-->
|
|
|
Ãëàâà 5. Óãëåâîäîðîäû Àðîìàòè÷åñêèå óãëåâîäîðîäû (àðåíû). ÁåíçîëÃîìîëîãè áåíçîëàÁåíçîë, êàê è ìåòàí, ÿâëÿåòñÿ ðîäîíà÷àëüíèêîì ãîìîëîãè÷åñêîãî ðÿäà àðåíîâ. Ãîìîëîãè áåíçîëà — ýòî åãî ïðîèçâîäíûå, ó êîòîðûõ îäèí èëè íåñêîëüêî àòîìîâ âîäîðîäà çàìåùåíû íà ðàäèêàëû. Ïðèâåä¸ì íåñêîëüêî ôîðìóë ýòîé ãðóïïû ãîìîëîãîâ:
Ðàäèêàë áåíçîëà Ñ6Í5— íàçûâàåòñÿ ôåíèëîì. Çàäàíèå. Âûâåäèòå îáùóþ ôîðìóëó óãëåâîäîðîäîâ ðÿäà áåíçîëà. Ïåðâûå ÷ëåíû ãîìîëîãè÷åñêîãî ðÿäà áåíçîëà ÿâëÿþòñÿ áåñöâåòíûìè æèäêîñòÿìè ñî ñâîåîáðàçíûì çàïàõîì. Îíè ëåã÷å âîäû è â âîäå íå ðàñòâîðÿþòñÿ, õîðîøî ðàñòâîðÿþòñÿ â îðãàíè÷åñêèõ ðàñòâîðèòåëÿõ è ñàìè ÿâëÿþòñÿ ðàñòâîðèòåëÿìè. Äëÿ àðåíîâ, ñòîÿùèõ â ãîìîëîãè÷åñêîì ðÿäó ïîñëå ìåòèëáåíçîëà, õàðàêòåðíà èçîìåðèÿ: èçîìåðèÿ çàìåñòèòåëåé è èçîìåðèÿ ïîëîæåíèÿ çàìåñòèòåëåé.
 ñëó÷àå èçîìåðèè ïîëîæåíèÿ çàìåñòèòåëÿ íàäî ïðîíóìåðîâàòü àòîìû óãëåðîäà, ÷òîáû íàçâàòü ýòè âåùåñòâà. ×àñòî ïîëîæåíèå äâóõ çàìåñòèòåëåé îáîçíà÷àþò íå öèôðàìè, à áóêâàìè. Îðòî (î-) îçíà÷àåò «ðÿäîì»; ìåòà (ì-) — «÷åðåç»; ïàðà (n-) — «íàïðîòèâ». Òîãäà 1,2-äèìåòèëáåíçîë íàçûâàþò î-äèìåòèëáåíçîëîì èëè î-êñèëîëîì; 1,3-äèìåòèë áåíçîë — ì-äèìåòèëáåíçîëîì èëè ì-êñèëîëîì; 1,4-äèìåòèëáåíçîë — n-äèìåòèëáåíçîëîì èëè n-êñèëîëîì. Çàìåùåíèå àòîìîâ âîäîðîäà â ìîëåêóëå áåíçîëà âîçìîæíî êàê íà ïðåäåëüíûå, òàê è íà íåïðåäåëüíûå ðàäèêàëû, íàïðèìåð âèíèë (ÑÍ2=ÑÍ—):
Ñòèðîë — áåñöâåòíàÿ æèäêîñòü ñ ïðèÿòíûì çàïàõîì. Ëåãêî ïîëèìåðèçó- åòñÿ ñ îáðàçîâàíèåì ïîëèñòèðîëà:
Ýòà ðåàêöèÿ áûëà íàçâàíà â ÷åñòü ïåðâîîòêðûâàòåëåé ðåàêöèåé Ôðèäåëÿ — Êðàôòñà. Òîëóîë ïðèìåíÿåòñÿ äëÿ ïîëó÷åíèÿ âçðûâ÷àòûõ âåùåñòâ è áåíçîéíîé êèñëîòû.
Îñîáåííîñòè õèìè÷åñêèõ ñâîéñòâ ãîìîëîãîâ áåíçîëàÏðîáëåìà. Îïûòíûì ïóò¸ì óñòàíîâëåíî, ÷òî ãîìîëîãè áåíçîëà ëåã÷å âñòóïàþò â ðåàêöèþ çàìåùåíèÿ, ÷åì áåíçîë. Ïî÷åìó? Î÷åâèäíî, îáúÿñíåíèå íóæíî èñêàòü âî âçàèìíîì âëèÿíèè àòîìîâ â ìîëåêóëàõ ãîìîëîãîâ áåíçîëà. Ðàññìîòðèì ýòî ïîëîæåíèå íà ïðèìåðå òîëóîëà. Ìåòèëüíàÿ ãðóïïà â ìîëåêóëå òîëóîëà ÿâëÿåòñÿ äîíîðîì ýëåêòðîíîâ, ñìåùàåò ýëåêòðîííóþ ïëîòíîñòü îò ñåáÿ â ñòîðîíó áåíçîëüíîãî ÿäðà:
 ðåçóëüòàòå ýòîãî ñìåùåíèÿ íàðóøàåòñÿ ðàâíîìåðíîå ðàñïðåäåëåíèå ýëåêòðîííîé ïëîòíîñòè ïî âñåìó áåíçîëüíîìó ÿäðó, óâåëè÷èâàåòñÿ ýëåêòðîííàÿ ïëîòíîñòü â ïîëîæåíèÿõ 2, 4, 6, è àòîìû âîäîðîäà ñòàíîâÿòñÿ áîëåå ïîäâèæíûìè è ëåãêî çàìåùàþòñÿ. Òàêèì îáðàçîì, áîëüøàÿ ðåàêöèîííàÿ ñïîñîáíîñòü áåíçîëüíîãî ÿäðà â ïîëîæåíèÿõ 2, 4, 6 îáúÿñíÿåòñÿ âëèÿíèåì ðàäèêàëà ìåòèëà. Òîëóîë ëåã÷å, ÷åì áåíçîë, âñòóïàåò â ðåàêöèþ íèòðîâàíèÿ.
