Химические свойства аренов

Ароматические углеводороды, как и алкены, имеют нуклеофильній характер. Однако, в отличие от ненасыщенных соединений, при взаимодействии с электрофильными реагентами арены более склонны к реакциям замещения, а не присоединения, так как при этом сохраняется их ароматический характер.

Электрофильное замещение (S_E)

1. Нитрование

2. Сульфирование

3. Галогенирование

4. Алкилирование

5. Ацилирование

Присоединение

Реакции присоединения не характерны для аренов, они протекают в жестких условиях.

1. Гидрирование

2. Хлорирование

Бензольное кольцо устойчиво к воздействию окислителей. Оно окилюеться только в жестких условиях. Алкилбензены, в отличие от бензола, окисляются значительно легче.

Окисление

1. Бензойного кольца

2. Боковой цепи

Правила ориентации в бензольном ядре

По воздействию на направление реакций электрофильного замищення и реакционную способность бензольного кольца заместители можно разделить на две группы - заместители I рода (орто, пара-ориентанты) и заместители II рода (мета-ориентанты). Заместители I рода - атомы и атомные группы, проявляющие положительный индуктивный (+ I) или положительный мезомерный (+ М) эффекты (доноры электронов):

-NHR, -NH₂, -ОН, -OR, -NHCOR, -OCOR, -SH, -Alk. –Hal

Заместители и рода (за исключением галогенов) увеличивают электронную плотность в бензольном кольце, тем самым активируют его в реакциях SЕ и направляют следующие заместители в орто- и пара-положение.

Заместители II рода - группы, проявляют негативное индуктивный (- I) или отрицательный мезомерный (- М) эффекты (електроноакцепторы):

-NR₃, -NO₂, -SO₃H, -CN, -CHO, -COR, -COOH, -COOR, -CC1₃

Заместители второго рода уменьшают электронную плотность в бензольном ядре и снижают скорость реакций SE по сравнению с незамещенным бензолом. Заместитель, что снова входит, следует преимущественно мета-положение.

Граф логической структуры

МОНОЯДЕРНІЕ АРЕНІ

СПОСОБІ ПОЛУЧЕНИЯ

СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ

СИНТЕЗ ПРОИЗВОДНІХ

АРОМАТИЧНОСТЬ

Ориентировочное действие заместителей

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Реакции єлектрофильного замещения

Восстановление

Окисление

Галогенирование гомологов бензола с участием боковой цепи

Нитрование

сульфирование

Галагенирование

Алкирование

Ацелирование

ИДЕНТИФИКАЦИЯ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В СИНТЕЗЕ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ

4. Источники информации

1. Черных, В. П. Органическая химия: в 3–х кн. Кн.2. Углеводороды и их функциональные производные: учебник для фармац. вузов и фак. / В. П. Черных, Б. С. Зименковский, И. С. Гриценко. – Х.: Основа, 1993, с. 88-117.

2. Лекции по органической химии В.П. Черных: Учеб. пособие для студ. вузов. – Х.: Издательство НФаУ: Золотые страницы, 2005, с. 123-200.

3. Черных, В. П. Общий практикум по органической химии / В. П. Черных, И. С. Гриценко, З. И. Коваленко. – Х. : Изд–во НФАУ; Золотые страницы, 2002, с.190-198.

4. Сборник тестов по органической химии / Под редакцией чл.-корр. НАН Украины, проф. Черных В.П. – Харьков: Изд-во НФаУ: Золотые страницы, 2005, с. 109-142.

ОРИЕНТИРОВОЧНАЯ ОСНОВА ДЕЙСТВИЙ (ООД)

1. Алгоритм обнаружения признаков ароматичности органических соединений

ОрганическОЕ соединениЕ

Имеет плоский цикл

Имеет замкнутую цепь сопряжения

Количество p-єлектронов (4n+2)

СОЕДИНЕНИЕ АРОМАТИЧЕСКОЕ

СОЕДИНЕНИЕ неароматическОЕ

НЕТ

План описания механизма реакций электрофильного замещения

II. Образование p-комплекса

и описать словами строение p-комплекса.

III. Образование s-комплекса

Зарисовать строение s-комплекса. Указать место разрыва ароматической системы.

Напишите общее уравнение реакции и сделайте последовательное описание всех стадий.

I. Образование электрофильного частицы и ее атака ароматической системы

Указать причины образования электрофильного частицы. написать уравнения.

IV. Отщепление протона и создания конечного продукта

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ

УЧЕБНЫЕ ЗАДАНИЯ

Задание 1

По признакам ароматичности определите, какие из соединений является ароматическими. Свой ответ объясните.

a) b) c) d)

Задание 2

Составьте названия ароматических соединений:

a) b)

c)

Задание 3

Исходя из бензола и других необходимых реагентов составьте схемы получения следующих соединений:

а) п-хлорбензойной кислоті

Примеррешения:

b) 2,4-динитротолуена

c) м-бромбензойной кислоты

d) 2-бром-2-фенилпропана

Задание 4

По данному плану опишите механизм электрофильного замещения (SE) на примере предложенных реакций:

а) нитрования бензола

b) хлорирования толуола

Задание 5

Составьте уравнения реакций:

a) Нитрование бензенсульфокислоты

b) Ацилирование хлорбензена

c) Окисление толуола

d) Сульфирование фенола

Задание 6

Сравните реакционную способность моноядерних аренов. Расположите предложенные вещества в порядке увеличения их реакционной способности (в случае необходимости пользуйтесь алгоритмами темы №2).а)

b)

ЗАДАЧИ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОСТИЖЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ

1. Для определения ароматичности любого циклического соединения существует правило Хюккеля (N = 4n + 2), где N - число обобщенных электронов. Какое из предложенных соединений является ароматическим?

А. B. C. D. E.

2. Некоторые соединения ароматического ряда имеют тривиальные названия. Выберите название, соответствующее формуле:

A. стирол

B. толуол

C. фенол

D. мезитилен

E. кумол