Загадка бензола профессор СПбГУ, доктор химических наук Карцова Анна Алексеевна Санкт-Петербург 2010

г. Майкл Фарадей из светильного газа С 6 Н 6 «карбюрированный водород» 2

Майкл Фарадей ( ) Английский физик и химик, Английский физик и химик, член Лондонского член Лондонского королевского общества. Один из основателей Один из основателей количественной электрохимии г. впервые получил жидкие хлор, сероводород, оксид углерода(IV), аммиак, оксид азота(IV) г.- открыл бензол, изучил его физические и химические свойства. химические свойства. Положил начало исследованиям каучука. Положил начало исследованиям каучука гг. - установил количественные законы электролиза. 3

г. Майкл Фарадей из светильного газа С 6 Н 6 «карбюрированный водород» 4 Митчерлих «фенол» О. Лоран «фенол» «файно» «фенил» ( греч. «файно» - «освещать») С 6 Н 5 – «фенил» «бензол» Либих - «бензол» «бензин»

Бензол. Физические свойства Бесцветная, летучая жидкость Температура кипения +80 °С Плотность 0,86 г/см 3 T пл = +5,5 0 С C 6 H 6 T пл = +5,5 0 С C 6 H 6 Т пл (толуола) = С C 6 H 5 –CH 3 Горит коптящим пламенем «С»=93% Характерный запах! 5

« …Я сидел и писал учебник, но работа продвигалась плохо. Я подвинул мое кресло к камину и задремал. Снова атомы запрыгали перед моими глазами… Длинные цепи иногда тесно группировались и поворачивались подобно змеям. Но что это? Одна из змей ухватила свой собственный хвост. И эта фигура завертелась перед моими глазами, как бы насмехаясь надо мной. Как от вспышки молнии, я пробудился. Остаток ночи я провел обдумывая следствие из гипотезы …» А. Кекуле 6

1845 г. Структурные формулы бензола 1845 г. Структурные формулы бензола Армстронг 1865 г. Кекуле Кекуле Бензол Дьюара Клаус Клаус «признан» Ладенбурга Август Кекуле ( ) Немецкий химик органик. Предложил в структурную формулу бензола в 1865 г. структурную формулу бензола 1861 г. Лошмидт Н Н Н Н Н Н С6С6 7

8

1865 г. А. Кекуле Формула Кекуле и ее противоречивость C n H 2n против!за!

Электронное и пространственное строение бензола. 10 Л. Полинг. Теория резонанса

Схема образования π-связей в молекуле бензола Длина C-C связи 0,140 нм 0,140 нм Делокализация электронной плотности в молекуле бензола Схема образования σ-связей в молекуле бензола с участием sp 2 – гибридных орбиталей атомов углерода Строение молекулы бензола Модели молекул бензола: шаростержневая (слева) и масштабная (справа) Масштабная модель молекулы бензола с обозначением делокализованного 6 - электронного облака 11

12

циклооктатетраен С акт, С Новая проблема ?

Строение молекулы бензола 14

Ароматичность Правило Хюккеля Циклические плоские сопряженные полиеновые системы, содержащие (4n+2) делокализованных π-электронов, где n=0,1,2,3 и т.д. n=0n=1 n=2 µ=0µ>0 15

Нафталин Антрацен Тетрацен Пентацен Конденсированные ароматические структуры 16

Циркуллены 17 Кекулен

Дициклопентадиенилжелезо Ферроцен используют для получения ферроцерона – лекарственный препарат при лечении заболеваний, вызванных дефицитом железа в организме. Молекула «бутерброд» 18

Химические свойства бензола hνhν hνhν 19

20

Реакция алкилирования (Реакция Фриделя Крафтса) Шарль Фридель ( ) Джеймс Мейсон Крафтс ( ) 21

орто-,пара- ориентантымета- ориентанты X:Y: а) R-, -OH, -NH 2, -NHR, -NR 2, -OR б) F-, Cl-, Br-, I- R- - NO 2, -COOH, -C=O, -SO 3 H H 22

Согласованная и не согласованная ориентация 1 2 согл. не согл.согл. не согл. согл. 23

24

Циклофаны 25

Высокосопряженные системы 26

27

Спасибо за внимание!