Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Ароматические углеводороды (арены)




Общая формула аренов СnН2n-6. Это углеводороды, в молекулах которых присутствует бензольное кольцо:

Простейшие представители этого класса углеводородов:

 

 

Названия гомологов бензола строятся следующим образом:

- при наличии одного заместителя в ароматическом кольце называют сначала заместитель, затем добавляют бензол:

- при наличии двух заместителей положение заместителей нумеруется. При этом может быть три варианта взаимного расположения заместителей:

Кроме того, для обозначения положений 1,2- может применяться приставка орто-, для 1,3-- приставкамета-, для 1,4- - приставка пара- ;

- при наличии трех и более заместителей также нумеруется положение заместителей. Из возможных порядков заместителей выбирается тот, при котором сумма номеров заместителей будет наименьшей. Например:

Природные источники ароматических углеводородов:

а) Каменноугольная смола, которая получается при сухой перегонке каменного угля.

б) Нефть. Содержание ароматических углеводородов в нефтях составляет от 5 до 35%.

Из синтетических методов получения ароматических углеводородов нельзя не отметить следующие:

1. Получение из алканов, имеющих в цепи не менее шести атомов углерода, реакцией дегидроциклизации. Эту реакцию проводят при температуре 450-500°С на окисных катализаторах (Сr2O3 на Аl2О3).

2. При температуре 300°С на катализаторах Pt, Pd или Ni циклогексан дегидрируется до бензола:

Последние две реакции являются основными, за счет которых получаются ароматические углеводороды в промышленном процессе каталитического риформинга (платформинга).

3. При пропускании ацетилена над активированным углем при 600°С получается бензол.

4. Гомологи бензола можно получить алкилированием бензольного кольца по реакции Фриделя- Крафтса:

В бензольном кольце имеется замкнутая система из 6 p-электронов, равномерно распределенных по всей плоскости кольца. Этим объясняют­ся специфические свойства ароматических углеводородов. По строению бензол и его гомологи являются непредельными соединениями. Однако в обычных условиях бензол не присоединяет бром (не обесцвечивает бром­ную воду), не окисляется перманганатом калия (КМnO4). В отдельных случаях бензол способен к реакциям присоединения, однако они идут в более жестких условиях для бензола, чем для непредельных углеводородов.

Так, молекула бензола присоединяет 3 молекулы водорода с образо­ванием циклогексана, однако эта реакция идет при температуре 180-200°С на катализаторах Ni, Pt, Pd.

Но в целом для ароматических углеводородов более характерны реакции замещения.

1. В присутствии катализаторов хлор и бром замещают атомы водорода в молекуле бензола

2. С НСl и НВr бензол не реагирует, а с концентрированной H2SO4 происходит замещение атома водорода на сульфогруппу (-SО3Н) и образуется бензолсульфокислота:

Эта реакция идет при комнатной температуре.

3. При действии на бензол смеси конц. Н24 и конц. НNO3 (нитрующей смеси) происходит замещение в бензоле атома водорода на нитрогруппу -NO2:

Необходимо отметить, что если в бензольном кольце уже есть заместители (группы –СН3, -СН2-СН3, -NO2, -SO3, -Вr и т.д.), они по-разному будут влиять на реакционную способность ароматического кольца в реакциях замещения. По своему действию на реакционную способность бензола все заместители делятся на две группы.

Заместители I рода. Это -СН3, -СН2-СН3, -Сl, -Вr, -I, -ОН, -NH2. Эти заместители облегчают введение следующего электрофильного заместителя в ароматическое кольцо и направляют его в орто- или пара-положение. Например, толуол нитруется легче, чем бензол. Нитрогруппа при этом встает в орто- или пара-положение по отношению к группе –СН3 и в результате образуется смесь орто- (I) и паранитротолуолов (II).

Заместители II рода. Это группы –NО2, -SO3H, -CHO, -СООН. Они затрудняют введение следующего электрофильного заместителя в ароматическое кольцо и направляют его в мета-положение по отношению к имеющемуся в кольце заместителю. Например, нитробензол нитруется труднее, чем бензол (необходимы более жесткие условия), и новая нитрогруппа (-NО2) встает в мета-положение по отношению к имеющейся в кольце нитрогруппе.

4. Бензольное кольцо устойчиво к воздействию температуры. Бензол при температурах крекинга (450-500°С) не расщепляется, а в основном конденсируется с образованием кокса.

5. Бензольное кольцо также устойчиво к действию окислителей. При действии сильных окислителей гомологи бензола окисляются по боковым цепям с образованием карбоновой кислоты (чаще всего бензойной).

Сам бензол подвергается окислению только в специфических условиях - при окислении кислородом воздуха при высокой температуре в присутствии оксида ванадия (V).







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 1167. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2019 год . (0.003 сек.) русская версия | украинская версия