Электрофильное замещение в ароматических соединениях

Для ароматических соединений бензольного ряда, конденсированных и гетероциклических ароматических соединений характерны реакции, не приводящие к нарушению ароматической системы, т.е. реакции замещения. Они не склонны вступать в реакции присоединения или окисления, ведущие к нарушению ароматичности. По этой причине при окислении гомологов бензола, пиридина и других ароматических соединений в мягких условиях (например, при нагревании с перманганатом калия в щелочной среде или дихроматом калия в серной кислоте) окисляются только боковые углеводородные радикалы.

Лабораторная работа № 4

Цель: изучить химические свойства ароматических соединений.

Опыт 1. Бромирование анилина

Реакция бромирования анилина протекает с высоким выходом и используется в фармацевтическом анализе для открытия анилина и ряда его производных.

В пробирку поместите 3 капли анилина и 10 капель воды, хорошо взболтайте и прибавьте несколько капель бромной воды до появления белого осадка 2,4,6-триброманилина.

Вопросы

1. Напишите схему реакции бромирования анилина.

2. Объясните активирующее и ориентирующее влияние аминогруппы в молекуле анилина.

Опыт 2. Сульфирование нафталина

Нафталин применяется как инсектицид, в производстве синтетических красителей, искусственных смол, взрывчатых веществ. Препараты, содержащие нафталин, при воздействии на кожу и слизистые оболочки оказывают рассасывающее, дезинфицирующее и некоторое болеутоляющее действие. В виде мазей и эмульсий их применяют при заболеваниях кожи.

В сухую пробирку поместите 1 лопаточку нафталина. Нагрейте пробирку до расплавления нафталина. После остывания пробирки добавьте к затвердевшему нафталину 10 капель концентрированной серной кислоты (в вытяжном шкафу). Осторожно нагрейте пробирку над пламенем горелки, постоянно встряхивая до достижения полной однородности смеси. После остывания смеси добавьте к ней 10 капель воды и снова слегка нагрейте. При охлаждении выделяются кристаллы -нафталинсульфокислоты.

Вопросы

1. Напишите схему реакции сульфирования нафталина, учитывая, что в условиях опыта сульфирование происходит при температуре 140-190° С.

2. Какой продукт образуется при сульфировании нафталина при температуре 80 ⁰С?

3. На примере реакции сульфирования нафталина объясните, в чем состоит сущность кинетически и термодинамически контролируемых реакций.

Опыт 3. Окисление боковых цепей гомологов бензола

В результате окисления любой углеводородный радикал в ароматическом кольце независимо от длины углеродной цепи образует карбоксильную группу, связанную с ароматическим кольцом. Поэтому с помощью реакций окисления устанавливают наличие и положение боковых цепей в ароматических углеводородах.

В пробирку поместите 5 капель воды, 3 капли 2 %-ного раствора перманганата калия и 1 каплю 10 %-ного раствора серной кислоты. Добавьте 1-2 капли толуола и, энергично встряхивая, нагрейте пробирку над пламенем горелки. Отметьте, какие изменения произошли с окраской раствора.

Вопросы

1. Напишите схему реакции окисления толуола. Назовите продукт реакции.

2. Напишите схему реакции окисления 1-метил-2-этилбензола. Назовите продукт реакции.

3. В результате окисления гомолога бензола получена бензол-1,4-дикарбоновая (терефталевая) кислота. В каком положении находились алкильные группы в исходном соединении?