Опорный конспект для подготовки к ЕГЭ "Арены"

Арены (ароматические у/в)

С_nH_2n-6  c>6     C₆H₅-фенил

1. Строение: sp² гибридизация, единая П-система

<120 C,     l |C-C| = 0,14 нм, короче одинарных |C-C| = 0,154 нм, но длиннее двойных |C-C| =0,132нм

               Или                  не обеспечивает р-р  KMnO₄, Br₂, воду

2. Изомерия –положение нескольких заместителей

                                                                                  С-СН₃                     С-СН₃                     С-СН₃    

             С-СН₃                   С-СН₂-СН₃                      С-СН₃    

                                                                                                                        С-СН₃     

                                                                                                                                                  С-СН₃    

Метилбензол          этилбензол             1,2-диметилбензол    1,3- диметилбензол       1,4-диме-

     Толуол                                                        орто-ксилол                 мета-ксилол          тилбензол

                                                                                                                                           пара-ксилол

Атомы в ароматическом кольце номеруют,начиная от старшего заместителя к младшему (1-метил-2-этилбензол, номерация по короткому пути.

3. Физические свойства – Ж, с 3 плохо р в Н₂О,но хорошо в органических р-лях

4. Способы получения:

    -в промышленности  из нефти и каменноугольной смолы

    - синтетический – 2 группы : получение ароматического кольца и введение в кольцо у/заместителя                                                    Pt,300

    1. дегидрирование циклогексана                  à                  +3H₂

    2. ароматизация (дегидроцклоризация) алканов

СН₃-СН₂-СН₂-СН₂-СН₂-СН₃  ^t,Pt à                 +4Н₂

                                                        Бензол       С-СН₃

СН₃-СН₂-СН₂-СН₂-СН₂-СН₂-СН₃  ^{t, Pt} à                       +4Н₂

                                                               Толуол

    3. тримеризация ацетилена

     3С₂Н₂   ^{t, C}

     4. Синтез Вюрца - введение у/заместителя в ароматическое кольцо

         -Br                                              -CH₂-CH₃

                +  Br-CH₂-CH₃+2Na à                           +2NaBr

   5. Алкилирование

                                   H₃PO₄

             +СН₂= СН₂    à                 С-СН₂-СН₃

 

                            АlCl₃            

            + СН₃Сl    à                 -CH₃    +HCl

                                       H₃PO₄                                  CH₃

             +СН₃-CH= СН₂    à                  C-CH

                                                                               CH₃

      5. Химические свойства аренов.

1. Реакции замещения (электрофильный механизм)

    1) галогенирование Br₂(кат. FeBr₃), Cl₂(кат FeCl₃)

           -CH₃      FeBr₃              C-CH₃                                  C-CH₃

            +Br₂       à                       -Br           +

 

                                       Орто-бромтолуол                    Br        Пара-бромтолуол

                                       C-Cl

             +Сl₂    à                    +HCl         хлорбензол

  2). Нитрование 

       

                          H₂SO₄                 C-NO₂

         + HNO₃       à                     + H₂O   нитробензол

       

        С-NO₂                            NH₂

             + HNO₃   à                      анилин

                                                                                C-CH₃

     С-СН₃                       C-CH₃                                      Пара-нитротолуол

          + HNO₃   à              -NO₂            +                      

                                                                            С-NO₂

                                        Орто-нитротолуол

 3) Ацилирование

                                                  C-C-CH₃

         +CH₃ –C =O   à                 ||              + HCl

                       |                               O

                      Cl

Место вступления нового заместителя определяется природой уже имеющегося в ароматическом ядре заместителя

   -заместители 1 рода – группы атомов, способных отдавать электроны –R (-CH₃, -C₂H₅ и т.д) –OH,-NH₂, ориентируют новый заместитель в орто- и пара- положение (2,4,6),повышают скорость реакции, облегчают реакции замещения.

  - заместители 2 рода – оттягивают электроны от бензольного кольца –CF₃ (трифторометилбензол) –С=О (бензойная к-та) –NO₂(нитробензол) –С=О (бензальдегид)

                  R                            ОН                                                                      Н

-SO₃H, -C=O ,  ориентируют новый заместитель  в мета- положение.

C-CH₃            H₂SO₄              C-СН₃                     

         + 3HNO₃ à О₂N           -NO₂     + 3H₂O 

                                         С-NO₂

                                  тринитротолуол

2. Реакции присоединения 

 1) присоединение к бензольному кольцу, образуется циклогексан или его производные

     А. гидрирование

 

              +3H₂  à               циклогексан

   Б. хлорирование

                  

                     3Cl₂ =                          гексахлоргексан

2) Реакции по алкильному заместителю

          C-CH₂-CH₃                    C-CHCl –CH₃

                         +Cl₂ ^свет                                   +HCl

            C-CH₃                                                   C-COOH

5                     +6KMnO₄ + 9H₂SO₄ à 5                     + 3K₂SO₄ + 6KMnSO₄ + 14H₂O

                                                                                        Бензойная кислота

                         6.Применение

1. анилин (красители)

2. полимеры (стирол –C₆H₅-CH=CH₂)

3.фенол (C₆H₅OH)

4. взрывчатые вещества (2,4,6-тринитротолуол, тол, тротил)

5. бензойная кислота (C₆H₅-COOH)

   Входит в  состав брусники, клюквы

6. терефталевая кислота для получения полиэфирного волокна-лавсана

                            7.Окисление

 5C₆H₅-CH₃+KMnO₄+9H₂SO₄à 6MnSO₄+3K₂SO₄+ 5C₆H₅-C-OH +H₂O

                                                                                                    ||

                +5e                                                                                                OH

5    Mn⁺⁷  à Mn⁺²

      Окислитель -6e

6    С^-3       à  C⁺³

      Восстановитель