"Ароматичні вуглеводні"

( Ароматичні ВВ)

Арени - це ВВ, молекули яких містять одно або декілька бензольних кілець

Наприклад:

             Бензол                       Антрацен                         Нафталін

АРЕНИ РЯДУ БЕНЗОЛУ (моноциклічні арени)

                                               С_nH_2n-6, n ≥ 6

Найпростіший представник бензол С₆Н₆.

Це ненасичені ВВ. В 1865 р. німецький хімік Кекуле А.Ф. запропонував циклічну формулу бензолу

               Циклогексатрієн 1,3,5

  Така структура молекули бензолу не пояснювала багато властивостей бензолу:

        1).Для бензолу характерні реакції заміщення, а не реакції приєднання, властиві ненасиченим ВВ. Реакції приєднання можливі, але проходять важче, чим для алкенів.

2).Бензол не вступає в реакції, що являються якісними на ненасичені ВВ (з  Br₂(H₂O)  і розчином КМnО₄).

Сучасна теорія для пояснення будови молекули С₆Н₆ використовує уяву про гібридизацію орбіталей атома карбону.

Атоми С в бензолі знаходяться в стані SP²-гібридизації. Кожний атом «С» утворює три зв’язки (два з атомами карбону і один з атомом Н). Всі    зв’язки знаходяться в одній площині:

Кожний атом С має один Р-електрон, котрий не бере участі в гібридизації. Негібридизовані Р орбіта лі атомів С знаходяться в площині перпендикулярній площині   зв’язків. Кожна Р орбіталь перекривається з сусідніми утворюючи єдину спряжену -систему.

Поєднання шести   зв'язків з єдиною  -системою – ароматичний зв'язок . 

Цикл із 6 атомів С, зв'язаних ароматичним зв’язком , називається бензольним кільцем, або бензольним ядром. 

Фізичні властивості бензолу – рідина б/б, tº пл. 5,5ºС, tº кип. 80 ºС, специфічний запах , не змішується з Н₂О, гарний розчинник, токсичний .

Хімічні властивості бензолу

Ароматичний зв'язок визначає хімічні властивості бензолу і інших ароматичних ВВ.

6- електронна система являється більш стійкою, чим звичайні двохелектронні -зв'язки.   Тому реакції приєднання менш характерні для ароматичних ВВ, чим для ненасичених ВВ. Найбільш характерні реакції заміщення:

І. Реакції заміщення

1. Реакції галогенування

              [H                                         Br

              + Вr ₂       ^FeBr₃             + HBr

                                                       бромбензол 

 2. Нітрування (сумішшу конц.НNO₃ i H₂SO₄) – нітруюча суміш

                            [Н                                                         NO₂

                 + HO]-NO₂   ^H₂^SO₄^(конц.)            +H₂O

                                                                         нітробензол

3.Сульфурування

                   [Н                                                       SO₃H

                + HO]SO₃H     tº                          + H₂O

                                                                   сульфобензол

4.Алкірування  /заміщення «Н» на алкільну групу/

         Н                                                       С₂Н₅                      

        + С₂Н₅ [-Cl         ^AlCl₃                 +HCl

                                                                                         етилбензол     

ІІ. Реакції приєднання

1.Гідрування              

+3Н₂                      ^Ni                    циклогексан 

             С₆Н₆                                 ^{150º-160 ºC}                           С₆Н₁₂

2. Приєднання хлору   

               + 3Cl₂           ^hυ             гексахлорциклогексан  /С₆Н₆Сl₆/

ІІІ. Реакції окислення

1. Горіння    2С₆Н₆ + 15О₂ = 12СО₂ + 6Н₂О
2. Неповне окиснення (КМnО₄ або K₂Cr₂O₇ в кислому середов.)

 Бензольне кільце стійке до дії окисників. Реакція не проходить.

Добування бензолу:

1. В промисловості:

1.     переробка нафти і вугілля;
2.     дегідрування циклогексана /Н.Д.Зелінський/

        Pt, Pol

                    300⁰                      + 3Н₂

          Циклогексан

3.     дегідроциклізація (ароматизація) гексана /Н.Д.Зелінський…/

СН₃ – СН₂ – СН₂ – СН₂ – СН₂ – СН₃   ³⁰⁰º^С       +4Н₂

                                                                                           Рt

4.     тримерізація ацетилена                                           

   3НС ≡ СН ^≈500 º^С        

                                                         С                       

2. В лабораторії:

 Сплавлення солей бензойної кислоти з лугами:

            О

            С-ОNa

                 +NaOH            ^tº             +Na₂CO₃

                              твердий

    Бензонат              

Натрія/твердий/

Застосування бензола:

                       Ліки                                                  Барвники

                         Полімери                                       Розчинники

                                               Отрутохімікати

Ізомерія і номенклатура гомологів бензола

Любий гомолог має вічний ланцюг, тобто алкільний R зв’язаний з бензольним кільцем /ядром/.

    Перший гомолог – бензольне ядро + метальний R:

     СН₃

    - метилбензол, толуол, фенілметан /так як С₆Н₅ – феніл.

Правила складання назв:

1. Перерахувати замісники в алфавітному порядку.
2. Позначити № атома «С» де міститься замісник.
3.  Можна позначати орто- (0) – 1,2 ;       пара- (n) – 1,4

  (в разі двох замісників)                                     мета- (м) – 1,3                  

Наприклад:            СН₃-СН₃

                              СН₃-СН₃          МЕТАІЗОПРОПІЛЕТИЛБЕНЗОЛ

                                                        СН₃