04. Химические свойства производных бензола. Применение ароматических углеводородов

Влияние заместителей на электрофильное замещение

В молекуле бензола электронная плотность равномерно распределена по всему кольцу. Если молекула бензола содержит заместитель, электронная плотность бензольного кольца перераспределяется, и место атаки электрофильного реагента определяется его электронными эффектами:

• индуктивным (влияние передается по s-связям)

• мезомерным (-электроны заместителя вступают в сопряжение с -электронной плотностью бензольного кольца).

Если заместитель подает в бензольное кольцо электронную плотность, то эффект является положительным (), а если вытягивает электронную плотность из кольца – отрицательным (). Наиболее сильно эффекты проявляются в орто- и пара- положениях.

Заместители первого рода обладают или эффектом и ориентируют замещение в орто- и пара-положения. Они повышают электронную плотность в -электронной системе бензольного кольца и обычно облегчают замещение.

Заместители второго рода обладают эффектом или сочетанием и эффекта. Они снижают электронную плотность в π-электронной системе и затрудняют реакции замещения. В мета-положении электронная плотность уменьшается в меньшей степени, поэтому замещение идет туда (табл. 1).

Влияние углеводородного радикала на электрофильное замещение

Углеводородный радикал является заместителем первого рода - реакции замещения у аренов протекают легче, чем у бензола, и замещение происходит в орто- и пара- положения.

Например:

При нитровании бензола невозможно получить тринитробензол. А в толуоле возможно замещение трех атомов водорода в молекуле:

Продукт 2,4,6-тринитротолуол, он же тротил, тол, ТНТ – одно из наиболее известных взрывчатых веществ.

Влияние бензольного кольца на реакции углеводородного радикала

1. Окисление

Гомологи бензола, в отличие от самого бензола, легко окисляются при нагревании с подкисленным раствором перманганата калия. Бензольное кольцо в этой реакции остается неизменным.

2. Радикальное замещение

Эта реакция происходит легче, чем у алканов, благодаря влиянию бензольного кольца. Замещение протекает в a-положение (промежуточный радикал наиболее энергетически выгоден вследствие сопряжения с бензольным кольцом).

Применение производных бензола

Бензол, толуол и ксилолы используют как растворители.

Из аренов синтезируют соединения, необходимые для получения лаков, красок, моющих средств, лекарственных препаратов, полимерных материалов, взрывчатых веществ, ядохимикатов (см. рис. 1).

Подведение итога урока

Вы познакомились с темой «Ориентационные эффекты заместителей. Методы получения и синтезы на основе ароматических углеводородов». В ходе этого занятия вы узнали о методах получения и синтезе, которые проводятся на основе ароматических углеводородов. Узнали об ориентационных эффектах заместителей.

Список литературы

1. Рудзитис Г. Е. Химия. Основы общей химии. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. – 14-е издание. – М.: Просвещение, 2012.

2. Химия. 10 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений / В. В. Еремин, Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунин и др. – М.: Дрофа, 2008. – 463 с.

3. Химия. 11 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений / В. В. Еремин, Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунин и др. – М.: Дрофа, 2010. – 462 с.

4. Хомченко Г. П., Хомченко И. Г. Сборник задач по химии для поступающих в вузы. – 4-е изд. – М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2012. – 278 с.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал «Химик» (Источник)

Домашнее задание

1. №№ 9, 10 (с. 62) Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. Химия: Органическая химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. – 14-е издание. – М.: Просвещение, 2012.

2. Чем объясняется большая реакционная способность производных бензола по сравнению с бензолом?

3. Напишите уравнения реакций ,показывающих влияние радикала на бензольное кольцо.