
- •Глава 9. Бензол. Ароматичность. Углеводороды ряда бензола
- •9.1. Строение бензола
- •Тепловой эффект реакции гидрирования бензола составляет
- •9.2. Номенклатура и изомерия аренов
- •9.3. Строение аренов
- •9.3.1. Строение толуола
- •9.3.2. Строение винилбензола
- •9.4. Физические свойства
- •9.5. Химические Свойства
- •9.5.1. Химические свойства бензола
- •9.5.2. Химические свойства аренов
- •9.6. Способы получения
- •9.7. Физиологическое действие и важнейшие представители аренов
- •9.8. Небензоидные ароматические системы
- •Вопросы и упражнения
Тепловой эффект реакции гидрирования бензола составляет
НБенз –208 кДж/моль, тогда как для циклогексатриена должна быть НЦГТ –359 кДж/моль. Разница между этими двумя энергиями и составляет значение энергии резонанса:
ER = НБенз – НЦГТ (–208) – (–359) 151 кДж/моль
Циклическая полиеновая система только тогда становится ароматической, когда для неё выполняются следующие структурные условия: 1) молекула должна иметь плоское строение, то есть все атомы цикла должны находиться в sp2-гибридном состоянии и 2) необходимо наличие непрерывного (циклического) сопряжения, условием которого является строгая параллельность рz-орбиталей, расположенных друг от друга на одном межатомном расстоянии.
Если в молекуле не соблюдается хотя бы одно условие, соединение не является ароматическим и проявляет свойства, типичные для алкенов. Так, в циклооктатетраене наблюдается чередование ординарных и двойных связей и возможно циклическое сопряжение. Но это соединение не проявляет ароматических свойств, по крайней мере, по той причине, что если углеродные атомы этой молекулы были бы расположены в вершинах правильного восьмиугольника, то углы между связями С–С–С составляли бы 135, что вызвало бы большое угловое напряжение. В неплоской конформации восемь рz-орбиталей не могут находиться в одной плоскости, и поэтому они не параллельны. В этом случае эффективного перекрывания рz-орбиталей не происходит и делокализация электронного облака становится невозможной. Однако чтобы соединение было ароматическим, необходимо соблюдение ещё одного условия, определяемого правилом Хюккеля (см. выше).
9.2. Номенклатура и изомерия аренов
Простейшими представителями ароматических углеводородов, кроме самого бензола, являются его метил- и диметилзамещённые, тривиальные названия которых — толуол иксилолы. При этом для всех дизамещённых бензолов возможно существование трёх структурных изомеров в зависимости от положения заместителей в бензольном кольце:орто-, мета- ипара-производные (сокращённоо-,м-ип-) или соответственно 1,2-, 1,3- и 1,4-замещённые бензолы
толуол о-ксилол м-ксилол п-ксилол
Но трём ксилолам изомерен ещё и этилбензол.
Основой названия по заместительной номенклатуре ИЮПАК является бензол, поэтому названия метил- и диметилзамещённых бензолов должны быть: метилбензол, 1,2-диметилбензол, 1,3-диметилбензол и 1,4-диметилбензол соответственно.
Среди других алкилбензолов, имеющих широко распространённые тривиальные названия, необходимо отметить следующие:
кумол мезитилен стирол
(изопропилбензол) (1,3,5-триметилбензол) (винилбензол)
Другим вариантом названия аренов по заместительной номенклатуре является выделение в качестве родоначальной структуры боковой алкильной цепи, особенно если она сложна, разветвлённа, содержит кратные связи. Таким образом, стирол (см. выше) должен быть назван фенилэтен. Другие примеры:
|
— 2,2-диметил-3-фенилбутан, |
|
— 1-фенилбутадиен-1,3. |
Углеводородные радикалы, образованные от аренов, носят общее название арилы (Ar). Наиболее простые из них часто имеют тривиальные названия:
|
|
|
|
|
фенил |
бензил |
о-толил |
м-толил |
п-толил |
Названия двухвалентных остатков:
бензилиден о-фенилен м-фенилен п-фенилен
Кроме структурной изомерии, для аренов, содержащих двойные связи в боковой цепи, может быть характерна и геометрическая. Оптическая изомерия за счёт асимметричных атомов углерода в боковых цепях аналогична алканам.