- •Министерство Российской Федерации
- •2. Номенклатура предельных углеводородов
- •1 2 3 4 5 6 7 8
- •3. Химические свойства предельных углеводородов
- •1. Основные реакции алканов – реакции замещения водорода, идущие по свободно-радикальному механизму.
- •4. Номенклатура непредельных углеводородов
- •1 2│ 3 4 5 6 7
- •1 2 │ 3 4 5
- •5. Химические свойства непредельных углеводородов
- •Химические свойства непредельных углеводородов
- •Способы получения непредельных углеводородов
- •6. Номенклатура кислородсодержащих соединений
- •1 1 2
- •7. Химические свойства спиртов, простых эфиров,
- •8. Химические свойства карбоновых кислот и
- •9. Циклические соединения
- •10. Расчеты по уравнениям химических реакций
- •Список использованной литературы
9. Циклические соединения
(задачи №№ 201 – 225)
Литература:
Н.Л. Глинка. Общая химия. – Л.: Химия, 1988, гл.XV, п. 166-167, с. 458 – 463.
Пример 9.1.Напишите структурные формулы и назовите ароматические изомеры состава С8Н10.
Решение:
|
С – С2Н5 // \ HС СH HС СH \\ / СH
|
1 С – СН3 6// \ 2 HС С– СН3 5 3 HС СН \\ 4 / СH |
С– СН3 // \ HС СH HС С– СН3 \\ / СH |
С– СН3 // \ HС СH HС СH \\ / С– СН3 |
|
этилбензол |
1,2-диметилбензол, |
1,3-диметилбензол, |
1,4-диметилбензол, |
|
|
орто-диметилбензол, о-диметилбензол, о-ксилол |
мета-диметилбензол, м-диметилбензол, м-ксилол |
пара-диметилбензол, п-диметилбензол, п-ксилол |
Пример 9.2. На примере метилбензола (толуола) напишите уравнения реакций, характеризующих химические свойства аренов.
Решение:
1. Для ароматических соединений (производных бензола) наиболее характерными реакциями являются реакции замещения атомов водорода без разрыва бензольного кольца. Для гомологов бензола под действием радикалов (– СН3, – С2Н5и т.п.) атомы водорода бензольного кольца в положении 2,4,6 становятся более реакционноспособными.
1.1. Галогенирование
|
СН // \ HС С– СН3 HС СН \\ / СH метилбензол
|
+ Br2
|
6 СН 5// \1 HС С– СН3 4 2 HС С –Br \\ 3 / СH 2-бромметилбензол (о-бромметилбензол) |
+ HBr
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
СН // \ HС С– СН3 Br– С СН \\ / СH 4-бромметилбензол (п-бромметилбензол) |
|
При избытке брома
|
СН // \ HС С– СН3 HС СН \\ / СH
метилбензол |
FeBr3 + 3Br2
|
С – Br // \ HС С– СН3 Br– С С –Br \\ / СH
2,4,6-трибромметилбензол |
+ 3HBr
|
1.2. Нитрование
|
СН // \ HС С– СН3 HС СН \\ / СH
метилбензол
|
H2SO4конц. + OHNO2
|
СН // \ HС С– СН3 HС С–NO2 \\ / СH
2-нитрометилбензол (о-нитрометилбензол) |
+ H2O
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
СН // \ HС С– СН3 O2N–С СН \\ / СH
4-нитрометилбензол (п-нитрометилбензол) |
|
При избытке азотной кислоты
|
СН // \ HС С– СН3 HС СН \\ / СH метилбензол (толуол) |
H2SO4конц. + 3OHNO2
|
С– NO2 // \ HС С– СН3 O2N–С С–NO2 \\ / СH2,4,6-тринитрометилбензол (тринитротолуол) |
+ 3H2O
|
1.3. Алкилирование
|
СН // \ HС С– СН3 HС СН \\ / СH
метилбензол
|
AlCl3 + С2Н5Cl
|
СН // \ HС С– СН3 HС С–C2H5 \\ / СH
1-метил-2-этилбензол (о-метилэтилбензол) |
+ HCl
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
СН // \ HС С– СН3 C2H5 – С СН \\ / СH
1-метил-4-этилбензол (п-метилэтилбензол) |
|
2. Реакции замещения атомов водорода в алкильном радикале - галогенирование
|
СН // \ HС С– СН3 HС СН \\ / СH |
h + Cl2
|
СН // \ HС С– СН2Cl HС СH \\ / СH |
+ HCl
|
3. Реакции присоединения, идущие с разрывом кратной связи в бензольном кольце
|
СН // \ HС С– СН3 HС СН \\ / СH метилбензол |
t, Ni, Pt + 3Н2
|
СН2 /\ Н2С СН – СН3 Н2С СН2 \ / СН2 метилциклогексан |
|
4. Термическое разложение
t0
С6Н5СН37С + 4Н2
5. Реакции окисления
5.1. Полное окисление – горение:
С6Н5СН3+ 9О27СО2+ 4Н2О
Неполное окисление (для всех гомологов бензола):
|
СН // \ HС С– СН3 HС СН \\ / СH метилбензол |
р-р КMnO4 + [O] кипячение
|
СН // \ HС С– С =O HС СHOH \\ / СH бензойная кислота |
+ H2O + CO2
|
Пример 9.3.Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно получить ароматические соединения на примере метилбензола.
Решение:
1. Ароматизация алканов (каталитическая дегидроциклизация).
Реакция Зелинского-Казанского.
1.1. ароматизация гептана
|
Iстадия: циклизация алкана (образуются производные циклогексана) | |||
|
1 6 СН3– СН2– СН2– СН2– СН2– СН2– СН3
гептан |
t, Pt |
СН2 /\ Н2С СН – СН3 Н2С СН2 \ / СН2 Метилциклогексан
|
+ Н2 |
|
IIстадия: дегидрирование производных циклогексана (образуются арены) | |||
|
СН2 /\ Н2С СН – СН3 Н2С СН2 \ / СН2 Метилциклогексан |
t, Pt |
СН // \ HС С– СН3 HС СН \\ / СH метилбензол |
+ 3Н3 |
В общем виде
t, Pt
С7Н16С6Н5СН3+ 4Н2
1.2. ароматизация 2-метилгексана или 3-метилгексана
|
1 6 СН3– СН2– СН – СН2– СН2–СН3 СН3 3-метилгексан |
t, Pt |
СН2 /\ Н2С СН – СН3 Н2С СН2 \ / СН2 метилциклогексан |
+ Н2 |
|
СН2 /\ Н2С СН – СН3 Н2С СН2 \ / СН2 Метилциклогексан |
t, Pt |
СН // \ HС С– СН3 HС СН \\ / СH метилбензол |
+ 3Н3 |
2. Реакция Вюрца – Фиттига
|
СН // \ HС С–Br HС СН \\ / СH бромбензол |
t0 + BrCH3 + 2Na бромметан
|
СН // \ HС С– СН3 HС СH \\ / СH метилбензол |
+ 2NaBr
|
3. Алкилирование бензола (реакция Фриделя-Крафтса)
|
СН // \ HС СН HС СН \\ / СH бензол |
AlCl3 + ClCH3 хлорметан
|
СН // \ HС С– СН3 HС СH \\ / СH метилбензол |
+ HCl
|