Химические свойства аренов

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Физические свойства аренов

Бензол и его ближайшие гомологи - бесцветные жидкости со специфическим запахом. Ароматические углеводороды легче воды и в ней не растворяются, однако легко растворяются в органических растворителях - спирте, эфире, ацетоне.

Бензол и его гомологи сами являются хорошими растворителями для многих органических веществ. Все арены горят коптящим пламенем ввиду высокого содержания углерода в их молекулах.

Физические свойства некоторых аренов представлены в таблице

Бензол - легкокипящая (tкип = 80,1°С), бесцветная жидкость, не растворяется в воде

Бензол - яд, действует на почки, изменяет формулу крови (при длительном воздействии), может нарушать структуру хромосом.

Большинство ароматических углеводородов опасны для жизни, токсичны.

2. Получение аренов (бензола и его гомологов)

Лабораторные методы:

1. Сплавление солей бензойной кислоты с твёрдыми щелочами

C6H5-COONa + NaOH t > C6H6 + Na2CO3

бензоат натрия

2. Реакция Вюрца-Фиттинга: (здесь Г - галоген)

С6H5-Г + 2Na + R-Г > C6H5-R + 2NaГ

С6H5-Cl + 2Na + CH3-Cl > C6H5-CH3 + 2NaCl

бензол гомолог соль ацетилен

В промышленности выделяют:

- из нефти и угля методом фракционной перегонки, риформингом;

- из каменноугольной смолы и коксового газа

1. Дегидроциклизацией алканов с числом атомов углерода больше 6:

C6H14 t, kat> C6H6 + 4H2

2. Тримеризация ацетилена (только для бензола) - р. Зелинского:

3С2H2 600°C, акт. уголь > C6H6

3. Дегидрированием циклогексана и его гомологов

Советский академик Николай Дмитриевич Зелинский установил, что бензол образуется из циклогексана (дегидрирование циклоалканов

C6H12 t, kat> C6H6 + 3H2

C6H11-CH3 t, kat> C6H5-CH3 + 3H2

метилциклогексан толуол

4. Алкилирование бензола (получение гомологов бензола) - р Фриделя-Крафтса.

C6H6 + C2H5-Cl t, AlCl3> C6H5-C2H5 + HCl

хлорэтан этилбензол

4. Химические свойства аренов

I. РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ

1. Горение (коптящее пламя):

2C6H6 + 15O2 t > 12CO2 + 6H2O + Q

2. Бензол при обычных условиях не обесцвечивает бромную воду и водный раствор марганцовки

3. Гомологи бензола окисляются перманганатом калия (обесцвечивают марганцовку):

А) в кислой среде до бензойной кислоты

При действии на гомологи бензола перманганата калия и других сильных окислителей боковые цепи окисляются. Какой бы сложной ни была цепь заместителя, она разрушается, за исключением a -атома углерода, который окисляется в карбоксильную группу.

Гомологи бензола с одной боковой цепью дают бензойную кислоту:

Гомологи, содержащие две боковые цепи, дают двухосновные кислоты:

5C6H5-C2H5 + 12KMnO4 + 18H2SO4 > 5C6H5COOH + 5CO2 + 6K2SO4 + 12MnSO4+28H2O

5C6H5-CH3 + 6KMnO4 + 9H2SO4 > 5C6H5COOH + 3K2SO4 + 6MnSO4 +14H2O

Упрощённо:

C6H5-CH3 + 3O KMnO4 > C6H5COOH + H2O

Б) в нейтральной и слабощелочной до солей бензойной кислоты

C6H5-CH3 + 2KMnO4 > C6H5COOК + KОН + 2MnO2 + H2O

II.РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ (труднее, чем у алкенов)

1. Галогенирование

C6H6 +3Cl2 hн > C6H6Cl6 (гексахлорциклогексан - гексахлоран)

2. Гидрирование

C6H6 + 3H2 t,Pt или Ni > C6H12 (циклогексан)

3. Полимеризация

III. РЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕНИЯ - ионный механизм (легче, чем у алканов)

1. Галогенирование

a) бензола

C6H6 + Cl2 AlCl3> C6H5-Cl + HCl (хлорбензол)

C6H6 + 6Cl2 t ,AlCl3> C6Cl6 + 6HCl (гексахлорбензол)

C6H6 + Br2 t,FeCl3> C6H5-Br + HBr (бромбензол)

б) гомологов бензола при облучении или нагревании

По химическим свойствам алкильные радикалы подобны алканам. Атомы водорода в них замещаются на галоген по свободно-радикальному механизму. Поэтому в отсутствие катализатора при нагревании или УФ-облучении идет радикальная реакция замещения в боковой цепи. Влияние бензольного кольца на алкильные заместители приводит к тому, что замещается всегда атом водорода у атома углерода, непосредственно связанного с бензольным кольцом (a -атома углерода).

1) C6H5-CH3 + Cl2 hн > C6H5-CH2-Cl + HCl

2)

в) гомологов бензола в присутствии катализатора

C6H5-CH3 + Cl2 AlCl3> (смесь орта, пара производных) + HCl

2. Нитрование (с азотной кислотой)

C6H6 + HO-NO2 t, H2SO4> C6H5-NO2 + H2O

нитробензол - запах миндаля!

C6H5-CH3 + 3HO-NO2 t, H2SO4> СH3-C6H2(NO2)3 + 3H2O

2,4,6-тринитротолуол (тол, тротил)

Литература

1. Дж. Марч. Органическая Химия. Реакции, механизмы и структура. М.: «Мир», 1987.

2.Керри Ф., Сандберг Р. Углубленный курс органической химии. М.: «Химия», 1981.

3. Шабаров Ю.С. Органическая химия. М.: «Химия», 1994. Т.1,2.

4. Зык Н.В., Белоглазкина Е.К. Ароматичность и ароматические углеводороды. М.: «КолосС»,2005

5. Терней А. Современная органическая химия. М.: Мир, 1981. Т.1,2.

6. И.И. Грандберг. Органическая химия. М.: «Высшая школа»,1980.

Размещено на Allbest.ru