Aromatické HC (arény) sú uhľovodíky, ktorých molekuly obsahujú jeden alebo viac benzénových kruhov.

Príklady aromatických uhľovodíkov:

Benzénové arény (monocyklické arény)

Všeobecný vzorec:CnH2n-6, n>6

Najjednoduchším predstaviteľom aromatických uhľovodíkov je benzén, jeho empirický vzorec je C 6 H 6 .

Elektrónová štruktúra molekuly benzénu

Všeobecný vzorec CnH2n-6 monocyklických arénov ukazuje, že ide o nenasýtené zlúčeniny.

V roku 1856 nemecký chemik A.F. Kekule navrhol cyklický vzorec pre benzén s konjugovanými väzbami (striedajú sa jednoduché a dvojité väzby) - cyklohexatrién-1,3,5:

Táto štruktúra molekuly benzénu nevysvetľuje mnohé vlastnosti benzénu:

• pre benzén sú charakteristické substitučné reakcie a nie adičné reakcie charakteristické pre nenasýtené zlúčeniny. Adičné reakcie sú možné, ale sú ťažšie ako pre;
• benzén nevstupuje do reakcií, ktoré sú kvalitatívnymi reakciami na nenasýtené uhľovodíky (s brómovou vodou a roztokom KMnO 4).

Štúdie elektrónovej difrakcie vykonané neskôr ukázali, že všetky väzby medzi atómami uhlíka v molekule benzénu majú rovnakú dĺžku 0,140 nm (priemerná hodnota medzi dĺžkou jednoduchej väzby CC 0,154 nm a dvojitou väzbou C=C 0,134 nm) . Uhol medzi väzbami na každom atóme uhlíka je 120°. Molekula je pravidelný plochý šesťuholník.

Moderná teória na vysvetlenie štruktúry molekuly C 6 H 6 využíva koncept hybridizácie atómových orbitálov.

Atómy uhlíka v benzéne sú v stave hybridizácie sp2. Každý atóm "C" tvorí tri σ-väzby (dve s atómami uhlíka a jedna s atómom vodíka). Všetky σ-väzby sú v rovnakej rovine:

Každý atóm uhlíka má jeden p-elektrón, ktorý sa nezúčastňuje hybridizácie. Nehybridizované p-orbitály atómov uhlíka sú v rovine kolmej na rovinu σ-väzieb. Každý p-oblak sa prekrýva s dvoma susednými p-oblakmi a výsledkom je, že sa vytvorí jeden konjugovaný π-systém (pamätajte na efekt konjugácie p-elektrónov v molekule 1,3-butadiénu, diskutovaný v téme „Dién uhľovodíky”):

Kombinácia šiestich σ-väzieb s jedným π-systémom sa nazýva aromatická väzba.

Kruh so šiestimi atómami uhlíka spojený aromatickou väzbou sa nazýva benzénový kruh, alebo benzénové jadro.

V súlade s modernými predstavami o elektrónovej štruktúre benzénu je molekula C6H6 znázornená nasledovne:

Fyzikálne vlastnosti benzénu

Benzén je za normálnych podmienok bezfarebná kvapalina; topl = 5,5 °C; t o kip. = 80 °C; má charakteristický zápach; nemiešateľný s vodou, dobré rozpúšťadlo, vysoko toxický.

Chemické vlastnosti benzénu

Aromatická väzba určuje chemické vlastnosti benzénu a iných aromatických uhľovodíkov.

6π-elektrónový systém je stabilnejší ako bežné dvojelektrónové π-väzby. Preto sú adičné reakcie menej typické pre aromatické uhľovodíky ako pre nenasýtené uhľovodíky. Najtypickejšie pre arény sú substitučné reakcie.

ja. Substitučné reakcie

1. Halogenácia

2. Nitrácia

Reakcia sa uskutočňuje so zmesou a kyselín (nitračná zmes):

3. Sulfonácia

4. Alkylácia (náhrada atómu "H" alkylovou skupinou) - Friedel-Craftsove reakcie vznikajú homológy benzénu:

Namiesto halogénalkánov možno použiť alkény (v prítomnosti katalyzátora - AlCl 3 alebo anorganickej kyseliny):

II. Adičné reakcie

1. Hydrogenácia

2. Pridávanie chlóru

III.Oxidačné reakcie

1. Spaľovanie

2C6H6 + 1502 → 12CO2 + 6H20

2. Neúplná oxidácia (KMnO 4 alebo K 2 Cr 2 O 7 v kyslom prostredí). Benzénový kruh je odolný voči oxidačným činidlám. Reakcia nenastáva.

