Контрольные вопросы и задания

1. Приведите структуры всех ароматических углеводородов с общей формулой С₉Н₁₂. Назовите соединения.

2. Приведите реакции и их условия, позволяющие получить этилбензол из метана, не используя других органических соединений. Приведите механизм реакции сульфирования этилбензола. Укажите направления замещения.

3. 50 мл толуола, имеющего плотность 0.867 г/мл, подвергли каталитическому бромированию. Реакция прошла с выходом 75 %. В результате была получена смесь двух монобромпроизводных и выделился газ. Этот газ поглотили 70 г раствора бутена-1 в октане с массовой долей растворенного вещества 0.4. Вычислите массовые доли веществ в получившемся растворе. Запишите все приведенные реакции.

4. При каталитическом дегидрировании смеси бензола, циклогексана и циклогексена получено 3.8 г бензола и выделилось 2.352 л водорода (н.у.). Известно, что исходная смесь может присоединить 2.4 г брома. Определите массовые доли компонентов в исходной смеси.

5*. Смесь паров толуола и водорода, в которой объемная доля водорода равна 83.3 %, поместили в контактный аппарат для реакций гидрирования. После установления равновесия выяснилось, что при абсолютной температуре (в Кельвинах) в 1.2 раза больше исходной, давление в аппарате в 1.3 раза меньше исходного. Вычислите выход реакции гидрирования.

Реакции аренов, приводящие к неароматическим системам. Окислительные превращения

Бензол имеет единую -систему, и характерными реакциями для него, как было сказано ранее, являются реакции замещения. Hо в некоторых случаях можно провести реакции присоединения.

а) В условиях гетерогенного катализа можно осуществить гидрирование бензола и его гомологов: Ni (150 C, Сабатье), Pt (50 C):

Остановиться на стадии образования шестичленных соединений с одной или двумя двойными связями в этой реакции нельзя, так как условия гидрирования непредельных соединений мягче.

б) Хлорирование

Молекулярный хлор растворяется в бензоле, не вступая с ним во взаимодействие. При сильном освещении (ртутная лампа, УФ-свет, солнечный свет) в отсутствии кислорода бензол присоединяет хлор и образуется производное циклогексана, сильный инсектицид:

гексахлорциклогексан

(гексахлоран)

в) Озонолиз бензола

П одобно непредельным соединениям бензол и его гомологи присоединяют озон, образуя триозонид – чрезвычайно взрывчатое вещество. При действии воды этот озонид дает три молекулы глиоксаля:

этандиаль (глиоксаль)

Следовательно, реакции присоединения к бензольному кольцу проходят лишь в тех случаях, когда возможно активирование системы бензола. При хлорировании – путем возбуждения молекулы квантом света, при каталитическом гидрировании – нарушением равномерности распределения электронной плотности в кольце при адсорбции на катализаторе.

г) Окисление бензола и его гомологов

Бензол очень устойчив к действию окислителей. Азотная кислота, хромовая смесь, раствор KMnO₄, H₂O₂ при обычных условиях на бензол не действуют.

При действии кислорода воздуха на бензол в присутствии V₂O₅ при 400 С бензол окисляется до малеинового ангидрида:

малеиновый ангидрид

При окислении гомологов бензола превращению подвергаются боковые цепи – алкильные радикалы. Какой бы сложной не была цепь, она под действием сильных окислителей разрушается («сгорает»), за исключением ближайшего к кольцу атома углерода, который окисляется в карбоксильную группу:

этилбензол бензойная кислота

орто-ксилол орто-фталевая кислота

пропилбензол бензойная уксусная

кислота кислота

Реакция служит для установления строения ароматического углеводорода.