SlideShare uma empresa Scribd logo
1 de 73
КЛАССИФИКАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ
                                        СОЕДИНЕНИЙ


                                                УГЛЕВОДОРОДЫ


                 АЛИФАТИЧЕСКИЕ                             АРОМАТИЧЕСКИЕ


                      АЛКАНЫ                      АЛКЕНЫ      АЛКИНЫ


                                                   ЦИКЛИЧЕСКИЕ
                                                   АЛИФАТИЧЕСКИЕ




http://arkadiyzaharov.ru/studentu/chto-delat-
studentam/organicheskaya-ximiya/
Циклические алифатические
              углеводороды


       СH2
                   или
СH2          СH2
                            Циклопропан


H2 C         CH2
                   или
 H2C         CH2
                            Циклобутан
ИЗОМЕРИЯ. НОМЕНКЛАТУРА

                                СH3           С2 H 5




Циклопентан           Метилцикло-         этилциклопропан
                         бутан

      H3 C                                CH3 CH3


                CH3
   транс-1,2-диметил-               1,1-диметилцикло-
     циклопропан                          пропан
ТЕОРИЯ БАЙЕРА (1885г)
Напряжение связей в циклопропане и циклобутане

 С    ↑ ↑ ↑ ↑                          C       109,50


        sp3




     109,5°- 60°                    109,5°- 90°
α=                 = 24,75°    α=          2            = 9,75°
         2
ПОЛУЧЕНИЕ АЛИЦИКЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Алициклические соединения различных классов можно
получить из соединений жирного или ароматического
рядов или из других алициклических соединений
 1. Дегидрогалогенирование вицинальных дигалогено-
    производных с помощью цинка:
          СН2−Br                    СН2
    Н2С            + Zn      Н2С           + ZnBr2
          СН2−Br                    СН2

 2. Взаимодействие дигалогенпроизводных с натрий-
  малоновым эфиром. Этим способом можно получать
  соединения с 3-6-членными циклами:
    СН2−Br                                СН2
                           RONa
             + Н2С(OOR)2           Н2С          + 2NaBr
    СН2−Br                                СН2
ПОЛУЧЕНИЕ АЛИЦИКЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

3. Декарбоксилирование двухосновных кислот и их
   солей. Этот метод применим для получения
   соединений с 5, 6 и более членами в цикле:

  СН2−СН2−СО−О              СН2−СН2
                   Ва             СО    + ВаСО3
  СН2−СН2−СО−О              СН2−СН2

4. Для получения соединений с 6-членными циклами
   используется гидрирование соответствующих арома-
   тических соединений:

                  3Н2, Ni
                  100-150 оС
        бензол                 циклогексан
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛИЦИКЛИЧЕСКИХ
                СОЕДИНЕНИЙ
Циклические соединения обычно имеют более
высокую температуру кипения и плавления и
большую плотность по сравнению с аналогично
построенными соединениями алифатического ряда с
тем же чисдом углеродных атомов:
                                   СH2
   СН3−СН2−СН3               СH2         СH2
  Т. кип. - 42,2 оС         Т. кип. - 33 оС

                            H2 C     CH2
 СН3−СН2− СН2 − СН3
   Т. кип. - 0,5 оС         H2 C     CH2
                            Т. кип. 13 оС
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦИКЛОАЛКАНОВ

Реакционная сильно зависит от размера цикла. Из
малых и средних циклов наименее устойчивы
трехчленные и наиболее устойчивы пяти- и шести-
членные циклы:
             СH2                     Pd
1.                        + H2            СН3−СН2−СН3
       СH2         СH2

     H2 C     CH2
2.                                Pd
     H2 C         CH2 +    H2
                                 300 оC
                                          СН3−СН2−СН2−СН2−СН3
            CH2
                                Pd
3.                                                 + 3Н2
                            300 оС
        циклогексан                       бензол
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦИКЛОАЛКАНОВ

4. Циклопропан и его гомологи реагируют с галогено-
   водородами с разрывом цикла:
          СH2
                      + HBr         СН3−СН2−СНBr−R
   R−СH         СH2
 Реакция проходит в соответствии с правилом Марков-
 никова. Циклопарафины с большим числом атомов
 углерода в цикле с галогеноводородами не реагируют
5. Окисление. При действии сильных окислителей
   циклоалканы образуют (с разрывом цикла) двух-
   основные кислоты:
               СН2
           Н2С   СН2          [O]
                                     HOOС−(СH2)4−COOH
           Н2С    СН2                  Адипиновая кислота
               СН2
КЛАССИФИКАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

     Органические      Соединения с открытой
      соединения         цепью углеродных
                              атомов
                          (алифатические)

     Циклические        Гетероциклические


   Карбоциклические    Алициклический ряд



    Ароматический      1. Соединения, содержащие одно
         ряд           или несколько бензольных колец
                       (формальный признак)

2. Соединения, имеющие необычайно низкую энергию
невозбужденного состояния, обусловленную делокализацией
π-электронов (термодинамический признак)
БЕНЗОЛ
C6H6 – эмпирическая (молекулярная)
                                                             H
формула
      H                                                      C
      C                                              H   C        C     H
H C               C H
                                  или                H   C        C     H
H C               C H
                                                             C
      C                                                               III
      H           Структура Кекуле (1965г)                  H
                                                     Структура Дьюара
                  H
                  C
  H       C               C        CH2     CH3-C≡C-C≡C-CH3 (IV)

              C       C            II      CH2=CH-C≡C-CH=CH2 (V)
      H                       H
ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ БЕНЗОЛА.


 2s       2p                 1200          120
                                           0
                                                               C

                   sp2              1200
                                               H           H

                                                   C   C
               σ
          C          C
                                     H         C           C       H
      C                  C

          C          C                             C   C

                                               H           H
σ- связи и отдельные π –
электронные облака (вид              Перекрывание π – электронных
сбоку)                               облаков (вид сверху)
ДЕЛОКАЛИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОНОВ И АРОМАТИЧНОСТЬ




 Критерии ароматичности: I Химический критерий:
1. Легкость образования в самых различных реакциях
2. Устойчивость к действию окислителей
3. Трудное протекание реакций присоединения по кратным связям
4. Легкость замещения водорода различными группами в реакциях
   электрофильного замещения (нитрования, галогенирования, суль-
   фирования, алкилирования, ацилирования и т. д.)

      II. Квантовохимический критерий ароматичности:
  Наличие в замкнутой циклической циклической системе 4n+2 π-
  электронов, где n имеет значения 0,1, 2, 3 и т. д. (правило Хюккеля)
УСТОЙЧИВОСТЬ БЕНЗОЛА. ЭНЕРГИЯ РЕЗОНАНСА


                  H2/Pt
                                  + 120 кДж/моль


    циклогексен           циклогексан

                  H2/Pt
                                   + 360 кДж/моль


   циклогексатриен -1,3,5

                  H2/Pt
                                   + 210 кДж/моль



ЭНЕРГИЯ РЕЗОНАНСА БЕНЗОЛА:       360 – 210 = 150    кДж/моль
К ВОПРОСУ О СТРОЕНИИ БЕНЗОЛА: ТЕОРИЯ РЕЗОНАНСА
            Не существуют изомеры вида:
                    СН3                 СН3
                          и
                    СН3                 СН3

Три случая образования гибридов. Биологическая аналогия:
 1. И родители и гибрид реально существуют:
             Мул = Лошадь       Осёл
 2. Гибрид – плод воображения, родители существуют реально:
             Минотавр = Бык          Человек
                Кентавр = Лошадь
          Человек
  3. Гибрид реальность, «родители» - плод воображения:
ИЗОМЕРИЯ МОНО-, ДИ- И ПОЛИЗАМЕЩЕННЫХ БЕНЗОЛА

      х                   х               х                        х
                                  х
1             2
                                                   х
                                                                   х
                  х                                            х
     х
                          х       х       х                                х
          х
                                                  5
3
                                                      х                    х
          х
                  х                   х                        х
     х                                                                 х
                      х               х
                              х               х            х                   х
          х
4                                                      6
          х   х                                            х                   х
                                  х           х
     х                                                                 х
                      х
НОМЕНКЛАТУРА МОНОЗАМЕЩЕННЫХ БЕНЗОЛОВ

    Cl           CH2CH3        NO2            C(CH3)3




хлорбензол   этилбензол   нитробензол   трет-бутилбензол

    СН3          NН2          OН             OСН3




 толуол       анилин        фенол          анизол
НОМЕНКЛАТУРА ДИЗАМЕЩЕННЫХ БЕНЗОЛОВ

      X              X             X

           Y


                           Y
 орто-изомер     мета-изомер       Y пара - изомер


                      Cl               Cl
      Cl
           Br



                           Br
                                       Br
о-бромхлорбензол м-бромхлорбензол п-бромхлорбензол
НОМЕНКЛАТУРА. ПРИМЕРЫ
                           Br                  Br
      Br
            OCH3



                                  OCH3
                      M-броманизол
                                               OCH3
о-броманизол
                                          n-броманизол

                                               Сl
  1   2
HOCH2CH2                  НО               СН2-СН-СН3


      2-фенилэтанол             4-(2-хлорпропил)фенол
НАЗВАНИЯ РАДИКАЛОВ:
                                             СН3

                            CH2


 фенил           бензил              орто-толил




                            СН3

СН3
               пара-толил         орто-фенилен
мета-толил
НОМЕНКЛАТУРА
    ПОЛИЗАМЕЩЕННЫХ ПРОИЗВОДНЫХ БЕНЗОЛА

        CH3                 OH                    Br
                                   NO2                  OH



  H3C         CH3                           Br          Br

1,3,5 –триметилбензол    NO2        2,4,6 –трибромфенол
      (мезитилен)   2,4–динитрофенол

         СH3
                NO2

                                           Br          Cl
                                                 СH3
                    2,4-динитро-
          NO2                            2-бром-6-хлортолуол
                       толуол
ПОЛУЧЕНИЕ БЕНЗОЛА И АРОМАТИЧЕСКИХ
              УГЛЕВДОРОДОВ (АУ)
Основным источником АУ являются нефть и каменноугольная
смола. В лаборатории АУ обычно получают из других более
доступных в чистом виде соединений ароматического,
алифатического или алициклического рядов:
  1. Дегидроциклизация алканов:
            СН3                             СН3

