Тема: Ароматические углеводороды
Урок: Химические свойства производных бензола. Применение ароматических углеводородов
1. 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 (р-электроны заместителя вступают в сопряжение с π-электронной плотностью бензольного кольца).
Если заместитель подает в бензольное кольцо электронную плотность, то эффект является положительным (+M, +I), а если вытягивает электронную плотность из кольца – отрицательным (–M, –I). Наиболее сильно эффекты проявляются в орто- и пара- положениях.
Заместители первого рода обладают +M или +I эффектом и ориентируют замещение в орто- и пара-положения. Они повышают электронную плотность в π-электронной системе бензольного кольца и обычно облегчают замещение.
Заместители второго рода обладают –I эффектом или сочетанием –M и –I 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.
Табл. 1. Заместители в бензольном кольце
2. 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.
3. 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).
4. Применение производных бензола
Бензол, толуол и ксилолы используют как растворители.
Из аренов синтезируют соединения, необходимые для получения лаков, красок, моющихсредств,лекарственныхпрепаратов,полимерныхматериалов,взрывчатых веществ, ядохимикатов. См. Рис. 1.
Рис. 1. Применение бензола
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. Органическая химия (Источник).
2. 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.
