07. Ориентационные эффекты заместителей. Методы получения и синтезы на основе ароматических углеводородов

Влияние заместителей на бензольное кольцо

Для ароматических углеводородов наиболее выгодны реакции электрофильного замещения. Но для гомологов бензола ситуация с выбором продуктов замещения несколько усложняется. Согласно теории органических соединений А. М. Бутлерова, атомы в молекулах влияют друг на друга. Поэтому заместители бензольного кольца будут изменять электронную плотность на атомах углерода, меняя их реакционную способность.

Донорные заместители, например подают электронную плотность на кольцо, особенно в орто- и пара- положение.

Прямая стрелка обозначает перемещение электронной плотности по σ-связям, а закругленная – по π-связям. Такие соединения будут реагировать легче, чем бензол, с преимущественным образованием орто- и пара- изомеров.

Если же группа акцепторная: , то электронная плотность кольца уменьшается. Однако меньше всего этот эффект сказывается в мета-положении. Такие соединения реагируют в более жестких условиях, чем бензол, с преимущественным образованием мета-изомеров.

Хлорирование, нитрование гомологов бензола

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

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. Окислению подвергаются гомологи бензола, содержащие атомы водорода в α-положении. Если же атомов водорода нет в α-положении, то такие арены не окисляются.

2. Радикальное замещение

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

Получение гомологов бензола

1. Алкилирование по Фриделю-Крафтсу

2. Алкилирование алкенами

3. Риформинг (ароматизация нефти)

4. Тримеризация алкинов. Реакция Бертло – Зелинского

Подведение итога урока

На этом уроке вы изучили тему «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, 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»

2. Интернет-портал «База знаний Murzim»

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.