Химические свойства бензола Савенков Сергей 10 «Б» кл.

Химические свойства бензола определяются строением его молекулы. Образование сопряженной π-электронной системы сопровождается выделением 150кДж энергии. Это так называемая энергия стабилизации, благодаря которой ароматические системы обладают повышенной устойчивостью.

Нитрование. При действии на бензол смеси концентрированных азотной и серной кислот (нитрующая смесь) и небольшом нагревании 50° образуется тяжелая желтоватая жидкость с запахом горького миндаля – нитробензол: CH +HNO 3 CNO 2 +H 2 O

Галогенирование (хлорирование, бромирование, иодирование) осуществляется в присутствии катализаторов FeCl 3 или FeBr 3 и при небольшом нагревании. В качестве катализатора можно использовать и железные опилки, в этом случае катализатор образуется непосредственно в реакционной смеси. CH +Cl 2 C Cl +HCl FeCl 3

Сульфирование. При взаимодействии с серной кислотой бензол образует бензолсульфоновую кислоту. CH +H 2 SO 4 CHSO 3 +H 2 O

Алкилирование – замещение атома водорода в бензольном кольце на углеводородный радикал – можно осуществить при помощи галогеналканов или алкенов в присутствии безводного хлорида алюминия. Эти реакции были открыты в 1887 году и названы по имени первооткрывателей реакциями Фриделя-Крафта: CH +CH 3 Cl C CH 3 +HCl AlCl 3 CH +CH 2 =CH 2 C CH 2 –CH 3 AlCl 3

Реакции присоединения протекают с большим трудом. На платиновых катализаторах, под давлением и температуре 150° бензол присоединяет три молекулы водорода с образованием циклогексана. При освещении УФ-светом бензол присоединяет три молекулы хлора с образованием гексахлорциклогексана. CH CH 2 +3H 2 CH 2 CH CHCl +3Cl 2 CHCl

К действию окислителей бензол довольно устойчив. Он не поддается окислительному влиянию перманганата калия. Только кислород воздух при высокой температуре и в присутствии V 2 O 5 окисляет бензол с разрывом кольца. Образуется двухосновная карбоновая кислота, известная как малеиновая, углекислый газ и вода: CH COOHCH +9[O] COOH +2CO 2 +H 2 O

На воздухе бензол горит коптящим пламенем 2С 6 Н О 2 = 12СО 2 + 6Н 2 О

Реакции замещения после введения в бензольное ядро одного заместителя и образования монопроизводного не останавливаются, а продолжаются с образованием ди-, три- и более производных. Cl 1,2-дихлорбензол1,3-дихлорбензол1,4-дихлорбензол

Заместители первого рода (-CH 3, -CH 2 R, -CHR 2, CR 3, -Hal, -OH, -OR, -NH 2, -NHR, NR 2 ) облегчают вхождение второго заместителя в орто- и пара-положениях относительно первого заместителя. X

Заместители второго рода (-HSO 3, -NO 2, -CHO, -COOH, -COOR, -CN) облегчают вхождение второго заместителя в мета-положение относительно первого заместителя. X

Сила заместителей первого рода –OH > –NH 2 > –NHR > –NR 2 > > –OR > –CR 3 > –CHR 2 > –CH 2 R > > –CH 3 > –Hal Сила заместителей второго рода –CN > –COOH > –COOR > –CHO > –NO 2 >–HSO 3

ЗАКРЕПЛЕНИЕ ПРОЙДЕННОГО МАТЕРИАЛА: 1. Запишите реакции нитрования и сульфирования бензола по первой и второй стадии. Продукты реакции назовите. 2. Запишите реакции хлорирования и алкилирования бензола по первой и второй стадии. Продукты реакции назовите. 3. Запишите реакции хлорирования 1,3- диметилбензола, 1,2-диметилбензола, 1-метил-2- нитробензола, 1-метил-3-нитробензола, 1-метил-2- аминобензол Труднее или легче будут протекать эти реакции по сравнению с реакциями хлорирования?

РЕШЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЗАДАЧ: Для сжигания ароматического углеводорода массой 21,2г потребовалось 47,14л кислорода. Определите его молекулярную формулу, запишите и назовите возможные изомеры, укажите тип гибридизации каждого атома углерода. Вычислите, какую массу бензола подвергли хлорированию на свету, если при этом было получено 11,35г продукта, что составляет 65% от теоретически возможного. Смесь бензола с гексеном-1 массой 20г обесцвечивает 381г 4,2% раствора брома. Определить массовые доли компонентов в исходной смеси.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ: § 26(1-3). Из задачника «Органическая химия. Сборник самостоятельных работ 11 класс» Работа II, варианты 4(3), 6(3сл), 7(3), 8(3), 11(3), 13(3сл).