Získanie benzénu

V priemysle:

1) spracovanie ropy a uhlia;

2) dehydrogenácia cyklohexánu:

3) dehydrocyklizácia (aromatizácia) hexánu:

V laboratóriu:

Fúzia solí kyseliny benzoovej s:

Izoméria a nomenklatúra benzénových homológov

Akýkoľvek homológ benzénu má bočný reťazec, t.j. alkylové radikály pripojené k benzénovému kruhu. Prvým homológom benzénu je benzénové jadro spojené s metylovým radikálom:

Toluén nemá žiadne izoméry, pretože všetky polohy v benzénovom kruhu sú ekvivalentné.

Pre následné homológy benzénu je možný jeden typ izomérie - izoméria bočného reťazca, ktorá môže byť dvoch typov:

1) izoméria počtu a štruktúry substituentov;

2) izoméria polohy substituentov.

Fyzikálne vlastnosti toluénu

toluén- bezfarebná kvapalina charakteristického zápachu, nerozpustná vo vode, rozpustná v organických rozpúšťadlách. Toluén je menej toxický ako benzén.

Chemické vlastnosti toluénu

ja. Substitučné reakcie

1. Reakcie zahŕňajúce benzénový kruh

Metylbenzén vstupuje do všetkých substitučných reakcií, ktorých sa benzén zúčastňuje, a zároveň vykazuje vyššiu reaktivitu, reakcie prebiehajú rýchlejšie.

Metylový radikál obsiahnutý v molekule toluénu je substituentom rodu, preto sa v dôsledku substitučných reakcií v benzénovom jadre získavajú orto- a para-deriváty toluénu alebo s nadbytkom činidla trideriváty všeobecného vzorca:

a) halogenácia

Ďalšou chloráciou možno získať dichlórmetylbenzén a trichlórmetylbenzén:

II. Adičné reakcie

hydrogenácia

III.Oxidačné reakcie

1. Spaľovanie
C6H5CH3 + 902 → 7CO2 + 4H20

2. Neúplná oxidácia

Na rozdiel od benzénu sú jeho homológy oxidované niektorými oxidačnými činidlami; v tomto prípade podlieha oxidácii bočný reťazec, v prípade toluénu metylová skupina. Mierne oxidačné činidlá ako MnO 2 ho oxidujú na aldehydovú skupinu, silnejšie oxidačné činidlá (KMnO 4) spôsobujú ďalšiu oxidáciu na kyselinu:

Akýkoľvek homológ benzénu s jedným bočným reťazcom sa oxiduje silným oxidačným činidlom ako je KMnO4 na kyselinu benzoovú, t.j. dochádza k prerušeniu bočného reťazca s oxidáciou jeho odštiepenej časti na CO 2; Napríklad:

V prítomnosti niekoľkých bočných reťazcov sa každý z nich oxiduje na karboxylovú skupinu a v dôsledku toho sa tvoria viacsýtne kyseliny, napríklad:

Získanie toluénu:

V priemysle:

1) spracovanie ropy a uhlia;

2) dehydrogenácia metylcyklohexánu:

3) dehydrocyklizácia heptánu:

V laboratóriu:

1) Friedel-Craftsova alkylácia;

2) Wurtz-Fittigova reakcia(reakcia sodíka so zmesou halogénbenzénu a halogénalkánu).

Arény (aromatické uhľovodíky) – ide o nenasýtené (nenasýtené) cyklické uhľovodíky, ktorých molekuly obsahujú stabilné cyklické skupiny atómov (benzénové jadrá) s uzavretým systémom konjugovaných väzieb.

Všeobecný vzorec: C n H 2n–6pre n ≥ 6.

Chemické vlastnosti arénov

Arenas- nenasýtené uhľovodíky, ktorých molekuly obsahujú tri dvojité väzby a cyklus. Ale kvôli konjugačnému efektu sa vlastnosti arénov líšia od vlastností iných nenasýtených uhľovodíkov.

Aromatické uhľovodíky sú charakterizované reakciami:

• pristúpenie,
• náhrada,
• oxidácia (pre benzénové homológy).

Aromatický systém benzénu je odolný voči oxidačným činidlám. Benzénové homológy sa však oxidujú pôsobením manganistanu draselného a iných oxidačných činidiel.

1. Adičné reakcie

Benzén pridáva do svetla chlór a vodík pri zahrievaní v prítomnosti katalyzátora.

1.1. hydrogenácia

Benzén pridáva vodík pri zahrievaní a pod tlakom v prítomnosti kovových katalyzátorov (Ni, Pt atď.).

Hydrogenáciou benzénu vzniká cyklohexán:

Hydrogenáciou homológov sa získajú cykloalkánové deriváty. Keď sa toluén zahrieva s vodíkom pod tlakom a v prítomnosti katalyzátora, vzniká metylcyklohexán:

1.2. Chlórovanie arén

Pokračuje pridávanie chlóru do benzénu radikálovým mechanizmom pri vysokej teplote, pod vplyvom ultrafialového žiarenia.

Chloráciou benzénu v prítomnosti svetla vzniká 1,2,3,4,5,6-hexachlórcyklohexán (hexachlóran).

Hexachloran je pesticíd používaný na kontrolu škodlivého hmyzu. Používanie hexachlóránu je v súčasnosti zakázané.

Benzénové homológy nepridávajú chlór. Ak homológ benzénu reaguje s chlórom alebo brómom vystavené svetlu alebo vysokej teplote (300°C), potom dochádza k substitúcii atómov vodíka na bočnom alkylovom substituente, nie na aromatickom kruhu.

2. Substitučné reakcie

2.1. Halogenácia

Benzén a jeho homológy vstupujú do substitučných reakcií s halogénmi (chlór, bróm) v prítomnosti katalyzátorov (AlCl 3, FeBr 3) .

Pri interakcii s chlórom na katalyzátore AlCl3 vzniká chlórbenzén:

Aromatické uhľovodíky interagujú s brómom pri zahrievaní a v prítomnosti katalyzátora - FeBr3. Ako katalyzátor možno použiť aj kovové železo.

Bróm reaguje so železom za vzniku bromidu železitého, ktorý katalyzuje bromáciu benzénu:

Meta-chlórtoluén vzniká v malých množstvách.

Pri interakcii benzénových homológov s halogénmi na svetle alebo pri vysokej teplote(300 o C), vodík nie je nahradený v benzénovom kruhu, ale vo vedľajšom uhľovodíkovom radikále.

Napríklad pri chlórovaní etylbenzénu:

2.2. Nitrácia

Benzén reaguje s koncentrovanou kyselinou dusičnou v prítomnosti koncentrovanej kyseliny sírovej (nitračná zmes).

V tomto prípade vzniká nitrobenzén:

Toluén reaguje s koncentrovanou kyselinou dusičnou v prítomnosti koncentrovanej kyseliny sírovej.

V produktoch reakcie uvádzame buď O-nitrotoluén:

alebo P-nitrotoluén:

Nitrácia toluénu môže prebiehať aj so substitúciou troch atómov vodíka. V tomto prípade vzniká 2,4,6-trinitrotoluén (trotyl, tol):

2.3. Alkylácia aromatických uhľovodíkov

• Arény interagujú s halogénalkánmi v prítomnosti katalyzátorov (AlCl 3, FeBr 3 atď.) za vzniku homológov benzénu.

• Aromatické uhľovodíky interagujú s alkénmi v prítomnosti chloridu hlinitého, bromidu železitého, kyseliny fosforečnej atď.

• Alkylácia alkoholmi prebieha v prítomnosti koncentrovanej kyseliny sírovej.

2.4. Sulfonácia aromatických uhľovodíkov

Benzén reaguje pri zahrievaní s koncentrovanou kyselinou sírovou alebo roztokom SO 3 v kyseline sírovej (oleum) za vzniku kyseliny benzénsulfónovej:

3. Oxidácia arénov

Benzén je odolný aj voči silným oxidačným činidlám. Ale benzénové homológy sa oxidujú pôsobením silných oxidačných činidiel. Benzén a jeho homológy horia.