          СН                              СН
      Н2С   СН3                        НС   СН
                        С2O3 и др.
                                       НС     СН   + 3Н2
      Н2С                  t0
              СН3
            СН                              СН

            СН3                             СН3
    2,5-диметилгексан                n- диметилбензол
2. Дегидрирование циклоалканов:
      СН2                          СН
  Н2С   СН3                     НС   СН
                  Pd
  Н2С                           НС    СН   + 3Н2
          СН3     300 C0

        СН2                          СН

3. По реакции Вюрца-Фиттига:
С6Н5Br + BrC2H5 + 2Na           C6H5─C2H5 + 2NaBr :

4. По реакции Фриделя-Крафтса:
                   AlCl3
С6Н5Cl + C2H5Cl            C6H5−C2H5 + HCl :

5. Восстановление ароматич. кетонов по Клеменсену:
                  Zn(Hg)
С6Н5−CO−CH3                  C6H5−CH2CH3 + HCl :
                   НCl
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АРОМАТИЧЕСКИХ
          УГЛЕВОДОРОДОВ

АУ − обычно жидкости и реже твердые вещества − обла-
дают сильным специфическим запахом; почти не раство-
римы в воде.
Температура кипения бензола (80,1 0С) выше температуры
кипения гексана (68,8 0С). Изомеры с несколькими радикала-
ми кипят при более высокой температуре, чем изомеры с
одним большим радикалом.
Орто-изомеры обычно кипят при более высокой, а плавятся
при более низкой температуре.
Изомеры с разветвленной цепью кипят при более низкой
температуре, чем имеющие неразветвленный радикал
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АУ НА ПРИМЕРЕ
               БЕНЗОЛА

 Изучение хим. свойств бензола показало, что
 для этого соединения характерны две
 отличительные черты:

Во-первых: Он мало реакционоспособен и медленно
взаимодействует с теми реагентами, с которыми
алкены реагируют очень быстро.

Во-вторых:   Типичными     реакциями      бензола
являются реакции замещения, тогда как для алкенов
типичны реакции присоединения.
СРАВНЕНИЕ СВОЙСТВ БЕНЗОЛА И ЭТИЛЕНА

1.    Бензол реагирует с бромом только в
     присутствии катализаторов (AlCl3, FeBr3 и др)
     и происходит замещение, тогда как в случае
     алкенов происходит присоединение, даже в
     отсутствие катализатора.

              Н                       Br
                       FeBr3
               + Br2                   + НBr


       СН2 = СН2 + Br2          СН2 − СН2

                                Br    Br
СРАВНЕНИЕ СВОЙСТВ БЕНЗОЛА И ЭТИЛЕНА
                   (продолжение)


2. Бензол трудно окисляется разбавленным
   водным раствором KMnO4, тогда как алкены
   окисляются очень быстро.

3. Бензол гидрируется с трудом, в то время как
   алкены гидрируются гораздо легче.


                        Рt
            + Н2                                 + НBr
                    25 0С, 25 час.
                         Pt
  СН2 = СН2 + Н2                     СН3 − СН3
                     25 0С, 1 час.
Электрофильное замещение в ароматическом ряду
                   (примеры реакций)
   Обозначения: Ar = Арил (любая ароматическая группа, в
     которой заместитель связан непосредственно с
     атомом углерода кольца). В простейшем случае Ar =
     -C6H5 (фенил)

  1. Нитрование (замещение H на NO2):
                       [H2SO4]
     Ar-H + HONO2                   Ar- NO2 + H2O
                                 нитросоединение

  2. Сульфирование (замещение H на SO3H):

                         [SO3]
    Ar-H + HOSO3H                    Ar- SO3H + H2O
                                    сульфокислота
Электрофильное замещение в ароматическом ряду
                 (примеры реакций)

  3. Галогенирование (замещение H на Cl, Br):
                       Fe
    Ar-H + Cl2(Br2)               Ar- Cl(Br) + HCl
                                   Хлористый
                                (бромистый) арил

  4. Алкилирование по Фриделю-Крафтсу:
                       AlCl3
        Ar-H + RCl                Ar- R + HCl
                                алкилбензол

  5. Ацилирование по Фриделю-Крафтсу :
                О       AlCl3         О
   Ar-H + R ̶ С                  R̶ С    + HCl
                Cl                    Cl
                                 ацилбензол
ЭЛЕКТРОФИЛЬНОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ В
           АРОМАТИЧЕСКОМ РЯДУ

МЕХАНИЗМ:
1я стадия (медленная) - атака электрофильной частицы (E+)
на π-электронную систему:
                                          H
               H
                   +   E+                 E
                                      +        σ-комплекс
               H                          H
                                              (карбкатион)

2я стадия (быстро) - отщепление Н+ и реароматизация:
               H                      Е
                            -
                        :Nu
               E                          +   NuH
           +
               H                      H
Промежуточный σ-комплекс является гибридом
               трех структур:

                    H                  H       +         H
                    E                  E                 E
           +                 +
                H
       I                          II           III
                        δ+
                                 H                   H

                                  E        +         E
               δ+            δ+

                        IV                 V

Используя структуру V механизм замещения можно представить так,
как показано на следующем слайде:
ЭЛЕКТРОФИЛЬНОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ В
          АРОМАТИЧЕСКОМ РЯДУ

МЕХАНИЗМ:
1я стадия (медленная) - атака электрофильной частицы (E+)
на π-электронную систему:
                                         H

                + E+              +      E
                                              σ-комплекс
                                             (карбкатион)

2я стадия (быстро) - стадия реароматизации:

                  H     :Nu-
            +                                E + NuH
                   E
ЭЛЕКТРОФИЛЬНОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ В АРОМАТИЧЕСКОМ РЯДУ
 И ЭЛЕТРОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ К АЛКЕНАМ:
             МЕХАНИЗМ: ОТЛИЧИЕ ВТОРЫХ СТАДИЙ !
                 δ+
                                     H
                                               : Nu-
     δ   +       +                                                      Е    + NuH
                                      E
                         δ   +

                                 Эта реакция происходит

                 δ+
                             H                                  H                    H
                                                                        H
    δ+       +                       + : Nu-                        +
                                 E                              E       Nu           E
                 δ   +
                                                            H
                                                       Nu
                                 Эта реакция не происходит.

Причина: энергия активации для отрыва протона меньше, чем
для присоединения нуклеофильной частицы (см. след. слайд)
МЕХАНИЗМ ЭЛЕКТРОФИЛЬНОГО ЗАМЕЩЕНИЯ В
           АРОМАТИЧЕСКОМ РЯДУ:
Конкуренция между присоединением нуклеофильной
частицы и отрывом протона в реакции карбокатиона

      эрегрия

           H        E

                +                            H
                                             E
                                             H
                                             Nu


                                                  E


                        координата реакции
ВЛИЯНИЕ ЗАМЕСТИТЕЛЕЙ НА РЕАКЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ
    И ОРИЕНТАЦИЮ В ЭЛЕКТРОФИЛЬНОМ ЗАМЕЩЕНИИ

 Существуют два подхода, объясняющих влияние
 заместителя в электрофильном замещении:

  1. Согласно одному из них в присутствии заместителя
 во-первых бензольное кольцо обогащается или
 обедняется электронной плотностью, в следствии чего
 изменяется    (увеличивается     или    уменьшается)
 реакционная способность кольца в целом;
     во-вторых в присутствии заместителя нарушается
 равномерное распределение электронной плотности, в
 результате чего изменяется относительная реакционная
 способность атомов углерода, одни атомы углерода в
 кольце становятся более реакционноспособными, другие
 – менее.
ВЛИЯНИЕ ЗАМЕСТИТЕЛЕЙ НА РЕАКЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ
   И ОРИЕНТАЦИЮ В ЭЛЕКТРОФИЛЬНОМ ЗАМЕЩЕНИИ И
            УСТОЙЧИВОСТЬ ϭ-КОМПЛЕКСА



   2. Согласно второму подходу (которому отдают
 предпочтение) решающим фактором, определяю-
 щим реакционную способность и ориентацию при
 электрофильном замещении, является влияние
 заместителя на устойчивость образующегося σ-
 комплекса.

   Предпочтительным будет то направление
   реакции, которому отвечает более устой-
   чивый ϭ-комплекс
Влияние природы заместителя на реакционную
способность бензольного кольца в реакции с HNO3
                 (опытные данные):
            CH3                          Cl




          толуол      бензол         хлорбензол
                    25 : 1 : 0,03

       Теория реакционной способности.

        H       E     H        E     H        E

            +             +              +

                               CH3            Cl
ЗАМЕСТИТЕЛИ 1-го и 2-го РОДА

Заместители 1-го рода; активирующие группы:
                          O
     -NH2, -OH, -OCH3, -NHCCH3, -C6H5, -CH3



Заместители 2-го рода; дезактивирующие группы:

  -N(CH3)3+, -NO2, -CN, -SO3H, -COOH, -C-R,
                                              O

        ГАЛОГЕНЫ: Заместители 1-го рода;
           но дезактивирующие группы:
                , -F -Cl, -Br, -J
ЭЛЕКТРОФИЛЬНОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ:ТЕОРИЯ ОРИЕНТАЦИИ

Промежуточный σ-комплекс является гибридом трех структур:

       H    E       H       E                 H       E
                                    H   E
                H               H
            +                       +             +
                        +
                        H
   Группа уже присоединившаяся к бензольному ядру, будет
   влиять на стабильность карбониевого иона в результате
   рассредоточения или концентрирования положительного
   заряда в зависимости от электронодонорной или
   электроноакцепторной природы этой группы. Из структуры
   σ-комплекса видно, что этот стабилизирующий или
   дестабилизирующий эффект будет особенно важным, если
   группа находится в орто- или пара- положении к атому
   углерода, который атакуется.
ТЕОРИЯ ОРИЕНТАЦИИ

 Активирующие группы:
                                CH3                      CH3                         CH3
                            δ   +
                                                H                                δ+
                                                    δ+          δ+
                                                E
                                    +                     +                          +
                                                                     H
                    δ   +
                                        δ+                               δ   +
                                                                                           δ+
                                                          δ+     E
                                                                                 H E
                            орто                         мета                    пара
Дезактивирующие группы:
                                NO2                      NO2                         NO2
                            δ   +
                                                H                                δ   +

                                                    δ+          δ+
                                                E
                                    +                     +                          +
                                                                     H
                    δ   +
                                        δ   +                            δ   +
                                                                                           δ+
                                                          δ+     E
                                                                                 H E
                            орто                         мета                    пара
Влияние заместителя I рода (электронодонорной
         группы) на устойчивость σ - комплекса
      CH3                 σ-комплекс при мета-атаке – гибрид 3х резо-
                          нансных структур, ни одна из которых не
                E+        дает значительного вклада в устойчивость
                          σ- комплекса
                          σ-комплекс при о- и n-атаке – гибрид 3х струк-
                          тур, одна из которых дает наибольший вклад
                                 CH3               CH3         CH3
орто-атака: CH3
                     H                     H             H            H
                                 +
            +        E                     E             E            E
                                               +                  +
                                       1                 2            3

                                  CH3              CH3         CH3
мета-атака: CH3
                                           4             5            6
                                     +         +
            +        H                     H
                                                         H            H
                      E                    E             E    +       E
Влияние заместителя II рода (электроноакцепторной
         группы) на устойчивость σ - комплекса
    - +
   O N          O        σ-комплексы при о- и п-атаке более дестаби-
                         лизированы, чем при м-атаке т.к. в одной из
                    E+   граничных структур положительные заряды
                         находятся рядом, она очень неустойчива её
                         вклад в резонансный гибрид незначителен
          NO2                NO2             NO2             NO2
о-атака
                    H               H               H              H
                             +
          +         E              E                 E                E
                                           +                      +

          NO2                    NO2               NO2       NO2
м-атака
                                   +           +
           +         H                 H                 H            H
                     E                 E                 E    +       E
NO2               NO2       NO2                     NO2            NO2
                        H                H                H                H
                                +
       E+               E                E                E
                  +                                                        E
      орто-                                     +                      +
      атака
                                    невыгодно
                  NO2           NO2                 NO2            NO2
                                                    +
   E+
                  +
   пара-                             +
   атака
              H    E        H       E                 E
                                                 H невыгодно   H       E
                  NO2           NO2               NO2              NO2

   E+                               +        +
мета-атака        +     H                H                H                H
                        E                E                E        +       E
Влияние уже имеющихся в ядре заместителей на
         электрофильное замещение.


    орто-, пара-ориентанты       мета-ориентанты

   Активирующие                  Дезактивирующие
   -OH                           -CN
   -NH2, -NHR, -NR2              -COOH
   -OR                           -COOR
   -NHC(O)R                      -CHO
   -алкил (-CH3, -C2H5 и т.п.)   -COR
   -арил (-C6H5, -C6H4-R и       -NO2
   др.)                          -N+R3
   Дезактивирующие               -SO3H
   -F, -Cl, -Br, -I              -SO2OR
Влияние уже имеющихся в ядре заместителей на
          электрофильное замещение.

орто-, пара-ориентанты           мета-ориентанты
   Активирующие                  Дезактивирующие

  -OH                                -CN
  -NH2, -NHR, -NR2                   -COOH
                                     -COOR
  -OR
                                     -CHO
  -NHC(O)R
                                     -COR
  -алкил (-CH3, -C2H5 и т.п.)
                                     -NO2
  -арил (-C6H5, -C6H4-R и др.)
                                     -N+R3
                                     -SO3H
  Дезактивирующие
  -F, -Cl, -Br, -I                   -SO2OR
ГАЛОГЕНИРОВАНИЕ
                                                          X
                              кислота
                       + X2   Льюиса
                                                          + HX

                                                ..                         ..
         3s                                   : Cl :                     : Cl :
                  3p              .. ..              ..                + - ..
                                                                   .. ..
 Al* …                          : Cl-Cl:       Al-Cl. :          : Cl-Cl- Al-Cl :
                                  .. ..              .             .. ..        ..
3s13p2                                        : Cl :                     : Cl :
                                                ..                         ..
                               Cl                      H
                              + -                       Cl             -
                        Cl-Cl- Al-Cl                          + AlCl4
                                                +
                               Cl
                                         σ-комплекс
                  H                              Cl
                   Cl
              +                - H+
                                                       хлорбензол
                         -
          H+ + AlCl4                  AlCl3 + HCl
НИТРОВАНИЕ
                                                    NO2
                          H2SO4
            +   HNO3                                    +   H2O


    +   O                       + +    O            -
H-O-N  - + H2SO4
                              H−O−N
                                - + HSO4
      O                       O Н
  + + O                   + -         +
H−O−N    -       H2O + [O=N-O
                          +
                                   O=N=O]
        O                   нитроний ион
  Н
                                    H
              O
                                               N+
            + N   +
                                           +
                                               σ-комплекс
                O
            H                                  NO2
            NO2
                       - H+
        +

   σ-комплекс                       нитробензол
АЛКИЛИРОВАНИЕ

                                                              R
                                AlCl3
                   + R-X                                       +   HX

                     X = Cl, Br, I

                         ..                              .+. -
Претварительный
                   - C - .X : + AlCl3
                           .
                                                     - C-X···AlCl3
                                                         ..
     этап:
                                                 +        -
        Например, H3C-X + AlCl3              H3C-X···AlCl3

                                                         H
                        +   -                            CH3       -
   1.             CH3-X-AlCl3                   +              + XAlCl3

                                                                       CH3
                                        2.      -H   +

                                                                       толуол
АЦИЛИРОВАНИЕ




                                                          =O
                                  O
суммарная                                  AlCl3          C-R
  реакция:             +    R-C                                 + НCl
                                  Cl

Предварит.    O                            +     -        +        -
  стадия: R-C   + AlCl3           R-C-Cl···AlCl3       R-C=O + AlCl4
                  Cl                   O
                                                     ацилий катион

                                                          H
                                 +
             1.                  C-R                      C-R
                                                      +




                                                          =O
                             =O




                                                          =O
                             H
                                                          C-R
             2.             C-R            -Н+
                       +
                            =O
Реакции алкильных групп, соединенных с
            бензольным кольцом.

1.Галогенирование боковых алкильных цепей:

                           X2, hν
                                            Замещение в боковой цепи
               R
                            X2, AlX3
                                            Замещение в кольце
              hν
  1)   X2              2 X·
                           H
                                                         .
  2)   X· +                C R                           C   R   + HX
                           R                             R
                   .                                         X
  3)               C   R          + X2                       C   R
                   R                                         R

  4)   2 X·                X2 ;          X = Cl, Br, I
ОКИСЛЕНИЕ БОКОВОЙ ЦЕПИ.

             H                                 O
                            -
                     MnO4 , H2O
  А.         С   R      -                      С OH
                     OH , t 0C
             R

             R                  -
                      MnO4 , H2O        Реакция не
  Б.         С   R                  -      идет
                       OH, t 0C
             R

Одновременно с алкильной боковой цепью
окисляется и такие функциональные группы:

         -С(O)H, -CH2OH, -C=C-, -C≡C-
ОКИСЛЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ БЕНЗОЛА
           (примеры)


CHO                        COOH                CH2OH

          -
      MnO4 , H2O                  MnO- , H2O
                                     4
          -                              -
       OH , t 0C                   OH , t 0C

CH3                        COOH                CH3

                    -          -
                 OH ,       MnO4 , H2O
              нагревание

                               CH=CH2


               H3C
1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕНЗОЛА


   H2    циклогесан            капролактам
                              HN-(CH2)5-C=O
                              адипиновая кислота
                              HOOC-(CH2)4-COOH
           Cl    Cl
   Cl2
         Cl           Cl   гексахлоран
           Cl    Cl


   Cl2   хлорбензол
                                         OH   фенол
                 Cl


                                    анилин
         нитробензол
  HNO3                               NH2
                 NO2
2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕНЗОЛА


                                   CHO      бензальдегид
          нитробензол
 CH3Cl
                 СH3                 NO2

                            NO2          CH3   тринитротолуол
                                     NO2

CH2=CH2    этилбензол
                СH2-СH3           СH2=СH3      стирол



CH3-CH=CH2      кумол                    OH     фенол
                   СH-СH3
                   СH3
                                  СH3-C-CH3 ацетон
                                     O
МНОГОЯДЕРНЫЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

1.Соединения с изолированными бензольными ядрами:

         3'   2'          2   3
                   1' 1                                 СH2
    4'                                4

         5'   6'      6           5
            Дифенил                               Дифенилметан
  (т. пл. 70°С, т. кип. 254°С)                    (т. пл. 26-27°С)



                      H*
                                              * - атом водорода очень
                      С                                подвижен


                                          Трифенилметан
                                           (т. пл. 92,5°С)
ДИФЕНИЛ
                (т. пл. 70°С, т. кип. 254°С)

Получение:
    1.Пиролиз
    бензола:
             2С6H6       H2    C6H5─C6H5

  2. Действие Na, Cu на бензол:

           2С6H5I + 2Na        C6H5─ C6H5 + 2NaI

  3. Действие бромистого таллия на C6H5MgBr:

     2С6H5MgBr + 2TlBr        C6H5- C6H5 + 2MgBr + 2Tl
ДИ- И ПОЛИФЕНИЛМЕТАНЫ. ПОЛУЧЕНИЕ


 I.
      1. CH2Cl2 + 2C6H6 AlCl3    C6H5-CH2-C6H5 + 2HCl


      2. CHCl3 + 3C6H6 AlCl3    (C6H5)2CH-C6H5 + 3HCl


      3. C6H5CH2Cl + C6H6 AlCl3 C6H5-CH2-C6H5

      4. C6H5CHCl2 + 2C6H6 AlCl3     (C6H5)3CH

II.
         1. CH2O + 2C6H6 H2SO4 C6H5-C6H5 + H2O

                                                 H2 O
2. (C6H5)2CO + C6H5MgBr         (C6H5)3COMgBr           (C6H5)3C-O H
Дифенил: строение; производные

                        2'   1'       1     2

                   3'                               3

                        4'   5'   5             4


           COOH NO2                       NO2 COOH



           NO2 COOH                       COOH NO2


           Zn                                   [H+]          –
C6H5NO2                 –NH–NH–                         H2N       NH2
          NaOH


               n,n′-диаминодифенил (бензидин)
          (для получения субстантивных красителей)
ПОЛИАРИЛМЕТАНЫ

        2′     1′         1   2                H*
   3′               СH2           3            С
        4′     5′         5   4

             ДИФЕНИЛМЕТАН
(т. пл. 26-27°С, запах апельсина)      ТРИФЕНИЛМЕТАН
                                           (т. пл. 92,5°С)
Свойства:

Это - твердые кристал. вещества. Они проявляют все
обычные свойства ароматических соединений. Специфи-
ческим их свойством является высокая подвижность
водородных атомов (или др. группировок), находящихся
между бензольными ядрами, что связано с высокой
устойчивостью возникающих промежуточных частиц
(радикалов, ионов).
ПОЛИАРИЛМЕТАНЫ: СВОЙСТВА
Ди- и трифенилметан легко окисляются до бензофенона и
трифенилкарбинола, соответственно. Водородный атом в
молекуле трифенилметана легко замещается на металлы,
галогены и др.:
                       [O]
     C6H5-CH2-C6H5         C6H5-CO-C6H5
     дифенилметан             бензофенон
                       (применяется в парфюмерии,
                        для получения красителей)


                                [О]
             (С6Н6)3С−Н                (С6Н6)3С−ОН
                                [Н]
        Na       Cl2     [H]          HCl   H2O

     (С6Н6)3С−Na             (С6Н6)3С−Cl
ТРИФЕНИЛМЕТАНОВЫЕ КРАСИТЕЛИ

Красители трифенилметанового ряда получают из
производных трифенилметана, содержащих в бензольных
кольцах NH2- или OH-группы. Наиболее простым из них
является малахитовый зеленый. Получают по схеме:

  С6H5CHO + 2С6H5N(CH3)2 ZnCl2       С6H5CH[С6H4N(CH3)2]2    PbO2
                             - H2O                           - HCl
                                      лейкосоединение

                   .. δ+      +                             ..
                   N(CH3)2                                  N(CH3)2
      δ+
                                         -
                                     HO
 С6H5–C                        Cl−         С6H5–C    OH
                   ..δ+              H +
                                                            ..
                   N(CH3)2                                  N(CH3)2

           краситель                      карбинольное основание
 окрашивает хлопок, шелк и                          (бесцветное)
   шерсть в зеленый цвет
ТРИФЕНИЛМЕТАНОВЫЕ КРАСИТЕЛИ
                   ФЕНОЛФТАЛЕИН

 Индикатор фенолфталеин получают конденсацией фтале-
 вого ангидрида с фенолом в присутствии концентри-
 рованной серной кислоты:
                                -                        -                  -
  HO               OH           O                O       O                  O


           С                -            С                         С
                   2OH                           2OH -
               O                                                       OH
                   2H   +
                                             -    2H +
           С                             СOO                       СOO−
       I   O                        II                       III

При подщелачивании лактона (I) образуется окрашенный в
малиновый цвет двухзарядный сопряженный анион (II). Увели-
чение концентрации щелочи ведет к образованию бесцветного
трехзарядного карбинольного основания (III). Подкисление ведет к
исходной бесцветной форме (I).
МНОГОЯДЕРНЫЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

2. Соединения с конденсированными бензольными ядрами.




      антрацен                                фенантрен

                       α              α
                           8      1
                 β 7                      2
                                              β



                 β 6                      3 β

                           5      4
                       α              α
                           нафталин
НАФТАЛИН
    РЕЗОНАНСНЫЕ СТРУКТУРЫ




I          II          III


                  IV
Синтез Хеуорса
(синтез производных нафталина циклизацией)

                 O              HO       O
     СH2 С            AlCl3          С          Zn (Hg), HCl
 +               O
     СH2 С                                     восстановление
                 O                   С         по Клемменсену
                                         O

       HO        O                            O
             С             HF
                                                      Zn (Hg)
                     ацилирование
                                                       HCl
                     Фр.-Крафтсу.
        СH2
                                         α-тетралон

                     Pd, t

       тетралин               нафталин
Синтез Хеуорса. ОПИСАНИЕ СТАДИЙ

 Стадии:

  1. Ацилирование по Фриделю-Крафтсу
  2. Восстановление по Клемменсену
  3. Циклизация: ацилирование по Фриделю-Крафтсу
  4. Восстановление по Клемменсену
  5. Ароматизация: дегидрирование.
 Видоизменение
1. Во-первых, вместо бензола можно взять монозамещенный
   бензол
2. Во-вторых, промежуточный циклический кетон (α-тетралон)
   обрабатывают реактивом Гриньяра, чтобы ввести в α-
   положение R или Ar.
3. В-третьих, исходную кетокислоту в форме сложного эфира
   можно обработать реактивом Гриньяра и ввести R- или Ar-
   группу в α-положение.
1. Окисление нафталина

                              O
             CrO3, CH3COOH
                 25°C

                              O 1,4-нафтохинон
                              O
                O 2 / V 2O5   C
                 470°C          O
                              C
               фталевый
                              O
               ангидрид
2. Восстановление нафталина


             Na, C2H5OH
              кипячение
                            1,4-дигидронафталин

              Na, C5H11OH
              кипячение
                       1,2,3,4-тетрагидронафталин
                                 (тетралин)
                  H2
             катализатор

                               декалин
Электрофильное замещение
                                        NO2

  ‘       HNO3, H2SO4
                                                 1- нитронафталин
  k
                                   Br
                                                             Br
               Br2
         50%CH3COOH                          +
                           1-бромнафталин        2-бромнафталин
                                (99 %)                (1%)
                                    COCH3
                                                           COCH3
         CH3COCl, AlCl3
           CS2, -15o C                   +
                                                            (25%)
                                        COCH3
        CH3COCl, AlCl3                                2-ацето-
          C6H5NO2, 25o C                             нафталин
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

I. Синтезы с использованием ArN2+X-
          (c. 740), c. 748 (задачи).

  Приведите схемы синтеза из бензола
  или толуола следующих соединений:
     1. о-бромтолуол
     2. п- бромтолуол
     3. м-бромтолуол
     4. м-дибромбензол
     5. м-фторанилин
     6. м-иоднитробензол
     7. м-дифторбензол
     8. м-фториодбензол
     9. м-бромфенол
     10. 2,6-дибромтолуол
     11. 3,5-дибромнитробензол
     12. 1,2,3-трибромбензол
II. Эффект ориентации:
                         OH               OH
                                                 Br
             1.                  Br2


                         NO2              NO2
      OCH3                                             OCH3
2.                                 OCH3
                         O2N
                  NO2+
                                             +



           NO2                                               NO2
                                       NO2             NO2

3.   CH3            CH3                CH3                         CH3
                                             Br                          Br
           SO3             Br2                        H2O
                           AlCl3                  120°С

                    SO3H               SO3H
4. Укажите основной продукт(ы) следующих реакций:
              Br
                        AlCl3
               + Cl2             •••


               CH3
                                       AlCl3
                  + CH3CH2COCl                   •••


               C(CH3)
                        + I2    HNO3
               3
                                       •••


                                               FeBr3
               CH2              OCH3 + Br2             •••



               SO3H + NO2+BF4-                 •••
Заготовки
δ+           H                                   δ+
                        δ   +
                                 H
             E                               E
                                     E
                   δ+
                                δ+

                                         +

         H
     +
         E

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Класифікація антибактеріальних засобів
Класифікація антибактеріальних засобівКласифікація антибактеріальних засобів
Класифікація антибактеріальних засобів
Eugene Shorikov
 
Лекція "Запалення" 2 частина
Лекція "Запалення" 2 частинаЛекція "Запалення" 2 частина
Лекція "Запалення" 2 частина
patology210
 
Topic 11 microorganisms of soil, water and air
Topic 11 microorganisms of soil, water and airTopic 11 microorganisms of soil, water and air
Topic 11 microorganisms of soil, water and air
Viktor Stabnikov
 
Клінічна фармакологія в гастроентерології ІІ
Клінічна фармакологія  в гастроентерології ІІКлінічна фармакологія  в гастроентерології ІІ
Клінічна фармакологія в гастроентерології ІІ
Eugene Shorikov
 
Лекція 10. Гормональні препарати, їх синтетичні замінники та антагоністи.pdf
Лекція 10. Гормональні препарати, їх синтетичні замінники та антагоністи.pdfЛекція 10. Гормональні препарати, їх синтетичні замінники та антагоністи.pdf
Лекція 10. Гормональні препарати, їх синтетичні замінники та антагоністи.pdf
ssuser798f45
 
musik tradisional betawi
musik tradisional betawimusik tradisional betawi
musik tradisional betawi
Intan Sari
 

Mais procurados (20)

Кінетика.Каталіз
Кінетика.КаталізКінетика.Каталіз
Кінетика.Каталіз
 
патофізіологія білкового обміну
патофізіологія білкового обмінупатофізіологія білкового обміну
патофізіологія білкового обміну
 
кинетика I
кинетика Iкинетика I
кинетика I
 
лекц 10
лекц 10лекц 10
лекц 10
 
норм. микрофлора
норм. микрофлоранорм. микрофлора
норм. микрофлора
 
Класифікація антибактеріальних засобів
Класифікація антибактеріальних засобівКласифікація антибактеріальних засобів
Класифікація антибактеріальних засобів
 
хим равновесие
хим равновесиехим равновесие
хим равновесие
 
Лекція "Запалення" 2 частина
Лекція "Запалення" 2 частинаЛекція "Запалення" 2 частина
Лекція "Запалення" 2 частина
 
Lekcia3
Lekcia3Lekcia3
Lekcia3
 
герх
герхгерх
герх
 
Topic 11 microorganisms of soil, water and air
Topic 11 microorganisms of soil, water and airTopic 11 microorganisms of soil, water and air
Topic 11 microorganisms of soil, water and air
 
практична №2
практична №2практична №2
практична №2
 
Клінічна фармакологія в гастроентерології ІІ
Клінічна фармакологія  в гастроентерології ІІКлінічна фармакологія  в гастроентерології ІІ
Клінічна фармакологія в гастроентерології ІІ
 
анемії
анеміїанемії
анемії
 
Lex tmsl 01
Lex tmsl 01Lex tmsl 01
Lex tmsl 01
 
Лекція 10. Гормональні препарати, їх синтетичні замінники та антагоністи.pdf
Лекція 10. Гормональні препарати, їх синтетичні замінники та антагоністи.pdfЛекція 10. Гормональні препарати, їх синтетичні замінники та антагоністи.pdf
Лекція 10. Гормональні препарати, їх синтетичні замінники та антагоністи.pdf
 
Білки
БілкиБілки
Білки
 
Невідкладні стани.pptx
Невідкладні стани.pptxНевідкладні стани.pptx
Невідкладні стани.pptx
 
лекція 17
лекція 17лекція 17
лекція 17
 
musik tradisional betawi
musik tradisional betawimusik tradisional betawi
musik tradisional betawi
 

Destaque (9)

аром. кислоты
аром. кислотыаром. кислоты
аром. кислоты
 
аром.амины
аром.аминыаром.амины
аром.амины
 
фенолы
фенолыфенолы
фенолы
 
л (1-5). карб. кислоты(2) - показ
л (1-5). карб. кислоты(2) - показл (1-5). карб. кислоты(2) - показ
л (1-5). карб. кислоты(2) - показ
 
л 17. 5-гц. фтп
л 17. 5-гц. фтпл 17. 5-гц. фтп
л 17. 5-гц. фтп
 
идентификация на ионы
идентификация на ионыидентификация на ионы
идентификация на ионы
 
элементорг. соединения
элементорг. соединенияэлементорг. соединения
элементорг. соединения
 
л1. карб. кислоты(1) показ
л1. карб. кислоты(1)   показл1. карб. кислоты(1)   показ
л1. карб. кислоты(1) показ
 
л (21-22)аминокислоты
л (21-22)аминокислотыл (21-22)аминокислоты
л (21-22)аминокислоты
 

Semelhante a ау. бензол (2)

л. 13 15 (329) галогенопроизводные
л. 13 15 (329) галогенопроизводныел. 13 15 (329) галогенопроизводные
л. 13 15 (329) галогенопроизводные
Аркадий Захаров
 
Презентация урока
Презентация урокаПрезентация урока
Презентация урока
yrsula
 

Semelhante a ау. бензол (2) (20)

Алканы ч.2
Алканы ч.2Алканы ч.2
Алканы ч.2
 
л.8. алкены
л.8. алкеныл.8. алкены
л.8. алкены
 
Алкены
АлкеныАлкены
Алкены
 
л.8. алкены1
л.8. алкены1л.8. алкены1
л.8. алкены1
 
л.7. алканы 2
л.7. алканы 2л.7. алканы 2
л.7. алканы 2
 
л. 11 диеновые углеводороды
л. 11 диеновые углеводородыл. 11 диеновые углеводороды
л. 11 диеновые углеводороды
 
Алкины
АлкиныАлкины
Алкины
 
л. 20 21 альдегиды и кетоны
л. 20 21 альдегиды и кетоныл. 20 21 альдегиды и кетоны
л. 20 21 альдегиды и кетоны
 
Альдегиды и кетоны
Альдегиды и кетоныАльдегиды и кетоны
Альдегиды и кетоны
 
л. 13 15 (329) галогенопроизводные
л. 13 15 (329) галогенопроизводныел. 13 15 (329) галогенопроизводные
л. 13 15 (329) галогенопроизводные
 
комплексоны
комплексоныкомплексоны
комплексоны
 
Диеновые углеводороды
Диеновые углеводородыДиеновые углеводороды
Диеновые углеводороды
 
Галогенопроизводные
ГалогенопроизводныеГалогенопроизводные
Галогенопроизводные
 
л. 16 19 спирты эфиры- синтезы
л. 16 19 спирты  эфиры- синтезыл. 16 19 спирты  эфиры- синтезы
л. 16 19 спирты эфиры- синтезы
 
Reaviz альдегиды и кетоны2
Reaviz альдегиды и кетоны2Reaviz альдегиды и кетоны2
Reaviz альдегиды и кетоны2
 
л.3 номенклатура
л.3 номенклатурал.3 номенклатура
л.3 номенклатура
 
Презентация урока
Презентация урокаПрезентация урока
Презентация урока
 
Презентация: Взаимосвязь между механизмами и условиями проведения реакций
Презентация: Взаимосвязь между механизмами и условиями проведения реакцийПрезентация: Взаимосвязь между механизмами и условиями проведения реакций
Презентация: Взаимосвязь между механизмами и условиями проведения реакций
 
Нитросоединения
НитросоединенияНитросоединения
Нитросоединения
 
алкины
алкиныалкины
алкины
 

Mais de Аркадий Захаров

лекция 2 основные понятия и законы химии
лекция 2 основные понятия и законы химиилекция 2 основные понятия и законы химии
лекция 2 основные понятия и законы химии
Аркадий Захаров
 
лек. 17 гальванические элементы
лек. 17 гальванические элементылек. 17 гальванические элементы
лек. 17 гальванические элементы
Аркадий Захаров
 
лек. 16 17 электродные потенциалы
лек. 16 17 электродные потенциалылек. 16 17 электродные потенциалы
лек. 16 17 электродные потенциалы
Аркадий Захаров
 
лек. 15 теория кислот и оснований
лек. 15 теория кислот и основанийлек. 15 теория кислот и оснований
лек. 15 теория кислот и оснований
Аркадий Захаров
 
лек. 14 растворы электролитов
лек. 14 растворы электролитовлек. 14 растворы электролитов
лек. 14 растворы электролитов
Аркадий Захаров
 
лек. 10 энергетика хим. реакций
лек. 10 энергетика хим. реакцийлек. 10 энергетика хим. реакций
лек. 10 энергетика хим. реакций
Аркадий Захаров
 
лек. 9 полярн. ков. связи. типы кр
лек. 9 полярн. ков. связи. типы крлек. 9 полярн. ков. связи. типы кр
лек. 9 полярн. ков. связи. типы кр
Аркадий Захаров
 
лек. 8 гибриддизация. теория овэп
лек. 8 гибриддизация. теория овэплек. 8 гибриддизация. теория овэп
лек. 8 гибриддизация. теория овэп
Аркадий Захаров
 
лек. 6 периодичность свойств хэ
лек. 6 периодичность свойств хэлек. 6 периодичность свойств хэ
лек. 6 периодичность свойств хэ
Аркадий Захаров
 

Mais de Аркадий Захаров (20)

вводная лекция
вводная лекциявводная лекция
вводная лекция
 
пз (л.5) строение атома
пз (л.5) строение атомапз (л.5) строение атома
пз (л.5) строение атома
 
лекция 3 экв нт. определ м(r), a
лекция 3 экв нт. определ м(r), aлекция 3 экв нт. определ м(r), a
лекция 3 экв нт. определ м(r), a
 
лекция 2 основные понятия и законы химии
лекция 2 основные понятия и законы химиилекция 2 основные понятия и законы химии
лекция 2 основные понятия и законы химии
 
лекция 1
лекция 1лекция 1
лекция 1
 
лек. 17 гальванические элементы
лек. 17 гальванические элементылек. 17 гальванические элементы
лек. 17 гальванические элементы
 
лек. 16 17 электродные потенциалы
лек. 16 17 электродные потенциалылек. 16 17 электродные потенциалы
лек. 16 17 электродные потенциалы
 
лек. 16 овр. сэп
лек. 16 овр. сэплек. 16 овр. сэп
лек. 16 овр. сэп
 
лек. 15 теория кислот и оснований
лек. 15 теория кислот и основанийлек. 15 теория кислот и оснований
лек. 15 теория кислот и оснований
 
лек. 14 растворы электролитов
лек. 14 растворы электролитовлек. 14 растворы электролитов
лек. 14 растворы электролитов
 
лек. 13 растворы
лек. 13 растворылек. 13 растворы
лек. 13 растворы
 
лек. 12 хим. равновесие
лек. 12 хим. равновесиелек. 12 хим. равновесие
лек. 12 хим. равновесие
 
лек. 11 скорость реакции
лек. 11 скорость реакциилек. 11 скорость реакции
лек. 11 скорость реакции
 
лек. 10 энергетика хим. реакций
лек. 10 энергетика хим. реакцийлек. 10 энергетика хим. реакций
лек. 10 энергетика хим. реакций
 
лек. 9 полярн. ков. связи. типы кр
лек. 9 полярн. ков. связи. типы крлек. 9 полярн. ков. связи. типы кр
лек. 9 полярн. ков. связи. типы кр
 
лек. 8 гибриддизация. теория овэп
лек. 8 гибриддизация. теория овэплек. 8 гибриддизация. теория овэп
лек. 8 гибриддизация. теория овэп
 
лек. 7 хим. связь
лек. 7 хим. связьлек. 7 хим. связь
лек. 7 хим. связь
 
лек. 6 периодичность свойств хэ
лек. 6 периодичность свойств хэлек. 6 периодичность свойств хэ
лек. 6 периодичность свойств хэ
 
лек. 5 строение атома ч.2
лек. 5 строение атома ч.2лек. 5 строение атома ч.2
лек. 5 строение атома ч.2
 
лек. 4 строение атома ч.1
лек. 4 строение атома ч.1лек. 4 строение атома ч.1
лек. 4 строение атома ч.1
 

ау. бензол (2)

  • 1. КЛАССИФИКАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДЫ АЛИФАТИЧЕСКИЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ АЛКАНЫ АЛКЕНЫ АЛКИНЫ ЦИКЛИЧЕСКИЕ АЛИФАТИЧЕСКИЕ http://arkadiyzaharov.ru/studentu/chto-delat- studentam/organicheskaya-ximiya/
  • 2. Циклические алифатические углеводороды СH2 или СH2 СH2 Циклопропан H2 C CH2 или H2C CH2 Циклобутан
  • 3. ИЗОМЕРИЯ. НОМЕНКЛАТУРА СH3 С2 H 5 Циклопентан Метилцикло- этилциклопропан бутан H3 C CH3 CH3 CH3 транс-1,2-диметил- 1,1-диметилцикло- циклопропан пропан
  • 4. ТЕОРИЯ БАЙЕРА (1885г) Напряжение связей в циклопропане и циклобутане С ↑ ↑ ↑ ↑ C 109,50 sp3 109,5°- 60° 109,5°- 90° α= = 24,75° α= 2 = 9,75° 2
  • 5. ПОЛУЧЕНИЕ АЛИЦИКЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Алициклические соединения различных классов можно получить из соединений жирного или ароматического рядов или из других алициклических соединений 1. Дегидрогалогенирование вицинальных дигалогено- производных с помощью цинка: СН2−Br СН2 Н2С + Zn Н2С + ZnBr2 СН2−Br СН2 2. Взаимодействие дигалогенпроизводных с натрий- малоновым эфиром. Этим способом можно получать соединения с 3-6-членными циклами: СН2−Br СН2 RONa + Н2С(OOR)2 Н2С + 2NaBr СН2−Br СН2
  • 6. ПОЛУЧЕНИЕ АЛИЦИКЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 3. Декарбоксилирование двухосновных кислот и их солей. Этот метод применим для получения соединений с 5, 6 и более членами в цикле: СН2−СН2−СО−О СН2−СН2 Ва СО + ВаСО3 СН2−СН2−СО−О СН2−СН2 4. Для получения соединений с 6-членными циклами используется гидрирование соответствующих арома- тических соединений: 3Н2, Ni 100-150 оС бензол циклогексан
  • 7. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛИЦИКЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Циклические соединения обычно имеют более высокую температуру кипения и плавления и большую плотность по сравнению с аналогично построенными соединениями алифатического ряда с тем же чисдом углеродных атомов: СH2 СН3−СН2−СН3 СH2 СH2 Т. кип. - 42,2 оС Т. кип. - 33 оС H2 C CH2 СН3−СН2− СН2 − СН3 Т. кип. - 0,5 оС H2 C CH2 Т. кип. 13 оС
  • 8. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦИКЛОАЛКАНОВ Реакционная сильно зависит от размера цикла. Из малых и средних циклов наименее устойчивы трехчленные и наиболее устойчивы пяти- и шести- членные циклы: СH2 Pd 1. + H2 СН3−СН2−СН3 СH2 СH2 H2 C CH2 2. Pd H2 C CH2 + H2 300 оC СН3−СН2−СН2−СН2−СН3 CH2 Pd 3. + 3Н2 300 оС циклогексан бензол
  • 9. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦИКЛОАЛКАНОВ 4. Циклопропан и его гомологи реагируют с галогено- водородами с разрывом цикла: СH2 + HBr СН3−СН2−СНBr−R R−СH СH2 Реакция проходит в соответствии с правилом Марков- никова. Циклопарафины с большим числом атомов углерода в цикле с галогеноводородами не реагируют 5. Окисление. При действии сильных окислителей циклоалканы образуют (с разрывом цикла) двух- основные кислоты: СН2 Н2С СН2 [O] HOOС−(СH2)4−COOH Н2С СН2 Адипиновая кислота СН2
  • 10. КЛАССИФИКАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Органические Соединения с открытой соединения цепью углеродных атомов (алифатические) Циклические Гетероциклические Карбоциклические Алициклический ряд Ароматический 1. Соединения, содержащие одно ряд или несколько бензольных колец (формальный признак) 2. Соединения, имеющие необычайно низкую энергию невозбужденного состояния, обусловленную делокализацией π-электронов (термодинамический признак)
  • 11. БЕНЗОЛ C6H6 – эмпирическая (молекулярная) H формула H C C H C C H H C C H или H C C H H C C H C C III H Структура Кекуле (1965г) H Структура Дьюара H C H C C CH2 CH3-C≡C-C≡C-CH3 (IV) C C II CH2=CH-C≡C-CH=CH2 (V) H H
  • 12. ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ БЕНЗОЛА. 2s 2p 1200 120 0 C sp2 1200 H H C C σ C C H C C H C C C C C C H H σ- связи и отдельные π – электронные облака (вид Перекрывание π – электронных сбоку) облаков (вид сверху)
  • 13. ДЕЛОКАЛИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОНОВ И АРОМАТИЧНОСТЬ Критерии ароматичности: I Химический критерий: 1. Легкость образования в самых различных реакциях 2. Устойчивость к действию окислителей 3. Трудное протекание реакций присоединения по кратным связям 4. Легкость замещения водорода различными группами в реакциях электрофильного замещения (нитрования, галогенирования, суль- фирования, алкилирования, ацилирования и т. д.) II. Квантовохимический критерий ароматичности: Наличие в замкнутой циклической циклической системе 4n+2 π- электронов, где n имеет значения 0,1, 2, 3 и т. д. (правило Хюккеля)
  • 14. УСТОЙЧИВОСТЬ БЕНЗОЛА. ЭНЕРГИЯ РЕЗОНАНСА H2/Pt + 120 кДж/моль циклогексен циклогексан H2/Pt + 360 кДж/моль циклогексатриен -1,3,5 H2/Pt + 210 кДж/моль ЭНЕРГИЯ РЕЗОНАНСА БЕНЗОЛА: 360 – 210 = 150 кДж/моль
  • 15. К ВОПРОСУ О СТРОЕНИИ БЕНЗОЛА: ТЕОРИЯ РЕЗОНАНСА Не существуют изомеры вида: СН3 СН3 и СН3 СН3 Три случая образования гибридов. Биологическая аналогия: 1. И родители и гибрид реально существуют: Мул = Лошадь Осёл 2. Гибрид – плод воображения, родители существуют реально: Минотавр = Бык Человек Кентавр = Лошадь Человек 3. Гибрид реальность, «родители» - плод воображения:
  • 16. ИЗОМЕРИЯ МОНО-, ДИ- И ПОЛИЗАМЕЩЕННЫХ БЕНЗОЛА х х х х х 1 2 х х х х х х х х х х 5 3 х х х х х х х х х х х х х х х 4 6 х х х х х х х х х
  • 17. НОМЕНКЛАТУРА МОНОЗАМЕЩЕННЫХ БЕНЗОЛОВ Cl CH2CH3 NO2 C(CH3)3 хлорбензол этилбензол нитробензол трет-бутилбензол СН3 NН2 OН OСН3 толуол анилин фенол анизол
  • 18. НОМЕНКЛАТУРА ДИЗАМЕЩЕННЫХ БЕНЗОЛОВ X X X Y Y орто-изомер мета-изомер Y пара - изомер Cl Cl Cl Br Br Br о-бромхлорбензол м-бромхлорбензол п-бромхлорбензол
  • 19. НОМЕНКЛАТУРА. ПРИМЕРЫ Br Br Br OCH3 OCH3 M-броманизол OCH3 о-броманизол n-броманизол Сl 1 2 HOCH2CH2 НО СН2-СН-СН3 2-фенилэтанол 4-(2-хлорпропил)фенол
  • 20. НАЗВАНИЯ РАДИКАЛОВ: СН3 CH2 фенил бензил орто-толил СН3 СН3 пара-толил орто-фенилен мета-толил
  • 21. НОМЕНКЛАТУРА ПОЛИЗАМЕЩЕННЫХ ПРОИЗВОДНЫХ БЕНЗОЛА CH3 OH Br NO2 OH H3C CH3 Br Br 1,3,5 –триметилбензол NO2 2,4,6 –трибромфенол (мезитилен) 2,4–динитрофенол СH3 NO2 Br Cl СH3 2,4-динитро- NO2 2-бром-6-хлортолуол толуол
  • 22. ПОЛУЧЕНИЕ БЕНЗОЛА И АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВДОРОДОВ (АУ) Основным источником АУ являются нефть и каменноугольная смола. В лаборатории АУ обычно получают из других более доступных в чистом виде соединений ароматического, алифатического или алициклического рядов: 1. Дегидроциклизация алканов: СН3 СН3 СН СН Н2С СН3 НС СН С2O3 и др. НС СН + 3Н2 Н2С t0 СН3 СН СН СН3 СН3 2,5-диметилгексан n- диметилбензол
  • 23. 2. Дегидрирование циклоалканов: СН2 СН Н2С СН3 НС СН Pd Н2С НС СН + 3Н2 СН3 300 C0 СН2 СН 3. По реакции Вюрца-Фиттига: С6Н5Br + BrC2H5 + 2Na C6H5─C2H5 + 2NaBr : 4. По реакции Фриделя-Крафтса: AlCl3 С6Н5Cl + C2H5Cl C6H5−C2H5 + HCl : 5. Восстановление ароматич. кетонов по Клеменсену: Zn(Hg) С6Н5−CO−CH3 C6H5−CH2CH3 + HCl : НCl
  • 24. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ АУ − обычно жидкости и реже твердые вещества − обла- дают сильным специфическим запахом; почти не раство- римы в воде. Температура кипения бензола (80,1 0С) выше температуры кипения гексана (68,8 0С). Изомеры с несколькими радикала- ми кипят при более высокой температуре, чем изомеры с одним большим радикалом. Орто-изомеры обычно кипят при более высокой, а плавятся при более низкой температуре. Изомеры с разветвленной цепью кипят при более низкой температуре, чем имеющие неразветвленный радикал
