
- •Глава 11. Полициклические ароматические углеводороды и их производные
- •11.1. Классификация углеводородов с конденсированными циклами
- •11.2. Нафталин
- •11.2.1. Строение, изомерия, номенклатура
- •1,5-Динитронафталин 6-нитронафталин-2-сульфокислота, или
- •11.2.2. Свойства
- •11.2.3. Способы получения
- •11.2.4. Важнейшие представители
- •11.3. Антрацен
- •11.3.1. Строение, изомерия, номенклатура
- •11.3.2. Свойства
- •Продукт исчерпывающего гидрирования (пергидроантрацен) можно получить, проводя реакцию в жёстких условиях с применением металлических катализаторов.
- •11.3.3. Способы получения
- •11.3.4. Важнейшие представители
- •11.4. Фенантрен
- •11.4.1. Строение, изомерия, номенклатура
- •11.4.2. Свойства
- •11.4.3. Способы получения
- •11.5. Физиологическое действие полициклических углеводородов
- •Вопросы и упражнения
11.2.3. Способы получения
Главным источником нафталина, так же как и бензола, является каменноугольная смола. Кроме того, существуют и синтетические способы получения, как самого нафталина, так и его производных.
Из бензола и ацетилена пропусканием через раскалённые трубки:
Дегидрирование гомологов бензола:
1-метилнафталин
Из бутадиена-1,3 и п-бензохинона реакцией диенового синтеза с последующим дегидрированием и восстановлением:
11.2.4. Важнейшие представители
Нафтолы (нафтол-1 и нафтол-2) — бесцветные кристаллы со слабым фенольным запахом, хорошо растворимые в этаноле, диэтиловом эфире, хлороформе, бензоле, плохо в воде.
нафтол-1, нафтол-2,
или -нафтол или-нафтол
По химическим свойствам типичные фенолы. С водными растворами щелочей образуют растворимые в воде соли.
Подобно фенолам обладают дезинфицирующими свойствами. Однако в медицине нашёл применение лишь -нафтол, его применяют для лечения кишечных заболеваний. Получают-нафтол из 2-нафталинсульфокислоты щелочным плавлением при температуре 570—610К.
Применяются нафтолы также в производстве красителей.
п-Нафтохинон (нафтохинон-1,4) — кристаллы жёлтого цвета с температурой плавления 401 К, хорошо растворимые в полярных органических растворителях, плохо в воде. По химическим свойствам аналогичен п-бензохинону. Сильный окислитель, легко восстанавливается до соответствующего гидрохинона. Сам является продуктом окисления нафталина триоксидом хрома в уксусной кислоте.
Является промежуточным продуктом в синтезе антрахиноновых красителей, катализатор в синтезе синтетического каучука, ингибитор коррозии.
Используется в производстве синтетического волокна — лавсана (полиэтилентерефталата) и в синтезе красителей.
Витамины К — группа производных п-нафтохинона, стимулирующих свёртывание крови. Витамины К1 и К2 содержатся в зелёных травах, листьях, овощах и представляют собой вязкую жёлтую жидкость, нерастворимую в воде.
витамины К1и К2витамин К3
Витамин К3 синтетический продукт, представляет собой лимонно-жёлтые кристаллы, плохо растворимые в воде.
11.3. Антрацен
Молекулу антрацена можно представить как конденсированную систему из трёх бензольных колец:
или
11.3.1. Строение, изомерия, номенклатура
Так же, как и в случае нафталина, все атомы углерода молекулы антрацена расположены в одной плоскости, атомные орбитали, участвующие в образовании -связей, находятся в гибридизации, близкой кsp2. Негибридныеpz-орбитали образуют единую трициклическую сопряжённую систему. Поэтому молекулу антрацена можно представить в виде четырёх граничных структур:
При этом, если выделить пять
разных типов углерод-углеродных связей,
можно заметить их неравнозначность,
т.е. связи а,b,c,d иeобладают разным-характером.
Так, для связейа,cиd это,
для связиb—
,
а для связиe—
.
Таким образом, связьbпо характеру близка к двойной, связиeк ординарным, а
остальные углерод-углеродные связик полуторным. Это условно можно изобразить
следующей структурой:
Это согласуется с длинами углерод-углеродных связей в молекуле антрацена. Длина связи bсоставляет 0.137нм, связиe 0.140нм, а других углерод-углеродных связей — 0.1410.144нм.
Каждый из трёх шестичленных циклов в молекуле антрацена (только один из трёх) обладает ароматичностью, так как представляет собой 6--электронную циклическую сопряжённую систему. Остальные углеродные фрагменты можно представить диеновыми системами, соединёнными с бензольным кольцом:
Антрацен обладает ароматичностью. Однако его ароматичность ниже ароматичности бензола и нафталина, так как ароматичность любой полициклической системы может быть оценена долей в ней ароматических циклов. В антрацене из трёх циклов, имеющихся в молекуле, только один может быть ароматическим (а в двух других можно выделить лишь диеновые системы). В сравниваемом нафталине ароматическим является один цикл из двух. В результате такого сравнения и сравнения с бензолом получается ряд уменьшения ароматичности:
Приведём общепринятую нумерацию атомов углерода в антраценовой системе:
Положения 9 и 10 иногда называют мезоположениями.
В отличие от нафталина, для антрацена возможно уже три изомерных монопроизводных: по 1, 2 и 9 углеродным атомам соответственно: