Ароматические углеводороды

Обучающая задача

С

оставьте схемы следующих превращений:

бензол → пропилбензол

Решение. 1 этап. Для синтеза вещества на основании его формулы нужно выбрать исходные соединения, разделив формулу искомого на фрагменты:

CH₂CH₂CH₃

Таким образом, в молекулу бензола нужно ввести алкильный радикал – пропил. Один из способов получения гомологов бензола – синтез Фриделя-Крафтса. Алкильный радикал вводится в кольцо при действии на бензол галоген алкилов в присутствии хлористого алюминия:

+ Cl-CH2CH2CH3

CH2CH2CH3

+ HCl

пропилбензол

2 этап. Бензольное кольцо отличается стойкостью к действию окислителя. Окислению подвергаются обычно боковые цепи, причем цепи любой сложности разрушаются и «сгорают», а в кольце остается в качестве заместителя лишь один атом углерода, окисленный до карбоксильной группы. Образуется ароматическая кислота.

CH₂CH₂CH₃

COOH

+ 2CО2 + 2H2O

бензойная кислота

3 этап. На продукт окисления по условию следует подействовать хлором в присутствии хлорного железа. Это реакция электрофильного замещения. В производных бензола, имеющих заместитель (типа C₆H₅ – x), атомы углерода в кольце неравноценны, поэтому при введении второго заместителя возможно образование трех изомеров. Место вступления второго электрофильного заместителя определяется природой уже имеющегося (первого или ориентирующего) заместителя. Ориентирующие заместители в бензольном кольце делятся на 2 группы: ориентанты I рода или электронодоноры (алкилы, гидрокси- и аминогруппы, галогены) – вводят заместитель в орто- и пара-положения (2,4,6); - ориентанты II рода или электроноакцепторы (карбоксилы, карбонилы; сульфо-, нитро-, нитрозо-группы) – вводят заместитель в мета положение (3,5). Карбоксильная группа – это ориентант II рода, направляющий следующий заместитель в мета – положение по отношению к себе:

COOH

COOH Cl

м-хлорбензойная кислота

+ HCl

Спирты, фенолы, простые эфиры. Альдегиды, кетоны.

Обучающая задача

Получите пропанол-2 из соответствующего кетона. На пропанол-2 подействуйте уксусной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты. Напишите схемы реакции и назовите полученные соединения.

Судя по названию (суффикс «ол»), следует получить спирт следующего строения: . Это вторичный спирт, поскольку гидроксильная группа расположена у вторичного атома углерода. Следовательно, кето-группа, должна быть при втором атоме углерода (т.е. там же, где был гидроксил):

пропанон-2

1 этап. Вторичный спирт и кетон связаны друг с другом взаимными окислительно-восстановительными превращениями:

Для получения пропанола-2 проведем каталитическое восстановление пропанона-2:

2 этап. Спирты реагируют с карбоновыми кислотами, при этом выделяется вода и образуется сложный эфир. Это реакция этерификации. Получаемый сложный эфир гидролизуется образующейся водой, поэтому идет обратимый процесс:

Для смещения равновесия вправо связывают образующуюся воду концентрированной серной кислотой.