Вопрос 2.Взаимное влияние атомов в молекулах органических веществ

Ответ. Рассмотрим вещества, молекулы которых содержат бензольное кольцо.

1. Производные бензолы:

C6H5OH, C6H5NH2, C6H5CH3.

^{фенол анилин толуол}

Эти вещества легко вступают в реакции замещения.

В молекуле фенола имеет место взаимное влияние гидроксильной группы (OH) и бензольного ядра:

а) π -Электроны бензольного ядра частично вовлекают в свою сферу неподеленные электронные пары атома кислорода гидроксильной группы, в результате чего электронная плотность у атома кислорода уменьшается. Это вызывает смещение электронной плотности связи O-H от водорода к кислороду, водород становится подвижным и реакционноспособным. Поэтому фенол проявляет свойства слабой кислоты.

б) Гидроксильная группа в свою очередь оказывает влияние на бензольное кольцо, в результате чего водородные атомы бензольного кольца в положениях 2, 4 и 6 становятся более подвижными и легко замещаются на другие атомы или радикалы.

 

3 2

4 ₁ O H

5 6

Например, фенол без нагревания и катализаторов взаимодействуют с бромом или азотной кислотой, образуя 2, 4, 6 –трёх-замещённые производные:

C₆H₅OH + 3NHO₃ = C₆H₂(NO₂)₃OH + 3H₂O.

^{2, 4, 6-тринитрофенол}

Группы OH, NH₂, CH₃ (и другие алкилы) подают электроны в бензольное кольцо и облегчают замещение (вступление нового заместителя) в молекуле. Это электронодороные заместители. Наличие таких групп в феноле C₆H₅OH, анилине C₆H₅NH₂ и толуоле C₆H₅CH₃ делает это соединения более активными, чем бензол.

Существуют также заместители, способные оттягивать на себя электронную плотность бензольного кольца. Это электроноакцепторные заместители. К ним относятся группы: NO₂, COOH, CHO, COR. Эти заместители затрудняют вступление нового заместителя в молекулу. Поэтому, например, реакции замещения нитробензола C₆H₅NO₂ и бензойной кислоты протекают труднее, чем реакции замещения бензола.

2. Галогенопроизводные карбоновых кислот, например монохлоруксусная кислота CH₂(CI)COOH.

В молекуле монохлоруксусной кислоты электронная плотность смещена в сторону атома хлора, вследствие чего атом водорода карбоксильной группы становится более подвижным, чем в уксусной кислоте. Поэтому CH₂CICOOH обладает более сильными кислотными свойствами, чем СH₃COOH.

3. Галогеналканы, например хлорметан СH₃CI.

В молекуле хлорметана хлор, обладая большей, чем у углерода, электроотрицательностью, оттягивают на себя электронную плотность от атома углерода. В результате этого связь атомов углерода с атомами водорода ослабляется, они становятся более подвижными и химически активными.