Ароматические углеводороды (арены)

Арены – это УВ, молекулы которых содержат одно или несколько бензольных колец. Арены ряда бензола (моноциклические арены). Их характеристики: 1) общая формула С_nH_2n-6; 2) атомы углерода в бензольном кольце находятся в состоянии sp² -гибридизации, угол между связями C–C 120°, молекула плоская, длина связи – 0,140 нм; 3) имеют ковалентные σ- и π-связи; 4) характерные реакции – замещения; присоединения (протекают труднее); полного и частичного окисления.

Гомологический ряд:бензол С₆Н₆, толуол С₆Н₅СН₃ (метилбензол) и т.д. Название радикалов: С₆Н₅- – фенил;. С₆Н₅СН₂- – бензил.

Изомерия: 1) боковой цепи (кроме бензла и толуола)

2)изомерия положения заместителей

3)изомерия числа и строения заместителей

Физические свойства. Бензол и толуол при обычных условиях бесцветные жидкости. Высшие гомологи – твердые вещества. Имеют характерный запах; не смешиваются с водой, хорошие растворители, токсичны. Толуол менее токсичен, чем бензол.

Химические свойства.

I. Реакции замещения (S_E).

1. Галогенирование:

 

2. Нитрование бензола и его гомологов проводят в присутствии смеси концентрированных азотной HNO₃ и серной H₂SO₄ кислот (нитрующая смесь). При нитровании толуола получают 2,4,6-тринитротолуол:

3. Сульфирование происходит действием на арены H₂SO_4(конц).:

бензол-сульфокислота (сульфобензол)

4. Алкилирование(замещение атома «Н» на алкильную группу) – реакции Фриделя-Крафтса,образуются гомологи бензола:

 

II. Реакции присоединения (А_R).

1. Гидрирование:

2. Присоединение хлора:

гексахлорциклогексан (гексахлоран)

III. Реакции окисления.

1. Горение:

2С₆Н₆ + 15O₂ → 12СO₂ + 6Н₂O

2. Неполное окисление. Бензол окисляется кислородом воздуха при 400ºС в присутствии V₂O₅ в малеиновый ангидрид. Гомологи бензола окисляются обычными окислителями; при этом окислению подвергается боковая цепь, в случае толуола – метильная группа.

бензойная кислота

При наличии нескольких боковых цепей каждая из них окисляется до карбоксильной группы и в результате образуются многоосновные кислоты.

Получение аренов.

1. Впромышленности:

- переработка нефти и угля;

- дегидрированиесоответствующих циклогексанов (Н. Д. Зелинский):

 

 

2. В лаборатории:

- алкилирование по Фриделю-Крафтсу (см. химические свойства аренов).

12. Галогенопроизводные углеводородов — производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены атомами галогенов. Галогенопроизводные углеводородов получают непосредственным взаимодействием углеводородов (как предельных, так и непредельных) с галогенами. Галогенопроизводные углеводородов используются для синтеза многих органических веществ (спиртов, аминов и др.).

Номенклатура.

Исходя из этого отдельные названия галогенпроизводных выводят из прилагательного, образованного из названия соответствующего галогена (хлористый, бромистый, иодистый, фтористый), и из названия радикала. Так, по метану и этану соответствуют, например, следующие галогенпроизводные:

СН₃ – Cl хлористый метил (хлорметан)

СН₃ – СН₂ – Вr бромистый этил (бромэтан)

По международной номенклатуре (правила ЮПАК), для наименования галогенпроизводных используют радикально-функциональные и заместительные названия.

По радикально-функциональной номенклатуре, моногалогенпроизводные называются алкилгалогенидами.

СН₃ – СН₂ – СН₂ бромистый пропил (1-бромпропан)

Br

СН₃ – СН – СН₃ бромистый пропил (2-бромпропан)

Br

Радикально-функциональные названия этих соединений: пропилбромид, пропилбромид

 

Изомерия.

Начиная с галогенпроизводных пропана (С₃Н₇X) проявляется изомерия положения галогена в цепи молекулы. В зависимости от того, расположен ли галоген при первичном, вторичном или третичном углеродных атомов, различают первичные, вторичные и третичные галогеналкилы.

У галогенпроизводных бутана (С₄Н₉X) и следующих за ними галогенпроизводных изомерия положения галогена сочетается с изомерией углеродного скелета. Двум изомерным бутанам соответствуют четыре изомерных галогенпроизводных.

Хлорпроизводные н-бутана:

 

СН₃ – СН₂ – СН₂ – СН₂

Сl

хлористый бутил (1-хлорбутан)

 

Радикально-функциональные названия этих соединений: бутилхлорид, вторбутилхлорид, изобутилхлорид, трет-бутилхлорид. Галогеналкилы с большим числом углеродных атомов имеют еще большее количество изомеров.

Так как в галогенпроизводных, атомы галогена могут быть расположены как при одном и том же, так и при различных углеродных атомов, то это еще больше усложняет изомерию (геминальными и вицинальными, соответственно). Так ниже приведены названия полигалогенпроизводных:

Способы получения.

Галогенпроизводные получают прямым галогенированием углеводородов реакцией замещения, присоединением галогенов и галогенводородов к алкенам и алкинам, из спирта – реакцией с галогенводородами и галогенидами фосфора и серы.