АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Механизм реакций электрофильного замещения

Читайте также:
  1. Cопоставление совокупных расходов и объемов производства. Крест Кейнса. Механизм достижения равновесного объёма произврдства
  2. I. Сестринский процесс при стенозе митрального отверстия: этиология, механизм нарушения кровообращения, клиника, уход за пациентом.
  3. II звено эпидемического процесса – механизм передачи возбудителей.
  4. III Механизмы психологического вампиризма и типы психологических вампиров
  5. IV. Механизмы и основные меры реализации государственной политики в области развития инновационной системы
  6. VI. Рыночный механизм. Структура рынка. Типы конкурентных рынков
  7. VI.НЕЙРОХИМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ПЛАСТИЧНОСТИ И ПАМЯТИ.
  8. XIV. ЭКОНОМИКО-ПРАВОВОЙ МЕХАНИЗМ
  9. А. Механизмы творчества с точки зрения З. Фрейда и его последователей
  10. Аграрная реформа 1861 г., ее механизм и особенности проведения в белорусских губерниях.
  11. Адгезивные системы. Механизм образования гибридного слоя,св-ва
  12. Аксиомы ординалистского подхода. Функция полезности и кривые безразличия потребителя. Свойства кривых безразличия. Предельная норма замещения

При взаимодействии с электрофильными реагентами бензол и его гомологи сначала образуют π-комплекс (комплекс с переносом заряда):

Этот комплекс, поглощая некоторое количество энергии, превращается в новую частицу – σ-комплекс:

В σ-комплексе положительный заряд распределен между пятью углеродными атомами, а шестой углеродный атом находится в состоянии sp3-гибридизации и в сопряженной системе не участвует. σ-комплекс – частицамалостабильная, таккак его образование связано с разрушением стабильной π-электронной системы бензола. Поэтому σ-комплекс легко превращается опять в стабильную систему, отщепляя, как правило, Н+, в результате чего образуется замещенный бензол:

– нитрование: бензол и его гомологи при взаимодействии со смесью азотной и серной кислот (нитрующей смесью) образуют нитросоединения:

NO2

Дальнейшее нитрование идет трудно;

– сульфирование:

– алкилирование: галогеналканы в присутствии кислот Льюиса (А1С13, FeCl3, SnCl4, TiCl4, BF3) реагируют с бензолом и его гомологами с образованием галогеноводорода и алкилзамещенных бензолов (реакция ФриделяКрафтса):

– гидрирование: бензол и его гомологи гидрируются с трудом при повышенной температуре, давлении, в присутствии катализаторов, например пористого никеля (никель Ренея):

– хлорирование: хлор присоединяется к бензолу при интенсивном освещении, лучше всего УФ-излучением (свободнорадикальный механизм):

– галогенирование боковой цепи: реакции в боковой цепи инициируются нагреванием, освещением, добавками веществ, генерирующих свободные радикалы:

– окисление: в присутствии солей металлов с переменной валентностью идет реакция с кислородом, при этом длинные боковые цепи постепенно укорачиваются и в итоге получаются ароматические кислоты – производные бензола, у которого один или несколько атомов водорода замещены карбоксильными группами (в случае моноалкилпроизводных образуется бензойная кислота):

На основании обобщения большого фактического материала несколько десятилетий назад учеными были сформулированы правила ориентации в бензольном ядре.

Положение электрофильного заместителя, вновь вступающего в бензольное кольцо, определяется характером уже имеющегося заместителя.

Различают два типа заместителей (ориентантов).

Ориентанты первого рода направляют последующее замещение в орто- и пара- положения (2, 4, 6), причем в большинстве случаев образуется смесь орто- и пара- изомеров. А мета- изомер в этих случаях не образуется вообще или образуется в ничтожном количестве.

К ориентантам первого рода принадлежат, например, - С1, - Вr, - I, - СН3, nH2n+1, -ОН, - SH, - ОСН3, - SCH3, - NH2. Это заместители насыщенного типа, в большинстве случаев не способные гидрироваться.

К ориентантам второго рода, направляющим замещение исключительно или почти исключительно в мета-положение, принадлежат - NO2, - CHO, - COR, - COOH, - CN, - SO3H, - N(CH3)2, то есть заместители, главным образом, ненасыщенного типа, способные гидрироваться.

При наличии в бензольном ядре двух заместителей ориентация может быть согласованной и несогласованной. Согласованная ориентация имеет место тогда, когда оба заместителя направляют последующие заместители в одни и те же положения (нитрование мета-кси-лола), несогласованная – в разные (нитрование ортодихлорбензола).

Заместители обладают разной ориентирующей силой. В слу­чае нахождения в бензольном ядре двух таких заместителей направление третьего определяет более сильный ориентант. Направляющее действие ориентантов первого рода убывает в следующем порядке:

- ОН > - NH2 > галогены > - СН3

Для ориентантов второго рода найден ряд:

- N(CH3)2 > - COOH > - SO3H > - NO2

Получение аренов:

– циклотримеризация алкинов:

Реакция осуществляется термически в присутствии концентрированной H2SO4 или металлических катализаторов (Cr, Co, Ni). Труднее всего реагирует ацетилен:

– дегидрирование циклоалканов:

– алкилирование бензола (реакция Ш. Фриделя – Дж. Kрафтсa).

Вопросы для самоконтроля

1 Дать определение ароматическим углеводородам. Вывести гомологический ряд ароматических углеводородов, записать общую формулу соединений данного ряда.

2 Объяснить строение бензола.

3 Рассмотреть изомерию, номенклатуру, (тривиальную, рациональную, систематическую) ароматических соединений и их производных.

4 Указать лабораторные и технические способы получения бензола и его производных, написать уравнения химических реакций.

5 Рассмотреть влияние строения бензола на его химические свойства. Привести необходимые уравнения реакций.

6 Объяснить сущность ориентации при реакциях электро-фильного замещения ароматических соединений и их роль в органической химии.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.005 сек.)