Ароматические углеводороды (лекция 10)

Август 13, 2022

Главная
Химия
Ароматические углеводороды (лекция 10)

Содержание

2. Гибридное состояние атома углерода в молекуле в большой степени определяет химическое поведение соединения. Алканы, образованные sp3-гибридными
3. Ароматические соединения (арены) – циклические органические соединения, которые имеют в своём составе ароматическую систему. Основными отличительными
4. Открытие бензола Впервые бензолсодержащие смеси, образующиеся в результате перегонки каменноугольной смолы, описал немецкий химик Иоганн Глаубер
5. Открытие бензола Изучением бензола серьёзно занялся немецкий химик Фридрих Август Кекуле, которому в 1865 году и
6. Строение бензола Формула Кекуле Кекуле предложил считать, что кратные связи в молекуле бензола быстро перемещаются (осциллируют).
7. Атомы углерода в бензоле имеют sp2-гибридизацию, чему соответствует валентный угол 120о. Каждый С-атом образует три σ-связи
8. Ароматические соединения Плоское кольцо Единое электронное облако Правило Хюккеля – «Единое электронное облако в ароматическом соединении
9. Изомерия и номенклатура ароматических углеводородов бензол толуол Этил-бензол Изопропил-бензол кумол 1,2-диметилбензол 1,3-диметилбензол 1,4-диметилбензол орто мета паро
10. Арены подразделяются на моноциклические и полициклические, последние в свою очередь делятся на изолированные и конденсированные (аннелированные)
11. Получение ароматических улеводородов 1) Из природных объектов. Перегонкой каменного угля – фракции каменноугольной смолы
12. 2) Из ацетилена. Синтез Зелинского-Казанского 3) Дегидрирование циклических алканов 4) Ароматизация предельных углеводородов
13. 5) Реакция Вюрца-Фиттинга 6) Реакция Фриделя-Крафца. В присутствии AlCl3 Дифенилметан
14. 7) С использованием алкенов 8) Нагревание ароматических кислот в присутствии оксидов металлов 9)Перегонка солей карбоновых кислот
15. Физические свойства Жидкости или твердые вещества со специфическим запахом Плотность аренов выше, чем циклоалканов Нерастворимы в
16. Химические свойства Реакции за счет связей ядра Бензол в жестких условиях в присутствии катализатора восстанавливается Окисление
17. 3) Хлорирование на свету. Насыщение двойной связи 4) Озонирование гексахлоран триозонид глиоксаль
18. 2. Реакции боковых углеводородных радикалов Подобно алканам протекают по свободно радикальному механизму. Реакции идут по α
19. 2) Окисление. Действие перманганата калия в воде или бихромата калия в кислой среде окисляет алкильный заместитель.
20. 3. Реакции замещения водорода у бензольного кольца (электрофильное замещение, SE) Электрофилом называют частицу, имеющую вакантную орбиталь,
21. Гомологи бензола вступают в реакции электрофильного замещения легче, чем бензол, из-за электронодонорного влияния алкильных заместителей. В
22. 2) Нитрование. Бензол и его гомологи превращаются в нитросоединения действием нитрующей смеси, которая состоит из концентрированных
23. 3) Сульфирование Реакция сульфирования аренов протекает в олеуме при действии триоксида серы, или в серной кислоте
24. 4) Алкилирование по Фриделю-Крафтсу Одним из способов получения гомологов бензола является реакция алкилирования. В реакцию вводят
25. 5) Ацилирование по Фриделю-Крафтсу Сходной с реакцией алкилирования является реакция ацилирования ароматических соединений. В качестве реагентов
26. Применение ароматических углеводородов
28. Скачать презентацию

Слайд 2

Гибридное состояние атома углерода в молекуле в большой степени определяет химическое

поведение соединения.
Алканы, образованные sp3-гибридными атомами углерода, инертны по отношению к большинству реагентов.
Производные этилена имеют склонность к присоединению электрофильных реагентов, что приводит к разрушению π-связи и образованию более устойчивых σ-связей.
Химические свойства пространственно ненапряженных циклоалканов почти не отличаются от свойств этана, пропана и т.д. Аналогично, довольно близкую реакционную способность имеют бутадиен и циклогексадиен.
Поведение циклических соединений, скелет которых образован исключительно sp2-гибридными атомами, зачастую принципиально отличается от свойств их линейных аналогов.
Своеобразие свойств этих соединений заставило выделить их в отдельный класс ароматических соединений. Происхождение этого названия связано с тем, что многие из представителей ряда имеют специфический, зачастую приятный, аромат.