  • 25. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АУ НА ПРИМЕРЕ БЕНЗОЛА Изучение хим. свойств бензола показало, что для этого соединения характерны две отличительные черты: Во-первых: Он мало реакционоспособен и медленно взаимодействует с теми реагентами, с которыми алкены реагируют очень быстро. Во-вторых: Типичными реакциями бензола являются реакции замещения, тогда как для алкенов типичны реакции присоединения.
  • 26. СРАВНЕНИЕ СВОЙСТВ БЕНЗОЛА И ЭТИЛЕНА 1. Бензол реагирует с бромом только в присутствии катализаторов (AlCl3, FeBr3 и др) и происходит замещение, тогда как в случае алкенов происходит присоединение, даже в отсутствие катализатора. Н Br FeBr3 + Br2 + НBr СН2 = СН2 + Br2 СН2 − СН2 Br Br
  • 27. СРАВНЕНИЕ СВОЙСТВ БЕНЗОЛА И ЭТИЛЕНА (продолжение) 2. Бензол трудно окисляется разбавленным водным раствором KMnO4, тогда как алкены окисляются очень быстро. 3. Бензол гидрируется с трудом, в то время как алкены гидрируются гораздо легче. Рt + Н2 + НBr 25 0С, 25 час. Pt СН2 = СН2 + Н2 СН3 − СН3 25 0С, 1 час.
  • 28. Электрофильное замещение в ароматическом ряду (примеры реакций) Обозначения: Ar = Арил (любая ароматическая группа, в которой заместитель связан непосредственно с атомом углерода кольца). В простейшем случае Ar = -C6H5 (фенил) 1. Нитрование (замещение H на NO2): [H2SO4] Ar-H + HONO2 Ar- NO2 + H2O нитросоединение 2. Сульфирование (замещение H на SO3H): [SO3] Ar-H + HOSO3H Ar- SO3H + H2O сульфокислота
  • 29. Электрофильное замещение в ароматическом ряду (примеры реакций) 3. Галогенирование (замещение H на Cl, Br): Fe Ar-H + Cl2(Br2) Ar- Cl(Br) + HCl Хлористый (бромистый) арил 4. Алкилирование по Фриделю-Крафтсу: AlCl3 Ar-H + RCl Ar- R + HCl алкилбензол 5. Ацилирование по Фриделю-Крафтсу : О AlCl3 О Ar-H + R ̶ С R̶ С + HCl Cl Cl ацилбензол
  • 30. ЭЛЕКТРОФИЛЬНОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ В АРОМАТИЧЕСКОМ РЯДУ МЕХАНИЗМ: 1я стадия (медленная) - атака электрофильной частицы (E+) на π-электронную систему: H H + E+ E + σ-комплекс H H (карбкатион) 2я стадия (быстро) - отщепление Н+ и реароматизация: H Е - :Nu E + NuH + H H
  • 31. Промежуточный σ-комплекс является гибридом трех структур: H H + H E E E + + H I II III δ+ H H E + E δ+ δ+ IV V Используя структуру V механизм замещения можно представить так, как показано на следующем слайде:
  • 32. ЭЛЕКТРОФИЛЬНОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ В АРОМАТИЧЕСКОМ РЯДУ МЕХАНИЗМ: 1я стадия (медленная) - атака электрофильной частицы (E+) на π-электронную систему: H + E+ + E σ-комплекс (карбкатион) 2я стадия (быстро) - стадия реароматизации: H :Nu- + E + NuH E
  • 33. ЭЛЕКТРОФИЛЬНОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ В АРОМАТИЧЕСКОМ РЯДУ И ЭЛЕТРОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ К АЛКЕНАМ: МЕХАНИЗМ: ОТЛИЧИЕ ВТОРЫХ СТАДИЙ ! δ+ H : Nu- δ + + Е + NuH E δ + Эта реакция происходит δ+ H H H H δ+ + + : Nu- + E E Nu E δ + H Nu Эта реакция не происходит. Причина: энергия активации для отрыва протона меньше, чем для присоединения нуклеофильной частицы (см. след. слайд)
  • 34. МЕХАНИЗМ ЭЛЕКТРОФИЛЬНОГО ЗАМЕЩЕНИЯ В АРОМАТИЧЕСКОМ РЯДУ: Конкуренция между присоединением нуклеофильной частицы и отрывом протона в реакции карбокатиона эрегрия H E + H E H Nu E координата реакции
  • 35. ВЛИЯНИЕ ЗАМЕСТИТЕЛЕЙ НА РЕАКЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ И ОРИЕНТАЦИЮ В ЭЛЕКТРОФИЛЬНОМ ЗАМЕЩЕНИИ Существуют два подхода, объясняющих влияние заместителя в электрофильном замещении: 1. Согласно одному из них в присутствии заместителя во-первых бензольное кольцо обогащается или обедняется электронной плотностью, в следствии чего изменяется (увеличивается или уменьшается) реакционная способность кольца в целом; во-вторых в присутствии заместителя нарушается равномерное распределение электронной плотности, в результате чего изменяется относительная реакционная способность атомов углерода, одни атомы углерода в кольце становятся более реакционноспособными, другие – менее.
  • 36. ВЛИЯНИЕ ЗАМЕСТИТЕЛЕЙ НА РЕАКЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ И ОРИЕНТАЦИЮ В ЭЛЕКТРОФИЛЬНОМ ЗАМЕЩЕНИИ И УСТОЙЧИВОСТЬ ϭ-КОМПЛЕКСА 2. Согласно второму подходу (которому отдают предпочтение) решающим фактором, определяю- щим реакционную способность и ориентацию при электрофильном замещении, является влияние заместителя на устойчивость образующегося σ- комплекса. Предпочтительным будет то направление реакции, которому отвечает более устой- чивый ϭ-комплекс
  • 37. Влияние природы заместителя на реакционную способность бензольного кольца в реакции с HNO3 (опытные данные): CH3 Cl толуол бензол хлорбензол 25 : 1 : 0,03 Теория реакционной способности. H E H E H E + + + CH3 Cl
  • 38. ЗАМЕСТИТЕЛИ 1-го и 2-го РОДА Заместители 1-го рода; активирующие группы: O -NH2, -OH, -OCH3, -NHCCH3, -C6H5, -CH3 Заместители 2-го рода; дезактивирующие группы: -N(CH3)3+, -NO2, -CN, -SO3H, -COOH, -C-R, O ГАЛОГЕНЫ: Заместители 1-го рода; но дезактивирующие группы: , -F -Cl, -Br, -J
  • 39. ЭЛЕКТРОФИЛЬНОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ:ТЕОРИЯ ОРИЕНТАЦИИ Промежуточный σ-комплекс является гибридом трех структур: H E H E H E H E H H + + + + H Группа уже присоединившаяся к бензольному ядру, будет влиять на стабильность карбониевого иона в результате рассредоточения или концентрирования положительного заряда в зависимости от электронодонорной или электроноакцепторной природы этой группы. Из структуры σ-комплекса видно, что этот стабилизирующий или дестабилизирующий эффект будет особенно важным, если группа находится в орто- или пара- положении к атому углерода, который атакуется.
  • 40. ТЕОРИЯ ОРИЕНТАЦИИ Активирующие группы: CH3 CH3 CH3 δ + H δ+ δ+ δ+ E + + + H δ + δ+ δ + δ+ δ+ E H E орто мета пара Дезактивирующие группы: NO2 NO2 NO2 δ + H δ + δ+ δ+ E + + + H δ + δ + δ + δ+ δ+ E H E орто мета пара
  • 41. Влияние заместителя I рода (электронодонорной группы) на устойчивость σ - комплекса CH3 σ-комплекс при мета-атаке – гибрид 3х резо- нансных структур, ни одна из которых не E+ дает значительного вклада в устойчивость σ- комплекса σ-комплекс при о- и n-атаке – гибрид 3х струк- тур, одна из которых дает наибольший вклад CH3 CH3 CH3 орто-атака: CH3 H H H H + + E E E E + + 1 2 3 CH3 CH3 CH3 мета-атака: CH3 4 5 6 + + + H H H H E E E + E
  • 42. Влияние заместителя II рода (электроноакцепторной группы) на устойчивость σ - комплекса - + O N O σ-комплексы при о- и п-атаке более дестаби- лизированы, чем при м-атаке т.к. в одной из E+ граничных структур положительные заряды находятся рядом, она очень неустойчива её вклад в резонансный гибрид незначителен NO2 NO2 NO2 NO2 о-атака H H H H + + E E E E + + NO2 NO2 NO2 NO2 м-атака + + + H H H H E E E + E
  • 43. NO2 NO2 NO2 NO2 NO2 H H H H + E+ E E E + E орто- + + атака невыгодно NO2 NO2 NO2 NO2 + E+ + пара- + атака H E H E E H невыгодно H E NO2 NO2 NO2 NO2 E+ + + мета-атака + H H H H E E E + E
  • 44. Влияние уже имеющихся в ядре заместителей на электрофильное замещение. орто-, пара-ориентанты мета-ориентанты Активирующие Дезактивирующие -OH -CN -NH2, -NHR, -NR2 -COOH -OR -COOR -NHC(O)R -CHO -алкил (-CH3, -C2H5 и т.п.) -COR -арил (-C6H5, -C6H4-R и -NO2 др.) -N+R3 Дезактивирующие -SO3H -F, -Cl, -Br, -I -SO2OR
  • 45. Влияние уже имеющихся в ядре заместителей на электрофильное замещение. орто-, пара-ориентанты мета-ориентанты Активирующие Дезактивирующие -OH -CN -NH2, -NHR, -NR2 -COOH -COOR -OR -CHO -NHC(O)R -COR -алкил (-CH3, -C2H5 и т.п.) -NO2 -арил (-C6H5, -C6H4-R и др.) -N+R3 -SO3H Дезактивирующие -F, -Cl, -Br, -I -SO2OR
