Арены: Часть 2

Видео

Конспект

Изомерия.

Для ароматических углеводородов характерна структурная изомерия, в первую очередь, изомерия положения боковых радикалов и их строения. Таким образом орто-ксилолу будут изомерны мета- и пара-ксилол.

Кумолу (изопропилбензолу) будут изомерны н-пропилбензол, 1,3,5 -триметилбензол, 1,2,5 -триметилбензол и все молекулы состава C_{9} H_{12} с иным взаимным расположением заместителей.

5 6 При наличии в боковом радикале функциональных групп или кратных связей молекуле могут быть характерны другие виды структурной изомерии (изомерия положения функциональных групп в боковом радикале, межклассовая, пространственная).

7 Физические свойства.

Бензол – бесцветная летучая жидкость с характерным запахом бензина, плохо смешивается с водой, хорошо растворяет многие органические вещества, поэтому находит свое применение в качестве растворителя. T_{\text {кип.}}=80^{\circ} C ; T_{\text {крист.}}=5^{\circ} C .

Ближайшие гомологи бензола проявляют похожие физические свойства и имеют соизмеримые температуры фазовых переходов.

Химические свойства.

Из особенностей строения аренов следует, что реакции проходят с сохранением ароматической системы. Ароматическая система очень устойчива! Поэтому избирательное присоединение по кратным связям C=C не реализуется. По той же причине бензол не окисляется большинством сильных неорганических окислителей ( KMnO_{4}, ~K_{2} Cr_{2} O_{7} и др.). Реакция с бромной водой также невозможна.

8 I. Реакции электрофильного замещения \mathbf{S_{E}}(Ar)

1) Галогенирование

Избыток электронной плотности на бензольном кольце обуславливает возможность протекания реакций замещения. Галогенирование проводится с чистыми галогенами, а не с водными растворами (газообразный хлор, чистый бром)! В качестве обязательного условия для протекания реакций галогенирования по бензольному кольцу используются соли железа (III) и алюминия.

9 Рассмотрим реакцию бромирования бензола. Механизм реакции предполагает гетеролитический разрыв связи в молекуле галогена и образование электрофила Br^{+} . Использование солей металлов сопровождается образованием комплексного аниона \left[AlBr_{4}^{-}\right] .

Далее электрофил Br^{+} приближается к электронной плотности бензольного кольца и образует \boldsymbol{{\pi}} -комплекс. При присоединении электрофила ароматическая система частично нарушается, и образуется катионный \boldsymbol{\sigma} -комплекс. Система сопряженных связей вызывает делокализацию заряда и возможность образования структурно изомерных катионов (наиболее наглядно в реакциях с гомологами бензола).

10 Затем происходит замещение катиона водорода H^{+} и восстановление ароматической системы. Все реакции электрофильного замещения происходит аналогичным образом, меняется лишь строение электрофила и структура исходного арена.