Òðèíèòðîòîëóîë (òðîòèë, èëè òîë) — ìîùíîå âçðûâ÷àòîå âåùåñòâî. Íà îñíîâàíèè òåîðèè õèìè÷åñêîãî ñòðîåíèÿ ìû ãîâîðèì, ÷òî âëèÿíèå àòîìîâ â ìîëåêóëàõ âçàèìíî. Ðàäèêàë ôåíèë îáëàäàåò ñâîéñòâîì îòòÿãèâàòü íà ñåáÿ ýëåêòðîííóþ ïëîòíîñòü îò àòîìà óãëåðîäà ìåòèëüíîé ãðóïïû. Òîò, â ñâîþ î÷åðåäü, ïîäòÿãèâàåò îáùèå ýëåêòðîííûå ïàðû îò àòîìîâ âîäîðîäà. Àòîìû âîäîðîäà ñòàíîâÿòñÿ áîëåå ïîäâèæíûìè. Ñâÿçè Ñ—Í â ìåòèëüíîé ãðóïïå ñòàíîâÿòñÿ áîëåå ïîëÿðíûìè ïî ñðàâíåíèþ ñî ñâÿçÿìè Ñ—Í â ìåòàíå.
Ìåòàí î÷åíü óñòîé÷èâ ê äåéñòâèþ îêèñëèòåëåé, à òîëóîë — íåò. Åñëè ê òîëóîëó ïðèëèòü ðàñòâîð ïåðìàíãàíàòà êàëèÿ è íàãðåòü, òî ìû óâèäèì, êàê ìàëèíîâàÿ îêðàñêà ïåðìàíãàíàòà êàëèÿ ïîñòåïåííî èñ÷åçíåò. Ïðîèñõîäèò îêèñëåíèå ìåòèëüíîé ãðóïïû, îáðàçóåòñÿ áåíçîéíàÿ êèñëîòà:
Âûâîäû 1. Àðåíàìè íàçûâàþòñÿ àðîìàòè÷åñêèå óãëåâîäîðîäû, â áåíçîëüíûõ êîëüöàõ êîòîðûõ ñóùåñòâóåò åäèíîå ä-ýëåêòðîííîå îáëàêî, îáðàçîâàííîå øåñòüþ íåãèáðèäíûìè ð-ýëåêòðîííûìè îðáèòàëÿìè. Îáùàÿ ôîðìóëà óãëåâîäîðîäîâ ðÿäà áåíçîëà ÑnÍ2n-6 (ãäå n ≥ 6). Òèïè÷íûé ïðåäñòàâèòåëü àðåíîâ — áåíçîë. Áëàãîäàðÿ ñîïðÿæåíèþ ìîëåêóëà áåíçîëà ñòàíîâèòñÿ áîëåå óñòîé÷èâîé. 2. Ãîìîëîãè áåíçîëà — óãëåâîäîðîäû, êîòîðûå îáðàçóþòñÿ ïðè çàìåùåíèè îäíîãî èëè íåñêîëüêèõ àòîìîâ âîäîðîäà áåíçîëüíîãî êîëüöà íà óãëåâîäîðîäíûå ðàäèêàëû. 3. Ðåàêöèè çàìåùåíèÿ ó ãîìîëîãîâ áåíçîëà èäóò îòíîñèòåëüíî ëåã÷å, ÷åì ó áåíçîëà, ñêàçûâàåòñÿ âçàèìíîå âëèÿíèå àòîìîâ â ìîëåêóëå àðåíîâ. Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ Àðîìàòè÷åñêèå óãëåâîäîðîäû (àðåíû) • Áåíçîë • Àðîìàòè÷åñêàÿ ñâÿçü • Áåíçîëüíîå êîëüöî • Åäèíîå π-ýëåêòðîííîå îáëàêî • Ðåàêöèè çàìåùåíèÿ è ïðèñîåäèíåíèÿ • Èçîìåðèÿ ïîëîæåíèÿ çàìåñòèòåëåé • Ôåíèë • Âçàèìíîå âëèÿíèå àòîìîâ â ìîëåêóëå • Òîëóîë Âîïðîñû è çàäàíèÿ
à) ïðîïåí á) àöåòèëåí â) áåíçîë ã) ýòàí
à) ãåêñàíà á) ãåêñåíà â) áåíçîëà ã) öèêëîãåêñàíà
öèêëîãåêñàí → áåíçîë → ýòèëáåíçîë → âèíèëáåíçîë → ïîëèñòèðîë. |
|
|