Слайд 3

Ароматические соединения (арены) – циклические органические соединения, которые имеют в своём

составе ароматическую систему.
Основными отличительными свойствами являются повышенная устойчивость ароматической системы и, несмотря на ненасыщенность, склонность к реакциям замещения, а не присоединения.

Слайд 4

Открытие бензола
Впервые бензолсодержащие смеси, образующиеся в результате перегонки каменноугольной смолы, описал

немецкий химик Иоганн Глаубер в книге Furni novi philosophici, опубликованной в 1651 году.
Бензол как индивидуальное вещество был описан Майклом Фарадеем, выделившим это вещество в 1825 году из конденсата светильного газа, получаемого коксованием угля.
В 1833 году, получил бензол при сухой перегонке кальциевой соли бензойной кислоты немецкий физико-химик Эйльгард Мичерлих. Именно после этого получения вещество стали называть бензолом.

Слайд 5

Открытие бензола
Изучением бензола серьёзно занялся немецкий химик Фридрих Август Кекуле, которому

в 1865 году и удалось предложить правильную – циклическую формулу этого соединения.
Ф. Кекуле представлял в своём воображении бензол в виде змеи из шести атомов углерода. Идея же о цикличности соединения пришла ему во сне, когда воображаемая змея укусила себя за хвост.

Слайд 6

Строение бензола
Формула Кекуле
Кекуле предложил считать, что кратные связи в молекуле бензола

быстро перемещаются (осциллируют). Это утверждение подразумевает свободное перемещение π-электронов в цикле.

Правильно отражен качественный и количественный состав, цикличность. Не объясняет реакционную способность

Слайд 7

Атомы углерода в бензоле имеют sp2-гибридизацию, чему соответствует валентный угол 120о.

Каждый С-атом образует три σ-связи и одну π-связь, для образования которой предоставляет один р-электрон.
π-π сопряжение что приводит к эквивалентности всех шести атомов углерода. Связывающие π-электроны в равной мере принадлежат всем шести атомам, вносят по одному электрону в общую циклическую π-систему.
Это явление называется делокализацией π-электронов.
Длины и порядки всех шести С-С связей равны, т.е. их нельзя различить на одинарные и двойные

Слайд 8

Ароматические соединения
Плоское кольцо
Единое электронное облако
Правило Хюккеля – «Единое электронное облако в

ароматическом соединении составляет 4n+2 p-электронов»

4*1+2 = 6

4*2 + 2 = 10

4*3 + 2 = 14

Слайд 9

Изомерия и номенклатура ароматических углеводородов
бензол
толуол
Этил-бензол
Изопропил-бензол
кумол
1,2-диметилбензол
1,3-диметилбензол
1,4-диметилбензол
орто
мета
паро
ксилолы

Слайд 10

Арены подразделяются на моноциклические и полициклические, последние в свою очередь делятся

на изолированные и конденсированные (аннелированные)

Слайд 11

Получение ароматических улеводородов
1) Из природных объектов. Перегонкой каменного угля – фракции

каменноугольной смолы

Слайд 12

2) Из ацетилена. Синтез Зелинского-Казанского
3) Дегидрирование циклических алканов
4) Ароматизация предельных углеводородов

Слайд 13

5) Реакция Вюрца-Фиттинга
6) Реакция Фриделя-Крафца. В присутствии AlCl3
Дифенилметан

Слайд 14

7) С использованием алкенов
8) Нагревание ароматических кислот в присутствии оксидов металлов
9)Перегонка

солей карбоновых кислот со щелочами

Бензойная кислота

Этилбензол

Кумол

Слайд 15

Физические свойства
Жидкости или твердые вещества со специфическим запахом
Плотность аренов выше, чем

циклоалканов
Нерастворимы в воде, с органическими углеводородами смешиваются в любых соотношениях
Температуры кипения изомеров отличаются незначительно, изомеры с несколькими радикалами кипят при более высокой температуре
Вдыхание паров ароматических углеводородов вызывает отравление, токсичны, канцерогенны

Слайд 16

Химические свойства
Реакции за счет связей ядра
Бензол в жестких условиях в присутствии

катализатора восстанавливается
Окисление идет трудно, t=450°C, V2O5

циклогексан

Малеиновый ангидрид

Малеиновая кислота

Слайд 17

3) Хлорирование на свету. Насыщение двойной связи
4) Озонирование
гексахлоран
триозонид
глиоксаль

Слайд 18

2. Реакции боковых углеводородных радикалов
Подобно алканам протекают по свободно радикальному механизму.

