11.4. Ароматичность
Какие свойства должно проявлять вещество для того, чтобы его можно было отнести к ароматическим соединениям? Ароматичность можно определить с точки зрения кинетической устойчивости. Ароматическими называются соединения с молекулярной формулой, указывающей на высокую степень ненасыщенности, которые, однако, не реагируют как ненасыщенные соединения (кинетическая устойчивость), а вступают в реакции электрофильного замещения; для них характерна высокая термодинамическая устойчивость.
Условие ароматичности определяется правилом Хюккеля.
Ароматическими свойствами обладает соединение, если его строение удовлетворяет следующим требованиям:
соединение включает в себя плоскую моно- или полициклическую структуру,
каждый цикл в этой структуре содержит замкнутую систему делокализованных -электронов,
число -электронов в цикле должно равняться (4n+2), где n= 0, 1, 2, ...(целое число).
Для n=1 число сопряженных -электронов в ароматической системе равно шести. В бензоле как раз имеется циклическая шести--электронная система - ароматический секстет. Таким образом, бензол отвечает правилу Хюккеля.
11.5. Физические свойства
Физические свойства аренов похожи на свойства углеводородов других классов. Арены представляют собой малополярные соединения, плохо растворимые в воде, но растворимые в неполярных и слабополярных растворителях: гексане, эфире, четыреххлористом углероде.
Температура кипения аренов несколько выше, чем температура кипения углеводородов жирного ряда с тем же числом атомов углерода.
Температура кипения алкилбензолов растёт с увеличением молекулярной массы так же, как и в ряду алканов. Увеличение температуры кипения за счёт удлинения алкильной линейной цепочки на один атом углерода составляет 20-30 ºС. Разветвлённые алкилбензолы кипят при более низкой, а плавятся при более высокой температуре, чем их изомеры с линейной углеродной цепью.
|
|
|
|
н-Бутилбензол Ткип = 183 оС Тпл = -81 оС |
трет-Бутилбензол Ткип = 169 оС Тпл = -58 оС |
Температуры кипения мета- и пара-изомеров диалкилбензолов приблизительно одинаковы, а температура кипения орто-изомера на несколько градусов выше. Плавление сопровождается разрушением межмолекулярных сил в кристалле; более симметричные молекулы более плотно упаковываются в кристаллической решетке. Чем прочнее кристаллическая решетка, тем выше температура плавления. Поэтому для дизамещенных производных бензола характерна такая закономерность: температура плавления наиболее симметричного пара-изомера обычно превышает температуры плавления менее симметричных орто- и мета-изомеров (см. табл. 11.2). Высокой степенью симметрии обладает бензол. Его температура плавления достаточно высока - плюс 5 оС.
Вследствие того, что растворение, так же как и плавление, связано с разрушением кристаллической решетки, пара-изомер менее растворим, чем орто- и мета-изомеры диалкилбензолов.
Для аренов характерны высокие значения показателя преломления (см. табл. 11.2). Это является следствием сопряжения -электронов и повышенной поляризуемости сопряжённой -электронной системы ароматического ядра. Особенно большое значение показателя преломления у стирола, так как в нем с -электронами ароматического кольца дополнительно сопряжена винильная группа.
Таблица 11.2