9.1.1. Методы получения углеводородов ряда бензола.

Основной источник углеводородов этого ряда – нефть и продукты её переработки, из которых бензол и его гомологи выделяют ректификацией (перегонкой). Источниками углеводородов ряда бензола являются также продукты переработки угля, сланцев.

Синтетически получают только производные, содержащие функциональные группы (NO₂, Cl, CN и т. д.), т. к. их количества в продуктах природного происхождения весьма незначительны и не могут удовлетворить потребности промышленности.

9.1.2. Химические свойства углеводородов ряда бензола.

Особенности химического строения углеводородов ряда бензола (ароматичность) обуславливают специфику его химических свойств.

Несмотря на формальную ненасыщенность наиболее характерны для бензола не реакции присоединения, а реакции замещения (электрофильного).

Электрофильное замещение.

Реакция электрофильного замещения в ряду бензола заключается в атаке электрофильного реагента на -электронную систему бензольного ядра. В первый период реакции электрофильный реагент фиксируется около молекулы с повышенной электронной плотностью не связываясь с каким-либо конкретным атомом углерода. Эта стадия обратима, называется стадией образования -комплекса. Если условия реакции позволяют (температура, термодинамический и кинетический факторы и т. д.), электрофильная частица «вытягивает» из шестиэлектронной системы пару электронов, образуется истинная -связь между атомом углерода бензольного ядра и атомом электрофила, это, так называемый, -комплекс, в котором возникающий в кольце положительный заряд не зафиксирован на каком-либо конкретном атоме углерода. На последней стадии происходит выброс протона (Н⁺) и возвращение к энергетически выгодной ароматической системе.

электрофил π-комплекс σ-комплекс

Ниже приведены наиболее типичные и важные реакции электрофильного замещения в молекуле бензола.

Приведенные схемы не объясняют электрофильного характера реагента. Ниже в общем виде для указанных реакций даны такие объяснения.

Нитрование осуществляется обычно смесью азотной и серной кислот, при взаимодействии которых и образуется нитрующий агент – катион нитрония NO₂⁺.

Образовавшийся ион атакует ароматическое ядро, образуя нитрозамещенное ароматическое соединение.

нитробензол

Галогенирование проводится действием галогена в присутствии катализатора, в качестве которого используются галогениды металлов (FeBr₃, AlCl₃). Их каталитическая активность связана со способностью поляризовать связь галоген-галоген.

Алкилирование – важнейший метод синтеза алкилбензолов состоит в действии на ароматическое соединение алкилгалогенида в присутствии катализатора – галогенида металла (хлористого алюминия).

Э

⁺

лектрофилом является алкил-ион, который образуется под действием катализатора СН₃СН₂Сl + AlCl₃  CH₃CH₂[AlCl₄] ^¯. Эта реакция известна под названием – алкилирование по Фриделю-Крафтсу.

Ацилирование основано на реакции галогенангидрида или ангидрида карбоновой кислоты в присутствии катализатора, например, AlCl₃.

В результате ацилирования по Фриделю-Крафтсу образуются ароматические кетоны

Сульфирование. Замещение атома водорода на остаток серной кислоты (─SO₃H) происходит при нагревании аренов с небольшим избытком концентрированной или дымящей серной кислоты.

Сульфирующим агентом является нейтральная молекула SO₃, в которой атом серы обладает свойствами сильного электрофила.