Реакции идут по α атому водорода
1) Гомологи бензола легко реагируют с галогенами на свету

Слайд 19

2) Окисление. Действие перманганата калия в воде или бихромата калия в

кислой среде окисляет алкильный заместитель. Связанный с кольцом атом углерода окисляется до карбоксильной группы. Если алкильных заместителей несколько, то образуются многоосновные кислоты

Метафталевая кислота

Слайд 20

3. Реакции замещения водорода у бензольного кольца (электрофильное замещение, SE)
Электрофилом называют

частицу, имеющую вакантную орбиталь, на которую может быть принята пара электронов для образования σ-связи
Реакция электрофильного замещения включает в себя два этапа.
Образование π-комплекса электрофила с ароматическим кольцом, которое выступает в роли донора. π-комплекс затем перерождается в катионный σ-комплекс - частицу, содержащую один sp3-гибридный атом в кольце. На этой стадии ароматичность ядра разрушается.
Второй этап представляет собой обратный процесс – отрыв протона от σ-комплекса с образованием конечного продукта. Это стадия ароматизации, т.е. возрождение циклической π-электронной системы.

конечный продукт

Слайд 21

Гомологи бензола вступают в реакции электрофильного замещения легче, чем бензол, из-за

электронодонорного влияния алкильных заместителей. В результате монозамещения образуются, как правило, все три изомера с преобладанием орто- и пара-продуктов.
1) Галогенирование. Для введения галогена в ароматическое кольцо в качестве реагентов используют комплексы галогенов с кислотами Льюиса. Роль последних заключается в поляризации связи галоген-галоген, в результате чего один из атомов приобретает положительный заряд. Используют галогениды алюминия и железа

Слайд 22

2) Нитрование. Бензол и его гомологи превращаются в нитросоединения действием нитрующей

смеси, которая состоит из концентрированных серной и азотной кислот (2:1). Нитрующей частицей (электрофилом) является катион нитрония NO2+

Слайд 23

3) Сульфирование
Реакция сульфирования аренов протекает в олеуме при действии триоксида

серы, или в серной кислоте - с участием катиона HSO3+

бензолсульфокислота

Слайд 24

4) Алкилирование по Фриделю-Крафтсу
Одним из способов получения гомологов бензола является реакция

алкилирования. В реакцию вводят галогеналканы и галогениды алюминия в качестве катализаторов

Слайд 25

5) Ацилирование по Фриделю-Крафтсу
Сходной с реакцией алкилирования является реакция ацилирования ароматических

соединений. В качестве реагентов применяют ангидриды или галогенангидриды карбоновых кислот, продуктами являются ароматические кетоны

метилфенилкетон

Слайд 26

Ароматические углеводороды (лекция 10)

Содержание

Гибридное состояние атома углерода в молекуле в большой степени определяет химическое

Ароматические соединения (арены) – циклические органические соединения, которые имеют в своём

Открытие бензолаВпервые бензолсодержащие смеси, образующиеся в результате перегонки каменноугольной смолы, описал

Открытие бензолаИзучением бензола серьёзно занялся немецкий химик Фридрих Август Кекуле, которому

Строение бензолаФормула КекулеКекуле предложил считать, что кратные связи в молекуле бензола

Атомы углерода в бензоле имеют sp2-гибридизацию, чему соответствует валентный угол 120о.

Ароматические соединенияПлоское кольцоЕдиное электронное облакоПравило Хюккеля – «Единое электронное облако в

Арены подразделяются на моноциклические и полициклические, последние в свою очередь делятся

Получение ароматических улеводородов1) Из природных объектов. Перегонкой каменного угля – фракции

2) Из ацетилена. Синтез Зелинского-Казанского3) Дегидрирование циклических алканов4) Ароматизация предельных углеводородов

5) Реакция Вюрца-Фиттинга6) Реакция Фриделя-Крафца. В присутствии AlCl3Дифенилметан

7) С использованием алкенов8) Нагревание ароматических кислот в присутствии оксидов металлов9)Перегонка

Физические свойстваЖидкости или твердые вещества со специфическим запахомПлотность аренов выше, чем

Химические свойстваРеакции за счет связей ядраБензол в жестких условиях в присутствии

3) Хлорирование на свету. Насыщение двойной связи4) Озонированиегексахлорантриозонид глиоксаль

2. Реакции боковых углеводородных радикаловПодобно алканам протекают по свободно радикальному механизму.