3.1. Úplná oxidácia – spaľovanie

Spaľovaním benzénu a jeho homológov vzniká oxid uhličitý a voda. Spaľovanie arénov je sprevádzané uvoľňovaním veľkého množstva tepla.

2C6H6 + 1502 → 12CO2 + 6H20 + Q

Všeobecná rovnica spaľovania pre arény je:

CnH2n–6+ (3n – 3)/202 → nC02+ (n – 3)H20+ Q

Pri horení aromatických uhľovodíkov pri nedostatku kyslíka môže vznikať oxid uhoľnatý CO alebo sadze C.

Benzén a jeho homológy horia na vzduchu dymiacim plameňom. Benzén a jeho homológy tvoria so vzduchom a kyslíkom výbušné zmesi.

3.2. Ooxidácia benzénových homológov

Benzénové homológy sa pri zahrievaní ľahko oxidujú manganistanom a dvojchrómanom draselným v kyslom alebo neutrálnom prostredí.

Zároveň sa to stáva oxidácia všetkých väzieb na atóme uhlíka susediace s benzénovým kruhom, s výnimkou väzby tohto uhlíkového atómu na benzénový kruh.

Toluén oxiduje manganistan draselný v kyseline sírovej so vzdelaním kyselina benzoová:

Ak je toluén oxidovaný v neutrálnom roztoku pri zahrievaní, potom sa vytvorí soľ kyseliny benzoovej - benzoan draselný:

Takže toluén odfarbuje okyslený roztok manganistanu draselného pri zahriatí.

Dlhšie radikály sa oxidujú na kyselinu benzoovú a karboxylovú:

Pri oxidácii propylbenzénu vznikajú kyseliny benzoová a octová:

Izopropylbenzén sa oxiduje manganistanom draselným v kyslom prostredí na kyselinu benzoovú a oxid uhličitý:

4. Orientačné pôsobenie substituentov v benzénovom kruhu

Ak sú v benzénovom kruhu substituenty, nielen alkylové, ale aj obsahujúce iné atómy (hydroxyl, aminoskupina, nitroskupina atď.), potom substitučné reakcie atómov vodíka v aromatickom systéme prebiehajú presne definovaným spôsobom, v v súlade s prírodou vplyv substituentu na aromatický π-systém.

Typy substituentov na benzénovom kruhu

Substituenty prvého druhu	Substituenty druhého druhu
orto- a pár-pozícia	K ďalšej substitúcii dochádza najmä v meta-pozícia
Donor elektrónov, zvýšte hustotu elektrónov v benzénovom kruhu	Odber elektrónov, znížte hustotu elektrónov v konjugovanom systéme.
alkylové substituenty: CH3-, C2H5- atď.; hydroxyl, amín: -OH, -NH2; halogény: -Cl, -Br	nitro skupina: – NO 2 , – SO 3 Н; karbonyl - CHO; karboxyl: -COOH, nitril: -C≡ N; – CF3

Arény sú aromatické uhľovodíky obsahujúce jeden alebo viac benzénových kruhov. Benzénový kruh sa skladá zo 6 atómov uhlíka, medzi ktorými sa striedajú dvojité a jednoduché väzby.

Je dôležité poznamenať, že dvojité väzby v molekule benzénu nie sú pevné, ale neustále sa pohybujú v kruhu.

Arény sa tiež nazývajú aromatické uhľovodíky. Prvým členom homologického radu je benzén - C 6 H 6 . Všeobecný vzorec pre ich homologický rad je C n H 2n-6.

Po dlhú dobu zostal štruktúrny vzorec benzénu záhadou. Vzorec navrhnutý Kekule s dvoma trojitými väzbami nemohol vysvetliť skutočnosť, že benzén nevstupuje do adičných reakcií. Ako je uvedené vyššie, podľa moderných konceptov sa dvojité väzby v molekule neustále pohybujú, takže je správnejšie ich nakresliť vo forme kruhu.

Dvojité väzby tvoria konjugáciu v molekule benzénu. Všetky atómy uhlíka sú v stave hybridizácie sp2. Valenčný uhol - 120°.

Nomenklatúra a izoméria arénov

Názvy arénov vznikajú pridaním názvov substituentov k hlavnému reťazcu - benzénovému kruhu: benzén, metylbenzén (toluén), etylbenzén, propylbenzén atď. Substituenti sú ako obvykle zoradení v abecednom poradí. Ak je v benzénovom kruhu niekoľko substituentov, zvolí sa najkratšia cesta medzi nimi.

Arény sa vyznačujú štruktúrnou izomériou spojenou s polohou substituentov. Napríklad dva substituenty na benzénovom kruhu môžu byť v rôznych polohách.

Názov polohy substituentov v benzénovom kruhu je vytvorený na základe ich vzájomnej polohy. Označuje sa predponami orto-, meta- a ods. Nižšie nájdete mnemotechnické rady na ich úspešné zapamätanie;)

Získavanie arén

Arény sa získavajú niekoľkými spôsobmi:

Chemické vlastnosti arénov

Arény sú aromatické uhľovodíky, ktoré obsahujú benzénový kruh s konjugovanými dvojitými väzbami. Táto funkcia sťažuje reakcie pridávania (ale stále je to možné!)

Pamätajte, že na rozdiel od iných nenasýtených zlúčenín, benzén a jeho homológy nezafarbia brómovú vodu a roztok manganistanu draselného.

© Bellevich Yury Sergeevich 2018-2020

Tento článok napísal Yury Sergeevich Bellevich a je jeho duševným vlastníctvom. Kopírovanie, šírenie (vrátane kopírovania na iné stránky a zdroje na internete) alebo akékoľvek iné použitie informácií a predmetov bez predchádzajúceho súhlasu držiteľa autorských práv je trestné podľa zákona. Ak chcete získať materiály článku a povolenie na ich použitie, kontaktujte nás

DEFINÍCIA

benzén(cyklohexatrién - 1,3,5) - organická látka, najjednoduchší zástupca radu aromatických uhľovodíkov.

Vzorec - C 6 H 6 (štrukturálny vzorec - Obr. 1). Molekulová hmotnosť - 78, 11.

Ryža. 1. Štruktúrne a priestorové vzorce benzénu.

Všetkých šesť atómov uhlíka v molekule benzénu je v hybridnom stave sp2. Každý atóm uhlíka tvorí 3σ väzby s dvoma ďalšími atómami uhlíka a jedným atómom vodíka ležiacim v rovnakej rovine. Šesť atómov uhlíka tvorí pravidelný šesťuholník (σ-kostra molekuly benzénu). Každý atóm uhlíka má jeden nehybridizovaný p-orbitál, ktorý obsahuje jeden elektrón. Šesť p-elektrónov tvorí jediný π-elektrónový oblak (aromatický systém), ktorý je znázornený ako kruh vnútri šesťčlenného cyklu. Uhľovodíkový radikál odvodený od benzénu sa nazýva C 6 H 5 - - fenyl (Ph-).

Chemické vlastnosti benzénu

Benzén je charakterizovaný substitučnými reakciami prebiehajúcimi podľa elektrofilného mechanizmu:

- halogenácia (benzén interaguje s chlórom a brómom v prítomnosti katalyzátorov - bezvodý AlCl 3, FeCl 3, AlBr 3)

C6H6 + Cl2 \u003d C6H5-Cl + HCl;

- nitrácia (benzén ľahko reaguje s nitračnou zmesou - zmesou koncentrovanej kyseliny dusičnej a sírovej)

- alkylácia alkénmi

C6H6 + CH2 \u003d CH-CH3 -> C6H5-CH (CH3)2;

Adičné reakcie na benzén vedú k deštrukcii aromatického systému a prebiehajú iba v drsných podmienkach:

- hydrogenácia (reakcia prebieha pri zahrievaní, katalyzátorom je Pt)

- pridanie chlóru (vzniká pôsobením UV žiarenia za vzniku tuhého produktu - hexachlórcyklohexán (hexachlóran) - C 6 H 6 Cl 6)

Ako každá organická zlúčenina, benzén vstupuje do spaľovacej reakcie s tvorbou oxidu uhličitého a vody ako reakčných produktov (horí dymovým plameňom):

2C6H6 + 1502 -> 12C02 + 6H20.

