругове зв’язування. Найбільша π-електронна густина в цій зв’язаній системі розташовується над і під площиною вуглецевого ланцюга. Внаслідок такого рівномірного розподілу електронної густини всі зв’язки між атомами вуглецю в бензолі вирівняні і мають однакову довжину: 0,139нм. Рівноцінність зв’язків заведено позначати кружечком усередині циклу:

Кругове зв’язування дає виграш в енергії (150кДж/моль). Ця величина складає енергію зв’язування – кількість енергії, яку необхідно затратити, щоб порушити ароматичну систему бензолу. Така електронна будова пояснює всі особливості бензолу, зокрема, високу стійкість та хімічну інертність.

Зрозуміло, чому бензол важко вступає в реакції приєднання – це приводить до порушення зв’язування. Такі реакції можливі тільки в дуже жорстких умовах. Сукупність властивостей бензолу прийнято називати проявом ароматичного характеру або ароматичністю.

Ароматичні вуглеводні, найпростішим представником яких є бензол С₆Н₆, утворюють гомологічний ряд з загальною формулою С_nH_2n-6. Формула наступного члена гомологічного ряду відрізняється від бензолу на групу СН₂ – це толуол С₇Н₈.

Структурна ізомерія в ряді бензолу обумовлена взаємним розташуванням замісників у кільці. Якщо в бензольному кільці тільки один замісник, то така сполука не має ароматичних ізомерів, так як усі атоми вуглецю в бензольному кільці є рівноцінними.

Якщо з кільцем зв’язані два замісники, то вони можуть перебувати в трьох різних положеннях відносно один одного. Положення замісників указують цифрами або позначають словами: орто- (о-), мета- (м-), пара- (п-):

СН₃ СН₃ СН₃

│ │ │

– СН₃

СН₃

│

СН₃

о-диметилбензол м-диметилбензол п-диметилбензол

(1,2-диметилбензол) (1,3-диметилбензол) (1,4-диметилбензол)

У зв’язку з тим, що утворення ароматичного зв’язку (трьох зв’язаних подвійних зв’язків у шестичленному циклі) є надзвичайно енергетично вигідним, для ароматичних вуглеводнів майже не характерні реакції приєднання, попри те, що вони є ненасиченими сполуками. Для них найбільш характерними є реакції заміщення атомів водню бензольного кільця іншими атомами або групами атомів. До них відносяться реакції галогенування, нітрування, сульфування, алкілування. Вони відбуваються легше, ніж у насичених вуглеводнів.

Уведення замісників в бензольне кільце порушує рівномірність розподілу електронної густини, а тому гомологи бензолу вступають в реакції заміщення легше, ніж сам бензол. Гомологи бензолу порівняно легко окиснюються, легше, ніж насичені вуглеводні. Причому, окиснюються тільки радикали, що пов^’язані з бензольним кільцем:

+ .

У реакціях заміщення у гомологів бензолу слід враховувати, що кожен замісник у бензольному кільці орієнтує наступний замісник в певне положення бензольного кільця.

П ри галогенуванні гомологів бензолу в залежності від умов проведення реакції галоген може стати або безпосередньо в ядро, або в боковий ланцюг:

бензил