Реакции с участием боковой цепи
Алкильные радикалы могут в соответствующих условиях проявлять те же химические свойства, что и алканы. Так, взаимодействие гомологов бензола с хлором в при освещении без катализатора протекает по радикальному механизму. При этом происходит замещение атомов водорода в боковой цепи, а не в ароматическом ядре:
В случае более сложных углеводородных радикалов замещение протекает преимущественно у ближайшего к бензольному кольцу атома углерода:
Окисление
При действии перманганата калия на гомологи бензола окислению подвергаются боковые углеводородные цепи. При проведении реакции в кислой среде продуктом окисления толуола является бензойная кислота:
При действии на толуол перманганата калия в нейтральной среде образуется соль бензойной кислоты – бензоат калия:
Более сложные боковые цепи под действием окислителей «сгорают»: ближайший к бензольному кольцу атом углерода остается в составе карбоксильной группы, а остальные атомы углерода окисляются до углекислого газа:
Гомологи бензола, содержащие две боковые цепи, дают при окислении двухосновные кислоты или их соли:
Получение бензола и его гомологов дегидрирование и дегидро-циклизация алифатических углеводородов
Процесс превращения алканов в арены называется дегидроциклизацией, т.к. одновременно включает в себя две реакции: замыкание в цикл линейного углеводорода и отщепление водорода. Из гексана получается бензол, из гептана – толуол, из октана − смесь этилбензола и ксилолов:
В качестве катализаторов в этих процессах используют платину, палладий или Cr2O3, нанесенные на оксид алюминия.
Ароматические углеводороды образуются также при дегидрировании циклогексана и его гомологов:
Промышленный процесс, в ходе которого из углеводородов нефти путем описанных выше реакций дегидроциклизации и дегидрирования получаются арены, называется риформингом.
ТРИМЕРИЗАЦИЯ АЦЕТИЛЕНА
При пропускании ацетилена над активированным углем при 400-600 оС происходит тримеризация ацетилена с образованием бензола:
СПЛАВЛЕНИЕ СОЛЕЙ БЕНЗОЙНОЙ КИСЛОТЫ СО ЩЕЛОЧЬЮ
При сплавлении солей бензойной кислоты со щелочью происходит отщепление карбоксильной группы с образованием бензола:
С помощью этой реакции можно получить бензол из его гомологов через ряд стадий, например, по схеме
РЕАКЦИЯ ВЮРЦА – ФИТТИГА
При взаимодействии ароматических галогенпроизводных с галогеналканами образуются гомологи бензола, например:
Напомним, что получить из бензола его гомологи можно также с помощью реакций алкилирования галогеналканами или алкенами (см. раздел «Химические сойства ароматических углеводородов»).
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
1. Даны вещества:
а)
|
г)
|
б)
|
д)
|
в)
|
е)
|
Дайте название каждому из этих веществ в соответствии с правилами номенклатуры ИЮПАК. Приведите также тривиальные названия тех веществ, для которых такие названия употребляются.
2. Даны вещества:
а) 1,4-диметилбензол;
б) 1-метил-3-этилбензол;
в) 1,2,4-триметилбензол;
г) изопропилбензол;
д) винилбензол;
е) фенилацетилен;
ж) дифенил.
Напишите структурные формулы этих веществ.
3. Напишите структурные формулы любых пяти ароматических веществ состава С9Н12. Дайте названия этим веществам.
4. Напишите уравнения следующих реакций:
а) нитрования бензола;
б) алкилирования бензола 2-хлорпропаном;
в) алкилирования бензола пропиленом.
Укажите условия протекания реакций, назовите полученные вещества.
5. Напишите уравнения следующих реакций:
а) взаимодействия бензола с хлором в присутствии хлорида алюминия;
б) взаимодействия бензола с хлором при действии ультрафиолетового излучения;
в) взаимодействия толуола с хлором в присутствии хлорида алюминия;
г) взаимодействия толуола с хлором на свету в отсутствии катализатора.
По какому механизму – радикальному или ионному – протекают реакции в) и г) ?
6. Составьте уравнения следующих реакций:
а) окисления этилбензола перманганатом калия в присутствии серной кислоты;
б) окисления пара-ксилола водным раствором перманганата калия.
7. Напишите уравнения следующих реакций:
а) дегидрирования циклогексана;
б) дегидрирования 1,2-диметилциклогексана;
в) дегидроциклизации октана.
Назовите полученные ароматические углеводороды.
8. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно получить этилбензол из
а) бензола;
б) стирола;
в) октана;
г) этилциклогексана.
Укажите условия протекания реакций.
9. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно получить бензол из карбида кальция в две стадии.
10. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно получить бензол из толуола в две стадии.
11. Приведите уравнения реакций, которые позволяют различить
а) бензол и гексен-1;
б) бензол и толуол;
в) толуол и стирол.
12. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
13. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
14. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
15. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