Fyzikálne vlastnosti benzénu

Benzén je bezfarebná kvapalina, má však špecifický štipľavý zápach. S vodou tvorí azeotropickú zmes, dobre sa mieša s étermi, benzínom a rôznymi organickými rozpúšťadlami. Teplota varu - 80,1 °C, teplota topenia - 5,5 °C. Toxický, karcinogénny (t.j. prispieva k rozvoju rakoviny).

Získavanie a používanie benzénu

Hlavné metódy získavania benzénu:

— dehydrocyklizácia hexánu (katalyzátory - Pt, Cr 3 O 2)

CH3-(CH2)4-CH3 -> C6H6 + 4H2;

- dehydrogenácia cyklohexánu (reakcia prebieha pri zahriatí, katalyzátorom je Pt)

C6H12 -> C6H6 + 4H2;

– trimerizácia acetylénu (reakcia prebieha pri zahriatí na 600C, katalyzátorom je aktívne uhlie)

3HC=CH -> C6H6.

Benzén slúži ako surovina na výrobu homológov (etylbenzén, kumén), cyklohexánu, nitrobenzénu, chlórbenzénu a ďalších látok. Predtým sa benzén používal ako prísada do benzínu na zvýšenie jeho oktánového čísla, v súčasnosti je však obsah benzénu v palive pre jeho vysokú toxicitu prísne regulovaný. Niekedy sa ako rozpúšťadlo používa benzén.

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

Cvičenie

Napíšte rovnice, pomocou ktorých môžete vykonať nasledujúce transformácie: CH 4 → C 2 H 2 → C 6 H 6 → C 6 H 5 Cl.

Riešenie

Na získanie acetylénu z metánu sa používa nasledujúca reakcia: 2CH4 -> C2H2 + 3H2 (t = 140 °C). Získanie benzénu z acetylénu je možné reakciou trimerizácie acetylénu, ku ktorej dochádza pri zahrievaní (t = 600 C) a v prítomnosti aktívneho uhlia: 3C2H2 -> C6H6. Chloračná reakcia benzénu na získanie chlórbenzénu ako produktu sa uskutočňuje v prítomnosti chloridu železitého: C6H6 + Cl2 -> C6H5CI + HCl.

PRÍKLAD 2

Cvičenie	K 39 g benzénu v prítomnosti chloridu železitého sa pridal 1 mol brómovej vody. Aké množstvo látky a koľko gramov akých produktov to viedlo?
Riešenie	Napíšme rovnicu pre reakciu bromácie benzénu v prítomnosti chloridu železitého: C6H6 + Br2 -> C6H5Br + HBr. Reakčnými produktmi sú brómbenzén a bromovodík. Molárna hmotnosť benzénu vypočítaná pomocou tabuľky chemických prvkov D.I. Mendelejev - 78 g / mol. Nájdite množstvo benzénovej látky: n(C6H6) = m(C6H6)/M(C6H6); n(C6H6) = 39/78 = 0,5 mol. Podľa stavu problému reagoval benzén s 1 mólom brómu. V dôsledku toho je benzén nedostatok a ďalšie výpočty sa budú robiť pre benzén. Podľa reakčnej rovnice n (C6H6): n (C6H5Br): n (HBr) \u003d 1: 1: 1, teda n (C6H6) \u003d n (C6H5 Br) \u003d: n(HBr) = 0,5 mol. Potom budú hmotnosti brómbenzénu a bromovodíka rovnaké: m(C6H5Br) = n(C6H5Br)xM(C6H5Br); m(HBr) = n(HBr)xM(HBr). Molové hmotnosti brómbenzénu a bromovodíka vypočítané pomocou tabuľky chemických prvkov D.I. Mendelejev - 157 a 81 g / mol. m(C6H5Br) = 0,5 x 157 = 78,5 g; m(HBr) = 0,5 x 81 = 40,5 g.
Odpoveď	Reakčnými produktmi sú brómbenzén a bromovodík. Hmotnosti brómbenzénu a bromovodíka sú 78,5 a 40,5 g.

Fyzikálne vlastnosti

Benzén a jeho najbližšie homológy sú bezfarebné kvapaliny so špecifickým zápachom. Aromatické uhľovodíky sú ľahšie ako voda a nerozpúšťajú sa v nej, ale ľahko sa rozpúšťajú v organických rozpúšťadlách - alkohol, éter, acetón.

