ГОМОЛОГИ БЕНЗОЛА

Занятие 9. Гомологи бензола. Тест по теме «Гомологи бензола». Упражнения на составление уравнений окислительно-восстановительных реакций с участием гомологов бензола

ГОМОЛОГИ БЕНЗОЛА

План:

1. Направляющее (ориентирующее) действие заместителей в бензольном кольце.

2. Изомерия и номенклатура гомологов бензола.

3. Физические свойства толуола.

4. Химические свойства толуола:

а) реакции замещения (галогенирование, нитрование, сульфирование, алкилирование);

б) реакции с участием боковой цепи (галогенирование по радикалу);

в) реакции присоединения (гидрирование);

г) реакции окисления.

5. Получение толуола (в промышленности – переработкой нефти и угля, дегидрированием метилциклогексана, дегидроциклизацией гептана; в лаборатории – реакцией Фриделя-Крафтса, реакцией Вюрца-Фиттига).

6. Биологическая роль ароматических УВ и их производных.

Электронная плотность в кольце бензола распределена равномерно, но заместитель нарушает эту равномерность. Положение, в которое вступает второй заместитель, зависит от характера первого заместителя.

Заместители I рода (электронодоноры) подают электроны на бензольное кольцо и увеличивают электронную плотность в орто- и пара-положениях, направляя тем самым второй заместитель в эти положения. В большинстве случаев образуется смесь орто- и пара-изомеров, мета-изомер не образуется вообще или образуется в очень малых количествах. Заместители I рода (активирующие, орто-пара-ориентанты) облегчают реакции замещения. К ним относятся: -R, -NH₂, -OH, -OR, -NHR, -NR₂, -Hal.

Заместители II рода (электроноакцепторы) – оттягивают электроны от бензольного кольца, направляют второй заместитель в мета-положение; затрудняют реакции замещения по сравнению с незамещенным бензолом. Такие заместители называют также дезактивирующими или мета-ориентантами. К ним относятся: -NO₂, -CN, -CHO, -COOH, -SO₃H, -C(O)R.

Кроме того, существует ряд заместителей, не обладающих выраженным эффектом ориентации (CHCl₂, CCl₃); в этом случае образуется смесь о-, м- и п-изомеров.

При наличии в бензольном кольце двух заместителей ориентация может быть согласованной и несогласованной. Согласованная ориентация имеет место тогда, когда оба заместителя принадлежат к одному роду и находятся в м-положении или принадлежат к разным родам, но находятся в о- и п-положениях. Если же два заместителя первого рода находятся в о- или п-положении – ориентация несогласованная. Приведите примеры согласованной и несогласованной ориентации:

При несогласованной ориентации необходимо учитывать, что 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: OH> NH₂> Hal> R. Для ориентантов второго рода действует ряд: COOH> SO₃H> NO₂. Покажите доминирующее направляющее действие ориентантов на конкретных примерах:

При составлении названий аренов гомологи бензола рассматриваются как продукты замещения атомов водорода в бензольном ядре на различные радикалы. Радикалы перечисляются в алфавитном порядке; сумма локантов должна быть наименьшая. Для некоторых аренов используют тривиальную номенклатуру. Изобразите структурные формулы толуола, кумола, винилбензола; дайте им названия по тривиальной и систематической номенклатуре:

Названия радикалов аренов образуют с помощью суффикса –ил (арил). Для некоторых радикалов сохранились тривиальные названия. Изобразите структурные формулы радикалов бензила, о-толила:

Изомерия: Любой гомолог бензола имеет боковую цепь, т.е. алкильные радикалы, связанные с бензольным ядром. Метилбензол (толуол) не имеет изомеров, т.к. все положения в бензольном ядре равноценны. Для последующих гомологов бензола возможен только один вид изомерии – изомерия боковой цепи, которая может быть двух видов:

- изомерия числа и строения заместителей. Составьте структурные формулы этилбензола и диметилбензола:

- изомерия положения заместителей Составьте структурные формулы о-ксилола, м-ксилола, п-ксилола:

Физ. свойства: Толуол – бесцветная жидкость с характерным запахом, не растворяется в воде, хорошо растворяется в органических растворителях. Менее токсичен, чем бензол.

Хим. свойства: Для толуола, так же как и для бензола, характерны реакции замещени я, причем толуол в этих реакциях проявляет более высокую реакционную способность, чем бензол, реакции протекают с большей скоростью. Метильный радикал является заместителем I рода, поэтому в результате реакций замещения в бензольном ядре образуются орто- и пара-производные толуола; при избытке реагента возможно образование трипроизводных.

Поиск по сайту: