Ароматические углеводороды в обычных условиях не реагируют с галогенами (например, с бромной водой), но в присутствии катализаторов AlCl3, FeCl3, AlBr3, FeBr3 галоген легко замещает водород:
Если нужно провести реакцию с Cl2 – берут AlCl3 или FeCl3, если с Br2 – берут AlBr3, FeBr3, например:
Роль этих катализаторов – создание положительной, электрофильной частицы, например:
Cl2 + AlCl3 ® Cl+ + [AlCl4]–
Br2 + FeBr3 ® Br+ + [FeBr4]–
См. опыт:
https://youtu.be/kU_T16vk1LA
Если галоген в избытке, может быть замещен следующий водород. Здесь уже не безразлично, какой из атомов водорода будет замещен: нужно вспомнить правила ориентации (замещения) в бензольном кольце: так как галогены относятся к заместителям I рода, второй галоген размещается в орто- или пара-положении, образуется смесь продуктов:
Галогенирование гомологов бензола.
Алкильный (углеводородный) заместитель уменьшает устойчивость бензольного кольца, поэтому гомологи бензола легче вступают в реакции замещения в кольцо, причем в орто- или пара-положение, например:
|
|
Кроме того, в отсутствии катализатора, но при нагревании или на свету происходит замещение водорода в боковой цепи, а не в кольце:
Нитрование.
При действии на бензол нитрующей смесью: смесью концентрированной азотной и концентрированной серной кислоты при нагревании, водород кольца замещается на нитрогруппу:
См. опыт:
https://youtu.be/WgrVnZSv4n0
Толуол нитруется легче, сразу образуется трехзамещенное производное – 2,4,6-тринитротолуол (он же 1-метил-2,4,6-тринитробензол, тротил, тол):
1-метил-2,4,6-тринитробензол
2,4,6-тринитротолуол
тротил, тол
Сульфирование.
При нагревании с олеумом бензол образует сульфопроизводное:
бензолсульфокислота
сульфобензол
4) Реакции Фриделя — Крафтса. Это реакции алкилирования и ацилирования ароматических соединений в присутствии катализаторов AlCl3, FeCl3, FeBr3, BF3, ZnCl2 (роль катализаторов – образование электрофильной частицы).
Алкилирование бензола – замещение водорода в бензольном кольце на углеводородный радикал – способ получения гомологов бензола. Алкилирование можно провести:
а) галогеналканами:
Например:
б) алкенами (в кислой среде):
в) спиртами (в присутствии концентрированной серной кислоты):
Ацилирование бензола – замещение водорода в бензольном кольце на т.н. ацильный остаток . Например, введение остатка уксусной кислоты называется ацетилированием. В качестве ацилирующих агентов используют галогенангидриды и ангидриды кислот.
Рассмотрим на примере получения ароматического кетона ацетофенона:
|
|
ацетофенон
метилфенилкетон
Производное ацетофенона – хлорацетофенон:
является слезоточивым веществом (компонент газа «Черемуха»).