Ароматические углеводороды (арены)
Из углеводородов с замкнутой цепью углеродных атомов следует обратить внимание на ароматические углеводороды, представителем которых является бензол С6Н6. По составу и строению бензол является непредельным углеводородом и логически должен проявлять все свойства непредельных соединений, например, легко вступать в реакцию присоединения и легко окисляться.
Однако в действительности бензол не проявляет в обычных условиях этих свойств. Кроме того, он вступает в ряд специфических реакций: например, в отличие от углеводородов жирного ряда он легче реагирует с азотной кислотой (нитруется) и серной (сульфируется).
При реакциях замещения у гомологов бензола необходимо обращать внимание на то, что каждый заместитель в бензольном ядре обладает определенными направляющими или ориентирующими действиями. Все заместители по характеру своего направляющего действия делятся на две группы:
- заместители первого рода в реакциях электрофильного замещения направляют последующие вводимые группы в орто- и параположения, так как эти заместители повышают электронную плотность бензольного кольца, особенно электронная плотность повышается у атомов углерода в орто- и параположениях к заместителю. К заместителям этой группы относятся -N(СН3)2, -NН2, -ОН, -СН3 и другие алкилы,- С1, - Вг ,- I;
- заместители второго рода обычно вообще затрудняют реакции замещения. Особенно затруднено замещение в орто- и параположениях и относительно легче происходит замещение в метаположении. Заместители второго рода являются электроноакцепторами, т.е. электронные облака бензольного кольца смещаются в сторону этих групп, что приводит к меньшей активности атомов водорода. К заместителям этого рода относятся : — NО2, —СN, —SО3Н, —С = О, —СООН.
\
Н
При изучении ароматических углеводородов следует усвоить виды изомерии двух- и трехзамещенных бензолов.
Многоядерными ароматическими соединениями называют вещества, содержащие в молекуле два или несколько бензольных ядер, связанных между собой углерод — углеродной связью. Различают соединения с изолированными и конденсированными бензольными ядрами.
Простейшим представителем соединений с изолированными бензольными циклами является бифенил, а соединения с конденсированными - нафталин, антрацен, фенантрен. Особый интерес представляют производные фенантрена, имеющие физиологическое значение, — это стероиды, половые гормоны, витамин Д и т. д.
Вопросы для самостоятельной работы
1. Классификация ароматических углеводородов.
2. Написать формулы изомеров ксилола.
3. Какие типы реакций характерны для ароматических углеводородов?
4. На какие группы делятся заместители по характеру своего направляющего действия?
5. Написать уравнения реакций нитрования и бромирования бензола.
6. Что такое гексахлоран, как он получается и где применяется?
7. Получить бензол из циклогексана, из бензойной кислоты.
8. Какие ароматические углеводороды образуются при пропускании через раскаленные трубки: а) ацетилена, б) метилацетилена, в) диметилацетилена?
9. Написать уравнения реакций каталитической ароматизации гексана, гептана, октана.
10.Какой гомолог бензола получится при нагревании ацетона с концентрированной Н2SO4?
11.Написать уравнения реакций взаимодействия бензола (в присутствии АlCl3) со следующими веществами: хлористым метилом, хлористым этилом, первичным хлористым пропилом, вторичным хлористым пропилом, хлористым бензилом.
12.Какие соединения образуются при нагревании толуола, этилбензола в присутствии АlCl3 и НСl?
13.Написать реакции получения пропилбензола, бутилбензола по реакции Вюрца-Фиттига.
14.Написать уравнения реакций взаимодействия бензола с хлором в присутствии катализатора (FeCl3), при нагревании или облучении ультрафиолетовым светом (в отсутствии кислорода).
15.Сравните отношение бензола, циклогексана, циклогексена и циклогексадиена к действию брома, к действию окислителей.
16.Получить этилбензол из бензола:
а) используя реакцию Вюрца-Фиттига;
б) по реакции Фриделя-Крафтса.
17.Написать структурную формулу углеводорода С8Н10, который при окислении образует бензойную кислоту.
18.Написать структурные формулы углеводородов состава С9Н12, которые при окислении дают бензойную кислоту. Синтезировать эти углеводороды из бензола.