Benzén a jeho homológy sú samy o sebe dobrými rozpúšťadlami pre mnohé organické látky. Všetky arény horia dymovým plameňom kvôli vysokému obsahu uhlíka v ich molekulách.

Fyzikálne vlastnosti niektorých arén sú uvedené v tabuľke.

Tabuľka. Fyzikálne vlastnosti niektorých arén

názov	Vzorec	t°.pl., °C	t°.bp., °C
benzén	C6H6	5,5	80,1
toluén (metylbenzén)	C6H5CH3	95,0	110,6
Etylbenzén	C6H5C2H5	95,0	136,2
Xylén (dimetylbenzén)	C6H4(CH3)2
orto-		25,18	144,41
meta-		47,87	139,10
pár-		13,26	138,35
Propylbenzén	C6H5(CH2)2CH3	99,0	159,20
Kumén (izopropylbenzén)	C6H5CH(CH3)2	96,0	152,39
Styrén (vinylbenzén)	C6H5CH \u003d CH 2	30,6	145,2

benzén - s nízkou teplotou varu ( tkip= 80,1°C), bezfarebná kvapalina, nerozpustná vo vode

Pozor! benzén - jed, pôsobí na obličky, mení zloženie krvi (pri dlhšom pôsobení), môže narušiť štruktúru chromozómov.

Väčšina aromatických uhľovodíkov je život ohrozujúca a toxická.

Získanie arénov (benzén a jeho homológy)

V laboratóriu

1. Fúzia solí kyseliny benzoovej s pevnými zásadami

C6H5-COONa + NaOH t → C6H6 + Na2C03

Benzoát sodný

2. Wurtz-Fittingova reakcia: (tu G je halogén)

Od 6H 5 -G+2Na + R-G →C 6 H 5 - R + 2 NaG

S 6 H5-Cl + 2Na + CH3-Cl → C6H5-CH3 + 2NaCl

V priemysle

• izolované z ropy a uhlia frakčnou destiláciou, reformovaním;
• z uhoľného dechtu a koksárenského plynu

1. Dehydrocyklizácia alkánov s viac ako 6 atómami uhlíka:

C6H14 t , kat->C6H6 + 4H2

2. Trimerizácia acetylénu(iba pre benzén) – R. Zelinského:

3С 2 H2 600°C, zák. uhlia→C6H6

3. Dehydrogenácia cyklohexán a jeho homológy:

Sovietsky akademik Nikolaj Dmitrievič Zelinskij zistil, že benzén vzniká z cyklohexánu (dehydrogenácia cykloalkánov

C6H12 t, kat->C6H6 + 3H2

C6Hn-CH3 t , kat->C6H5-CH3 + 3H2

metylcyklohexántoluén

4. Alkylácia benzénu(získanie homológov benzénu) – r Friedel-Crafts.

C6H6 + C2H5-Cl t, AICI3->C6H5-C2H5 + HCl

chlóretán etylbenzén

Chemické vlastnosti arénov

ja. OXIDAČNÉ REAKCIE

1. Spaľovanie (dymový plameň):

2C6H6 + 1502 t->12C02 + 6H20 + Q

2. Benzén za normálnych podmienok neodfarbuje brómovú vodu a vodný roztok manganistanu draselného

3. Benzénové homológy sú oxidované manganistanom draselným (odfarbujú manganistan draselný):

A) v kyslom prostredí na kyselinu benzoovú

Pôsobením manganistanu draselného a iných silných oxidantov na homológy benzénu dochádza k oxidácii bočných reťazcov. Bez ohľadu na to, aký zložitý je reťazec substituenta, je zničený, s výnimkou a-uhlíkového atómu, ktorý je oxidovaný na karboxylovú skupinu.

