Шпаргалка по органической химии - [13]
– это углеводороды, молекулы которых содержат одно или несколько бензольных колец, например:
а) бензол;
б) нафталин;
в) антрацен;
2) простейшим представителем ароматических углеводородов является бензол, его формула – С>6Н>6;
3) структурная формула бензольного ядра с чередующимися тремя двойными и тремя простыми связями была предложена еще в 1865 г.;
4) известны ароматические углеводороды с кратными связями в боковых цепях, например стирол, а также многоядерные, которые содержат несколько бензольных ядер (нафталин).
Способы получения и применения ароматических углеводородов:
1) ароматические углеводороды содержатся в каменноугольной смоле, получаемой при коксовании каменного угля;
2) другим важным источником их получения служит нефть некоторых месторождений, например Майкопского;
3) чтобы удовлетворить огромную потребность в ароматических углеводородах, их получают также путем каталитической ароматизации ациклических углеводородов нефти.
Эта проблема была успешно разрешена Н.Д. Зелинским и его учениками Б.А. Казанским и А.Ф. Платэ, осуществившими превращение многих предельных углеводородов в ароматические.
Так, из гептана С>7Н>16 при нагревании в присутствии катализатора получается толуол;
4) ароматические углеводороды и их производные широко применяются для получения пластических масс, синтетических красителей, лекарственных и взрывчатых веществ, синтетических каучуков, моющих средств;
5) бензол и все соединения, которые содержат ядро бензола, названы ароматическими, поскольку первыми изученными представителями этого ряда были душистые вещества или соединения, выделенные из природных ароматных веществ;
6) теперь к этому ряду относятся и многочисленные соединения, не имеющие приятного запаха, но обладающие комплексом химических свойств, называемых ароматическими свойствами;
7) многие другие ароматические полинитросоединения (содержащие три и более нитрогруппы – NO>2) также используются как взрывчатые вещества.
27. Бензол и его строение
Физические свойства: 1) бензол – легкокипящая, бесцветная, не растворимая в воде жидкость; 2) он имеет своеобразный запах; 3) при охлаждении бензол легко застывает в белую кристаллическую массу; 4) температура его плавления 5,5 °C; 5) формула бензола С>6Н>6; 6) это сильно ненасыщенное соединение: в молекуле его недостает восемь атомов водорода до состава, отвечающего формуле предельных углеводородов; 7) при этом если взболтать бензол с бромной водой или раствором перманганата калия, то не обнаружится характерных реакций непредельных соединений.
Проблема строения бензола.
1. Бензол может быть получен при пропускании ацетилена через трубку с активированным углем, нагретым до 650 °C.
2. Сравнивая состав молекул ацетилена С>2Н>2 и бензола С>6Н>6, можно прийти к выводу, что из каждых трех молекул ацетилена образуется одна молекула бензола, т. е. идет реакция полимеризации (тримеризации).
3. Если смесь паров бензола с водородом пропускать через нагретую трубку с катализатором, то оказывается, что: а) к каждой молекуле бензола присоединяются три молекулы водорода; б) в результате реакции образуется циклогексан, строение которого хорошо известно.
4. Присоединение к молекуле бензола трех молекул водорода с образованием циклогексана можно понять только в том случае, если признать, что исходный продукт имеет циклическое строение.
То есть если бы бензол имел незамкнутую цепь углеродных атомов, то молекула его до полного насыщения присоединяла бы не три, а четыре молекулы водорода: C>6H>6 + 4H>2 – > C>6H, что противоречит опыту.
Образование циклической молекулы бензола из трех молекул ацетилена можно представить следующим образом:
Так можно прийти к выводу о циклической структурной формуле бензола.
Приведенная структурная формула бензола была предложена впервые немецким ученым А. Кекуле (1865 г.).
Более столетия химики пользовались этой формулой, хотя она их и не вполне удовлетворяла.
Электронное строение бензола.
1. Современными физическими методами было установлено, что молекула бензола имеет циклическое строение и что все шесть атомов углерода лежат в одной плоскости.
2. Было подтверждено, что порядок соединения атомов правильно отображается формулой Кекуле.
28. Химические свойства бензола
1. Подобно всем углеводородам, бензол горит.
2. При его горении образуется очень много копоти, что легко объяснить, так как массовая доля углеводорода в нем та же, что и в ацетилене.
Особенности опыта.
1. В колбу с длинной вертикальной трубкой в качестве холодильника необходимо поместить бензол с небольшим количеством брома и железными стружками (железо необходимо для образования катализатора FeBr3).
Будет заметно, что у отводной трубки прибора появляется «дымок».
2. Растворив выделяющийся газ в воде и прибавив к этому раствору раствор нитрата серебра, можно убедиться, что при реакции брома с бензолом образуется бромоводород НВr.
3. В колбе после реакции остается тяжелая жидкость – бромбензол С>6Н>5Вr.
Следовательно, бром в этих условиях не присоединяется к бензолу, а вступает в реакцию замещения.
4. По внутренней сущности эта реакция отличается от реакций замещения у предельных углеводородов.
