Способы получения аренов

1. Тримеризация алкинов

2. Реакция Вюрца-Фиттига

3. Алкилированиепо Фриделю-Крафтсу

Физические свойства

Бензол и его гомологи являются жидкостями со специфическим запахом. Ароматические углеводороды не растворимы в воде и хорошо растворяются в органических растворителях. Они сами являются растворителями для других органических веществ. Из-за высокого содержания углерода горит пламенем, коптит.

Химические свойства аренов

Ароматические углеводороды, как и алкены, имеют нуклеофильній характер. Однако, в отличие от ненасыщенных соединений, при взаимодействии с электрофильными реагентами арены более склонны к реакциям замещения, а не присоединения, так как при этом сохраняется их ароматический характер.

Электрофильное замещение (S_E)

1. Нитрование

2. Сульфирование

3. Галогенирование

4. Алкилирование

5. Ацилирование

Присоединение

Реакции присоединения не характерны для аренов, они протекают в жестких условиях.

1. Гидрирование

2. Хлорирование

Бензольное кольцо устойчиво к воздействию окислителей. Оно окилюеться только в жестких условиях. Алкилбензены, в отличие от бензола, окисляются значительно легче.

Окисление

1. Бензойного кольца

2. Боковой цепи

Правила ориентации в бензольном ядре

По воздействию на направление реакций электрофильного замище¬ння и реакционную способность бензольного кольца заместители можно разделить на две группы - заместители I рода (орто, пара-ориентанты) и заместители II рода (мета-ориентанты). Заместители I рода - атомы и атомные группы, проявляющие положительный индуктивный (+ I) или положительный мезомерный (+ М) эффекты (доноры электронов):

-NHR, -NH₂, -ОН, -OR, -NHCOR, -OCOR, -SH, -Alk. –Hal

Заместители и рода (за исключением галогенов) увеличивают электронную плотность в бензольном кольце, тем самым активируют его в реакциях SЕ и направляют следующие заместители в орто- и пара-положение.

Заместители II рода - группы, проявляют негативное ин¬дуктивный (- I) или отрицательный мезомерный (- М) эффекты (електроноакцепторы):

-NR₃, -NO₂, -SO₃H, -CN, -CHO, -COR, -COOH, -COOR, -CC1₃

Заместители второго рода уменьшают электронную плотность в бензольном ядре и снижают скорость реакций SE по сравнению с незамещенным бензолом. Заместитель, что снова входит, следует преиму¬щественно мета-положение.

3. Граф логической структуры

4. Источники информации

1. Черных, В. П. Органическая химия: в 3–х кн. Кн.2. Углеводороды и их функциональные производные: учебник для фармац. вузов и фак. / В. П. Черных, Б. С. Зименковский, И. С. Гриценко. – Х.: Основа, 1993, с. 88-117.

2. Лекции по органической химии В.П. Черных: Учеб. пособие для студ. вузов. – Х.: Издательство НФаУ: Золотые страницы, 2005, с. 123-200.

3. Черных, В. П. Общий практикум по органической химии / В. П. Черных, И. С. Гриценко, З. И. Коваленко. – Х. : Изд–во НФАУ; Золотые страницы, 2002, с.190-198.

4. Сборник тестов по органической химии / Под редакцией чл.-корр. НАН Украины, проф. Черных В.П. – Харьков: Изд-во НФаУ: Золотые страницы, 2005, с. 109-142.

ОРИЕНТИРОВОЧНАЯ ОСНОВА ДЕЙСТВИЙ (ООД)

1. Алгоритм обнаружения признаков ароматичности органических соединений

2. План описания механизма реакций электрофильного замещения

УЧЕБНЫЕ ЗАДАНИЯ

Задание 1

По признакам ароматичности определите, какие из соединений является ароматическими. Свой ответ объясните.

a) b) c) d)

Задание 2

Составьте названия ароматических соединений:

a) b)

c)

Задание 3

Исходя из бензола и других необходимых реагентов составьте схемы получения следующих соединений:

а) п-хлорбензойной кислоті

Примеррешения:

b) 2,4-динитротолуена

c) м-бромбензойной кислоты

d) 2-бром-2-фенилпропана

Задание 4

По данному плану опишите механизм электрофильного замещения (SE) на примере предложенных реакций:

а) нитрования бензола

b) хлорирования толуола

Задание 5

Составьте уравнения реакций:

a) Нитрование бензенсульфокислоты

b) Ацилирование хлорбензена

c) Окисление толуола

d) Сульфирование фенола

Задание 6

Сравните реакционную способность моноядерних аренов. Расположите предложенные вещества в порядке увеличения их реакционной способности (в случае необходимости пользуйтесь алгоритмами темы №2).а)

b)

ЗАДАЧИ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОСТИЖЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ

1. Для определения ароматичности любого циклического соединения существует правило Хюккеля (N = 4n + 2), где N - число обобщенных электронов. Какое из предложенных соединений является ароматическим?

А. B. C. D. E.

2. Некоторые соединения ароматического ряда имеют тривиальные названия. Выберите название, соответствующее формуле:

1. стирол

2. толуол

3. фенол

4. мезитилен

5. кумол

3. Для получения гомологов бензола проводят реакцию бензола с пропаном в присутствии кислоты Льюиса по методу Фриделя-Крафтса.

Выберите соединение которое образуется:

А. B. C.

D. E.

4. Реакции нитрования, сульфирования, алкилирования, ацилирования для ароматических углеводородов проходят по механизму:

1. электрофильного замещения.

2. свободнорадикального замещения.

3. нуклеофильного присоединения.

4. элиминирование.

5. нуклеофильного замещения.

5. Для ароматических соединений характерны реакции электрофильного замещения. Одним из факторов, влияющих на направление и скорость этих реакций, является характер заместителя в бензольном кольце. Определите, в какой последовательности увеличится скорость этих реакций в ряду:

A. 1;2;3

В. 2;1;3

C. 3;2;1

D. 2;3;1

E. 1;3;2

6. Заместители в бензольном кольце избирательно направляют реакции электрофильного замещения в орто, мета и пара-положение. Выберите соединение, которое является продуктом реакции

1. о-нитротолуол

2. м-нитротолуол

3. п-нитротолуол

4. смесь о- и п-нитротолуола

5. нитробензол

7. Проводят окисление толуола перманганатом калия при повышенной температуре по схеме:

Какая образуется реакция?

А. B. C.

D. E.

8. Проводят реакцию сульфированием сульфобензойнои кислоты (рис.). Укажите места введения сульфогруппы:

1. Положение 2

2. Положение 4

3. Положение 6,2

4. Положение 5,2

5. Положение 5

9. Необходимо отличить бензол от толуола с помощью химических реакций. Каким реагентом можно воспользоваться для идентификации?

1. Zn + CH₃COOH

2. Раствор КMnО₄

3. Спирт.р-р NaOH

4. Амид натрия

5. НNO₃ (розведенная)

Эталоны ответов:

1.C, 2.A, 3.C, 4.A, 5.D, 6.D, 7.D, 8.E, 9.B.