5 Одержання бензолу

Промислове одержання

Каталітичний реформінг (ізомерізація) алканів

Напівкоксування вугілля

Нагрівання вугілля у відсутності повітря призводить до утворення вугільного газу, смоли, підсмольної води та напівкоксу

Вугільна смола - це суміш різних органічних сполук, здебільш ароматичної будови

В такий спосіб можуть бути одержані бензол та толуол.

Лабораторні методи

Сплавлення натрієвої солі бензойної кислоти з лугом

Відновлення фенолу

Пари фенолу повільно пропускають через нагрітий порошок цинку з утворенням бензолу і оксиду цинку

Тримеризація алкінів

(лекція 5.3)

Одержання алкілбензолів

Взаємодія металічного Na з сумішшю галогеналканів і галогенбензолу

6 Хімічні властивості бензолу

Порівняльна характеристика хімічних властивостей циклогексану, циклогексену і бензолу

Реакція	Циклогексан (насичений аліциклічний вуглеводень)	Циклогексен (ненасичений аліциклічний вуглеводень)	Толуол (ароматичний вуглеводень)
Взаємодія з Br2 в CH3Cl3 (в темряві)	Не взаємодіє	Br2 знебарвлення розчину без виділення HBr	Не реагує з Br2 без каталізатору В присутності FeBr3, Br2 знебарвлюється і виділяється HBr
Взаємодія з H2 (в присутності Ni каталізатору)	Не взаємодіє	1 моль циклогексену взаємодіє з 1 молем H2 за кімнатної температури	1 моль толуолу взаємодіє з 3 молями H2 в умовах підвищеної температури під тиском.
Взаємодія з розведеним KMnO4	Не взаємодіє	KMnO4 знебарвлюється	Не взаємодіє
Взаємодія з конц. HNO3 та конц. H2SO4	Не взаємодіє	Цтклогексен окислюється і колір темніє	Утворюється рідина жовтого кольору

Не зважаючи на те, що толуол є високоненасиченою сполукою він стійкий до окиснення і реакцій приєднання

Ці властивості використовують для розділення ароматичних і ненасичених сполук

Толуол взаємодіє з Br₂ в присутності FeBr₃. Ця реакція відбувається за механізмом заміщення

Реакції ароматичних сполук за механізмом електрофільного заміщення

Найбільш характерні реакції для ароматичних сполук:

Реакції електрофільного заміщення

В результаті електрофільної атаки бензольного кільця, відбувається заміщення одного атому водню

Роль електрофілу може відігравати катіон (E+) або інша електон-дифіцитна частинка з частковим позитивним зарядом (d+)

Механізм реакції електрофільного заміщення ароматичних сполук

Електрофіл атакує бензольне кільце з утворенням нестабільного ароматичного π- комплексу

Повільне утворення нового C-E зв’язку є лімітуючою стадією утворення неароматичного карбокатіону, проміжного σ- комплексу:

σ-комплекс втрачає протон з утворенням нейтрального заміщеного продукту

Електрофільні реакції заміщення ароматичних сполук

Галогенування

Бензол реагує з хлором та бромом в присутності каталізаторів типу AlCl₃, FeCl₃, FeBr₃, з утворенням хлорбензолу або бромбензолу, відповідно.

Нітрування

Конц. H₂SO₄ підвищує вихід реакції за рахунок збільшення концентрації електрофілу - NO₂⁺ іону

Сульфування

Бензол реагує з димлячою сірчаною кислотою за кімнатної температури з утворенням бензолсульфокислоти

Нагрівання водного розчину бензолсульфокислоти біля 100°C, веде до розкладання останньої на бензол та сірчану кислоту

Алкілування за Фріделем-Крафтсом

В результаті нагрівання бензолу з галогеналканами в присутності каталізаторів типу AlCl₃ утворюються алкіл бензоли

Ароматичний цикл повинен мати щонайменше таку ж активність як галогенбензол. Дезактивований цикл не вступає в реакцію.

Ацилювання за Фріделем-Крафтсом

Ацильна група, -COR вводиться в кільiце в результаті реакції бензолу з галогенангідридами карбонових кислот

Електронні ефекти в заміщених ароматичних кільцях

Замісники, що присутні в циклі можуть проявляти два типи ефектів :

1. Ефект активації (дезактивації) бензольного кільця. Деякі замісники активують кільце, роблячи його більш активним порівняно з бензолом, інщі дезактивують бензольне кільце.

2. Орієнтаційний ефект в реакціях подальшого заміщення. Природа замісника, що уже присутній в бензольному ядрі визначає позицію наступного замісника.