- •III. Сопряженные системы с замкнутой цепью
- •1. Строение бензола
- •Современная теория строения бензола
- •Понятие ароматичности
- •Изомерия производных бензола
- •Полизамещенные производные бензола
- •2. Общий механизм реакций электрофильного замещения в
- •3. Влияние природы заместителей на направление реакций электрофильного замещения в бензольном кольце Ориентация замещения
- •Электроноакцепторные заместители
- •4. Ароматичность гетероциклических соединений
- •5. Основные термины.
- •6. Эталонное решение задач
- •Решение
- •Эталонное решение задач второго типа
- •Решение
- •Решение
- •Пространственное строение органических
- •Виды изомерии
- •Классификация изомеров.
- •2. Конформационная изомерия
- •Конформации циклических соединений
- •2. Конфигурационная изомерия
- •Проекционные формулы э. Фишера
- •Правила пользования проекционными формулами Фишера
- •4. Пространственное строение молекул и их биологическая активность
- •5. Основные термины.
- •6. Эталонное решение задач эталонное решение задач первого типа
- •Решение.
- •Эталонное решение задач второго типа
- •V. Углеводороды
- •Классификация углеводородов Углеводороды
- •1. Алканы Химические свойства (Sr-реакции)
- •Радикальное замещение у sp3 -гибридизованного атома углерода (sr - реакции)
- •Галогенирование высших алканов
- •Реакции окисления
- •2. Химические свойства циклоалканов
- •3. Электрофильное присоединение к алкенам и циклоалкенам (ае - реакции)
- •Какие экспериментальные данные могут служить доказательством такого механизма?
- •Присоединение водородсодержащих соединений к несимметричным алкенам
- •Реакции электрофильного присоединения против правила Марковникова
- •4. Электрофильное присоединение к диеновым
- •Реакции присоединения к 1,3 – бутадиену
- •Радикальное присоединение и электрофильное
- •5.1 Реакции присоединения (аr - реакции)
- •5.2 Реакции электрофильного замещения (se - реакции)
- •Химические свойства толуола
- •Нафталин в живом организме
- •6. Основные термины
- •7. Эталонное решение задач
- •Решение
- •1. Напишите реакции взаимодействия хлора с пропеном:
- •Решение
- •2. Присоедините бромоводород к следующим алкенам:
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Эталонное решение задач третьего типа
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Литература
- •Дополнительная.
III. Сопряженные системы с замкнутой цепью
СОПРЯЖЕНИЯ
1. Строение бензола
Ароматичность
Впервые бензол был выделен в 1825 году Майклом Фарадеем, и вскоре после этого была установлена его формула - С6Н6. Такое соотношение атомов водорода и углерода свидетельствует о значительной ненасыщенности этой структуры. Однако при изучении химии бензола было обнаружено, что он с трудом вступает в реакции присоединения и гораздо легче в реакции замещения.
Предлагалось множество структур, которые могли бы объяснить такую химическую природу бензола. Спор о структуре и характере связей в соединении с формулой С6Н6 длился около 30 лет. Самый выдающийся вклад в эту дискуссию внёс Кекуле (1865г.).
Согласно Кекуле, бензол - плоский шестиугольный цикл с чередующимися двойными и одинарными связями и представляет собой своеобразное равновесие двух альтернативных структур - А и В.
А В
Однако никакое истинное равновесие между двумя частицами не должно зачёркивать факта реального существования этих частиц. Но тогда следует ожидать для бензола двух разных изомеров с заместителями у соседних атомов углерода (структуры С и Д)
С Д
В структуре С - заместители «Х» и « У» связаны двойной связью, а в структуре Д - одинарной. Однако такая пара изомеров ни разу не была обнаружена. Из всего вышеизложенного следует главный вывод: бензол не является алкеном.
Современная теория строения бензола
Результаты рентгеноструктурного анализа кристаллического бензола показали, что длины связей углерод - углерод в молекуле бензола одинаковы и равны 1,39 нм, углы между связями С - С и С - Н равны 1200, связи С - Н имеют длину, равную 1,09 нм. Все атомы углерода лежат в одной плоскости.
Шесть атомов углерода в молекуле бензола находятся в состоянии sp2-гибридизации. sp2-Гибридными орбиталями образованы σ-связи С -С и С - Н - так называемый σ-каркас бензола.
σ-каркас
При sp2 - гибридизации у каждого атома углерода остаётся по одному р-электрону, которые ориентированы перпендикулярно плоскости молекулы и параллельны друг другу.
Все эти шесть р-электронов перекрываются между собой над и под плоскостью σ-каркаса, образуя единое электронное облако, так называемый "ароматический секстет". Образование единого электронного облака сопровождается делокализацией электронной плотности и выделением энергии. Выделяется 36,6 ккал/моль, (151 кДж/моль). На эту величину бензол энергетически беднее (а значит устойчивее), чем если бы он был классическим циклогексатриеном.
Таким образом, углерод-углеродная связь в бензоле отличается от обычной этиленовой связи электронной плотностью и длиной.
Структурную формулу бензола предложили изображать следующим образом:
замкнутая цепь сопряжения из шести -электронов.
Однако, с целью сохранения обычных представлений о четырёхвалентности углерода, часто пользуются формулой Кекуле, отчётливо сознавая, что в бензоле нет двойных и нет одинарных связей.