Арены – ароматические углеводороды

14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
АРЕНЫ (ароматические углеводороды)
1. Строение и номенклатура аренов

толуол о-ксилол м-ксилол п-ксилол
этилбензол изопропилбензол (кумол)
14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru

нафталин антрацен фенантрен
14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru

14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
Ароматические радикалы имеют общее название "арил"
фенил бензил п-толил
фенилуксусная кислота бензилциклогексан п-толилбромид
(метаболит фенилаланина)

14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
2. Изомерия
3.1.1. Изомерия положения заместителей (например, о-, м- и п-ксилолы)
3.1.2. Изомерия углеродного скелета алкильного заместителя, содержащего не менее 3-х атомов углерода. Например, пропилбензол и изопропилбензол.
3.1.3. Изомерия заместителей. Этилбензол и диметилбензолы имеют одинаковую молекулярную формулу: С8Н10
3.1.4. Межклассовая изомерия. Арены изомерны большому количеству разнообразных классов органических соединений. Бензол является изомером гексадиина, гексадиенина, гексатетраена, и т.д

14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
3. Физические и биологические свойства
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/ru/9/9f/DSC00255.JPG
http://www.made-in-china.com/showroom/msmh8868/product-detailaTUJqkEAxmHn/China-Refined-Naphthalene.html
http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Hazard_T.svg&filetimestamp=20080222151422
Бензопирен – мощный канцероген

14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
4. Химические свойства
4.1. Реакции замещения в бензольном кольце
4.1.1. Нитрование
нитробензол
Нитробензол, C6H5NO2, желтоватая маслянистая жидкость с характерным миндальным запахом. Применяется для получения анилина, бензидина, в производстве красителей, как растворитель и окислитель.

Тротиловый эквивалент используется для оценки энергии, выделяющейся при ядерных взрывах, подрывах химических взрывчатых устройств, падениях астероидов, взрывах вулканов.
“В "Домодедово" взорвали бомбу мощностью пять килограммов тротила”
http://www.lenta.ru/news/2011/01/24/kilos/
14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
2,4,6-тринитротолуол
(тротил, тол, ТНТ)

14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
Механизм реакции нитрования
Механизм электрофильного замещения укладывается в такую схему:
Субстрат → π-комплекс → σ-комплекс → π-комплекс → продукт
Но для начала необходимо генерировать электрфил!
I. Генерирование электрофила.
нитроний катион

14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
II. Образование π-комплекса.
III. Образование σ-комплекса (комплекс Уиланда)
π-комплекс σ-комплекс

14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
IV. Выброс протона
σ-комплекс нитробензол
Протон присоединяется к гидросульфат-иону с регенерированием катализатора – серной кислоты

14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
5.1.2. Галогенирование
хлорбензол

14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
Механизм галогенирования.
I. Образование π-комплекса.
A.V.Vasilyev, S.V.Lindeman, J.Kochi // Chemical Communications, 2001, p. 909

14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
II. Образование σ-комплекса
π-комплекс σ-комплекс
тройной комплекс σ-комплекс тетрахлороалюминат-
ион

14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
III. Выброс протона
σ-комплекс π-комплекс
IV. Регенерация катализатора
H+ + AlCl4- → HAlCl4 → HCl + AlCl3

14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
5.1.3. Алкилирование по Фриделю-Крафтсу
Арены могут алкилироваться также под дейстием алкенов:
пропен изопропилбензол (кумол)
Кумол (изопропилбензол), бесцветная жидкость, tкип 152,4 °С. Применяется в промышленности для синтеза фенола и ацетона, а также как высокооктановая добавка к авиационным бензинам и как растворитель.

14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
5.1.3. Ацилирование по Фриделю-Крафтсу
ацетилхлорид ацетофенон
Ацетофенон (метилфенилкетон, ацетилбензол) – используется в производстве лекарственных препаратов и в качестве отдушки (запах черёмухи) в производстве мыла.

14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
5.1.4. Сульфирование
бензолсульфокислота

14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
Механизм сульфирования
I. Образование π-комплекса
II. Превращение π-комплекса
в σ-комплекс
III. Отщепление протона

14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
5.1.5 .Электрофильное замещение в нафталине

14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
5.1.6. Ориентирующее действие заместителя
По ориентирующему и активирующему/дезактивирующему действию заместители можно разделить на 3 группы:
Заместители первого рода: направляют электрофильное замещение в орто и пара-положения и активируют реакцию – она протекает легче, чем с незамещённым бензолом. (алкильные группы, OH, NH2, CH3O,)
Заместители второго рода: направляют электрофильное замещение в мета-положения и дезактивируют реакцию – она протекает труднее, чем с незамещённым бензолом. (COOH, CHO, CONH2, SO3H, NO2)
Галогены. Направляют электрофильное замещение в орто и пара-положения и дезактивируют реакцию (F, Cl, Br, I).

14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
о-бромтолуол п-бромтолуол
анилин 2,4,6,-триброманилин

бензойная кислота м-бромбензойная кислота
14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru

14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
5.2. Реакции замещения в алкильном заместителе
толуол бензилбромид

14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
5.3. Реакции присоединения
Структура γ-изомера -линдана
1,2,3,4,5,6-гексахлорциклогексан
(гексахлоран)

14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
5.4. Реакции окисления аренов
5.4.1. Окисление алкильных заместителей.
5.4.2. Окисление ароматического кольца.
толуол бензойная кислота

Фталевый ангидрид, бесцветные кристаллы, tпл 130,8 °С (с возгонкой). Сырье в производстве глифталевых алкидных смол, пластификаторов, красителей – индиго, фенолфталеина, флуоресцеиновых и родаминовых красителей.
14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru

нафталин 1,2-эпоксид нафталина 1,2-дигидро-
нафталиндиол-1,2
In vivo
14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
муконовая кислота

14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
6. Получение ароматических углеводородов
6.1. Каменноугольная смола
6.2. Нефть
6.3. Платформинг
гексан циклогексан бензол

14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru
6.4. Тримеризация алкинов (Бертло)
6.5. Реакции Фриделя-Крафтса

пропаноилхлорид этилфенилкетон
этилфенилкетон пропилбензол
14.05.2011
Нижник Я.П. http:// norgchem.professorjournal.ru