  • 46. ГАЛОГЕНИРОВАНИЕ X кислота + X2 Льюиса + HX .. .. 3s : Cl : : Cl : 3p .. .. .. + - .. .. .. Al* … : Cl-Cl: Al-Cl. : : Cl-Cl- Al-Cl : .. .. . .. .. .. 3s13p2 : Cl : : Cl : .. .. Cl H + - Cl - Cl-Cl- Al-Cl + AlCl4 + Cl σ-комплекс H Cl Cl + - H+ хлорбензол - H+ + AlCl4 AlCl3 + HCl
  • 47. НИТРОВАНИЕ NO2 H2SO4 + HNO3 + H2O + O + + O - H-O-N - + H2SO4 H−O−N - + HSO4 O O Н + + O + - + H−O−N - H2O + [O=N-O + O=N=O] O нитроний ион Н H O N+ + N + + σ-комплекс O H NO2 NO2 - H+ + σ-комплекс нитробензол
  • 48. АЛКИЛИРОВАНИЕ R AlCl3 + R-X + HX X = Cl, Br, I .. .+. - Претварительный - C - .X : + AlCl3 . - C-X···AlCl3 .. этап: + - Например, H3C-X + AlCl3 H3C-X···AlCl3 H + - CH3 - 1. CH3-X-AlCl3 + + XAlCl3 CH3 2. -H + толуол
  • 49. АЦИЛИРОВАНИЕ =O O суммарная AlCl3 C-R реакция: + R-C + НCl Cl Предварит. O + - + - стадия: R-C + AlCl3 R-C-Cl···AlCl3 R-C=O + AlCl4 Cl O ацилий катион H + 1. C-R C-R + =O =O =O H C-R 2. C-R -Н+ + =O
  • 50. Реакции алкильных групп, соединенных с бензольным кольцом. 1.Галогенирование боковых алкильных цепей: X2, hν Замещение в боковой цепи R X2, AlX3 Замещение в кольце hν 1) X2 2 X· H . 2) X· + C R C R + HX R R . X 3) C R + X2 C R R R 4) 2 X· X2 ; X = Cl, Br, I
  • 51. ОКИСЛЕНИЕ БОКОВОЙ ЦЕПИ. H O - MnO4 , H2O А. С R - С OH OH , t 0C R R - MnO4 , H2O Реакция не Б. С R - идет OH, t 0C R Одновременно с алкильной боковой цепью окисляется и такие функциональные группы: -С(O)H, -CH2OH, -C=C-, -C≡C-
  • 52. ОКИСЛЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ БЕНЗОЛА (примеры) CHO COOH CH2OH - MnO4 , H2O MnO- , H2O 4 - - OH , t 0C OH , t 0C CH3 COOH CH3 - - OH , MnO4 , H2O нагревание CH=CH2 H3C
  • 53. 1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕНЗОЛА H2 циклогесан капролактам HN-(CH2)5-C=O адипиновая кислота HOOC-(CH2)4-COOH Cl Cl Cl2 Cl Cl гексахлоран Cl Cl Cl2 хлорбензол OH фенол Cl анилин нитробензол HNO3 NH2 NO2
  • 54. 2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕНЗОЛА CHO бензальдегид нитробензол CH3Cl СH3 NO2 NO2 CH3 тринитротолуол NO2 CH2=CH2 этилбензол СH2-СH3 СH2=СH3 стирол CH3-CH=CH2 кумол OH фенол СH-СH3 СH3 СH3-C-CH3 ацетон O
  • 55. МНОГОЯДЕРНЫЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ 1.Соединения с изолированными бензольными ядрами: 3' 2' 2 3 1' 1 СH2 4' 4 5' 6' 6 5 Дифенил Дифенилметан (т. пл. 70°С, т. кип. 254°С) (т. пл. 26-27°С) H* * - атом водорода очень С подвижен Трифенилметан (т. пл. 92,5°С)
  • 56. ДИФЕНИЛ (т. пл. 70°С, т. кип. 254°С) Получение: 1.Пиролиз бензола: 2С6H6 H2 C6H5─C6H5 2. Действие Na, Cu на бензол: 2С6H5I + 2Na C6H5─ C6H5 + 2NaI 3. Действие бромистого таллия на C6H5MgBr: 2С6H5MgBr + 2TlBr C6H5- C6H5 + 2MgBr + 2Tl
  • 57. ДИ- И ПОЛИФЕНИЛМЕТАНЫ. ПОЛУЧЕНИЕ I. 1. CH2Cl2 + 2C6H6 AlCl3 C6H5-CH2-C6H5 + 2HCl 2. CHCl3 + 3C6H6 AlCl3 (C6H5)2CH-C6H5 + 3HCl 3. C6H5CH2Cl + C6H6 AlCl3 C6H5-CH2-C6H5 4. C6H5CHCl2 + 2C6H6 AlCl3 (C6H5)3CH II. 1. CH2O + 2C6H6 H2SO4 C6H5-C6H5 + H2O H2 O 2. (C6H5)2CO + C6H5MgBr (C6H5)3COMgBr (C6H5)3C-O H
  • 58. Дифенил: строение; производные 2' 1' 1 2 3' 3 4' 5' 5 4 COOH NO2 NO2 COOH NO2 COOH COOH NO2 Zn [H+] – C6H5NO2 –NH–NH– H2N NH2 NaOH n,n′-диаминодифенил (бензидин) (для получения субстантивных красителей)
  • 59. ПОЛИАРИЛМЕТАНЫ 2′ 1′ 1 2 H* 3′ СH2 3 С 4′ 5′ 5 4 ДИФЕНИЛМЕТАН (т. пл. 26-27°С, запах апельсина) ТРИФЕНИЛМЕТАН (т. пл. 92,5°С) Свойства: Это - твердые кристал. вещества. Они проявляют все обычные свойства ароматических соединений. Специфи- ческим их свойством является высокая подвижность водородных атомов (или др. группировок), находящихся между бензольными ядрами, что связано с высокой устойчивостью возникающих промежуточных частиц (радикалов, ионов).
  • 60. ПОЛИАРИЛМЕТАНЫ: СВОЙСТВА Ди- и трифенилметан легко окисляются до бензофенона и трифенилкарбинола, соответственно. Водородный атом в молекуле трифенилметана легко замещается на металлы, галогены и др.: [O] C6H5-CH2-C6H5 C6H5-CO-C6H5 дифенилметан бензофенон (применяется в парфюмерии, для получения красителей) [О] (С6Н6)3С−Н (С6Н6)3С−ОН [Н] Na Cl2 [H] HCl H2O (С6Н6)3С−Na (С6Н6)3С−Cl
  • 61. ТРИФЕНИЛМЕТАНОВЫЕ КРАСИТЕЛИ Красители трифенилметанового ряда получают из производных трифенилметана, содержащих в бензольных кольцах NH2- или OH-группы. Наиболее простым из них является малахитовый зеленый. Получают по схеме: С6H5CHO + 2С6H5N(CH3)2 ZnCl2 С6H5CH[С6H4N(CH3)2]2 PbO2 - H2O - HCl лейкосоединение .. δ+ + .. N(CH3)2 N(CH3)2 δ+ - HO С6H5–C Cl− С6H5–C OH ..δ+ H + .. N(CH3)2 N(CH3)2 краситель карбинольное основание окрашивает хлопок, шелк и (бесцветное) шерсть в зеленый цвет
  • 62. ТРИФЕНИЛМЕТАНОВЫЕ КРАСИТЕЛИ ФЕНОЛФТАЛЕИН Индикатор фенолфталеин получают конденсацией фтале- вого ангидрида с фенолом в присутствии концентри- рованной серной кислоты: - - - HO OH O O O O С - С С 2OH 2OH - O OH 2H + - 2H + С СOO СOO− I O II III При подщелачивании лактона (I) образуется окрашенный в малиновый цвет двухзарядный сопряженный анион (II). Увели- чение концентрации щелочи ведет к образованию бесцветного трехзарядного карбинольного основания (III). Подкисление ведет к исходной бесцветной форме (I).
  • 63. МНОГОЯДЕРНЫЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ 2. Соединения с конденсированными бензольными ядрами. антрацен фенантрен α α 8 1 β 7 2 β β 6 3 β 5 4 α α нафталин
  • 64. НАФТАЛИН РЕЗОНАНСНЫЕ СТРУКТУРЫ I II III IV
  • 65. Синтез Хеуорса (синтез производных нафталина циклизацией) O HO O СH2 С AlCl3 С Zn (Hg), HCl + O СH2 С восстановление O С по Клемменсену O HO O O С HF Zn (Hg) ацилирование HCl Фр.-Крафтсу. СH2 α-тетралон Pd, t тетралин нафталин
  • 66. Синтез Хеуорса. ОПИСАНИЕ СТАДИЙ Стадии: 1. Ацилирование по Фриделю-Крафтсу 2. Восстановление по Клемменсену 3. Циклизация: ацилирование по Фриделю-Крафтсу 4. Восстановление по Клемменсену 5. Ароматизация: дегидрирование. Видоизменение 1. Во-первых, вместо бензола можно взять монозамещенный бензол 2. Во-вторых, промежуточный циклический кетон (α-тетралон) обрабатывают реактивом Гриньяра, чтобы ввести в α- положение R или Ar. 3. В-третьих, исходную кетокислоту в форме сложного эфира можно обработать реактивом Гриньяра и ввести R- или Ar- группу в α-положение.
  • 67. 1. Окисление нафталина O CrO3, CH3COOH 25°C O 1,4-нафтохинон O O 2 / V 2O5 C 470°C O C фталевый O ангидрид
  • 68. 2. Восстановление нафталина Na, C2H5OH кипячение 1,4-дигидронафталин Na, C5H11OH кипячение 1,2,3,4-тетрагидронафталин (тетралин) H2 катализатор декалин
  • 69. Электрофильное замещение NO2 ‘ HNO3, H2SO4 1- нитронафталин k Br Br Br2 50%CH3COOH + 1-бромнафталин 2-бромнафталин (99 %) (1%) COCH3 COCH3 CH3COCl, AlCl3 CS2, -15o C + (25%) COCH3 CH3COCl, AlCl3 2-ацето- C6H5NO2, 25o C нафталин
  • 70. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ I. Синтезы с использованием ArN2+X- (c. 740), c. 748 (задачи). Приведите схемы синтеза из бензола или толуола следующих соединений: 1. о-бромтолуол 2. п- бромтолуол 3. м-бромтолуол 4. м-дибромбензол 5. м-фторанилин 6. м-иоднитробензол 7. м-дифторбензол 8. м-фториодбензол 9. м-бромфенол 10. 2,6-дибромтолуол 11. 3,5-дибромнитробензол 12. 1,2,3-трибромбензол
  • 71. II. Эффект ориентации: OH OH Br 1. Br2 NO2 NO2 OCH3 OCH3 2. OCH3 O2N NO2+ + NO2 NO2 NO2 NO2 3. CH3 CH3 CH3 CH3 Br Br SO3 Br2 H2O AlCl3 120°С SO3H SO3H
  • 72. 4. Укажите основной продукт(ы) следующих реакций: Br AlCl3 + Cl2 ••• CH3 AlCl3 + CH3CH2COCl ••• C(CH3) + I2 HNO3 3 ••• FeBr3 CH2 OCH3 + Br2 ••• SO3H + NO2+BF4- •••
  • 73. Заготовки δ+ H δ+ δ + H E E E δ+ δ+ + H + E