Homológy benzénu s jedným bočným reťazcom poskytujú kyselinu benzoovú:

Homológy obsahujúce dva bočné reťazce poskytujú dvojsýtne kyseliny:

5C6H5-C2H5 + 12KMnO4 + 18H2S04 → 5C6H5COOH + 5CO2 + 6K2S04 + 12MnS04 + 28H20

5C6H5-CH3 + 6KMnO4 + 9H2S04 → 5C6H5COOH + 3K2S04 + 6MnS04 + 14H20

Zjednodušené :

C6H5-CH3+30 KMnO4→C6H5COOH + H20

B) v neutrálnych a mierne alkalických soliach kyseliny benzoovej

C6H5-CH3 + 2KMnO4 → C6H5COO K + KOH + 2Mn02 + H20

II. PRIDACIE REAKCIE (tvrdšie ako alkény)

1. Halogenácia

C6H6 + 3CI2 h ν → C6H6CI6 (hexachlórcyklohexán - hexachlóran)

2. Hydrogenácia

C6H6 + 3H2 t , PtaleboNi→C6H12 (cyklohexán)

3. Polymerizácia

III. SUBSTITUČNÉ REAKCIE - iónový mechanizmus (ľahší ako alkány)

1. Halogenácia -

a ) benzén

C6H6 + Cl2 AlCl 3 → C6H5-Cl + HCl (chlórbenzén)

C6H6 + 6CI2 t,AlCl3->C6CI6 + 6HCl( hexachlórbenzén)

C6H6 + Br2 t,FeCl3→ C6H5-Br + HBr( brómbenzén)

b) benzénové homológy po ožiarení alebo zahrievaní

Z hľadiska chemických vlastností sú alkylové radikály podobné alkánom. Atómy vodíka sú v nich nahradené halogénmi mechanizmom voľných radikálov. Preto v neprítomnosti katalyzátora vedie zahrievanie alebo UV žiarenie k radikálovej substitučnej reakcii v postrannom reťazci. Vplyv benzénového kruhu na alkylové substituenty vedie k tomu, že atóm vodíka je vždy nahradený na atóme uhlíka priamo viazanom na benzénový kruh (a-atóm uhlíka).

1) C6H5-CH3 + Cl2 h ν → C6H5-CH2-Cl + HCl

c) homológy benzénu v prítomnosti katalyzátora

C6H5-CH3 + Cl2 AlCl 3 → (zmes orta, pár derivátov) +HCl

2. Nitrácia (kyselinou dusičnou)

C6H6 + HO-N02 t, H2S04->C6H5-N02 + H20

nitrobenzén - vôňa mandľový!

C6H5-CH3 + 3HO-N02 t, H2S04→ S H3-C6H2(N02)3 + 3H20

2,4,6-trinitrotoluén (tol, trotyl)

Použitie benzénu a jeho homológov

benzén C6H6 je dobré rozpúšťadlo. Benzén ako prísada zlepšuje kvalitu motorového paliva. Slúži ako surovina na výrobu mnohých aromatických organických zlúčenín - nitrobenzén C 6 H 5 NO 2 (získava sa z neho rozpúšťadlo, anilín), chlórbenzén C 6 H 5 Cl, fenol C 6 H 5 OH, styrén atď.

toluén C 6 H 5 -CH 3 - rozpúšťadlo používané pri výrobe farbív, liečiv a výbušnín (trotyl (tol), alebo 2,4,6-trinitrotoluén TNT).

xylén C6H4(CH3)2. Technický xylén je zmesou troch izomérov ( orto-, meta- a pár-xylény) - používa sa ako rozpúšťadlo a východiskový produkt pri syntéze mnohých organických zlúčenín.

izopropylbenzén C6H5-CH(CH3)2 slúži na získanie fenolu a acetónu.

Chlórové deriváty benzénu používa sa na ochranu rastlín. Produktom substitúcie atómov H v benzéne atómami chlóru je teda hexachlórbenzén C 6 Cl 6 - fungicíd; používa sa na suché morenie osiva pšenice a raže proti hnilobe. Produktom adície chlóru do benzénu je hexachlórcyklohexán (hexachloran) C 6 H 6 Cl 6 - insekticíd; používa sa na ničenie škodlivého hmyzu. Tieto látky sa vzťahujú na pesticídy - chemické prostriedky na boj proti mikroorganizmom, rastlinám a zvieratám.

styrén C 6 H 5 - CH \u003d CH 2 veľmi ľahko polymerizuje, vytvára polystyrén a kopolymerizuje s butadién-styrén-butadiénovými kaučukami.

VIDEO ZÁŽITKY