1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Хімія
  3. Особливості хімічних властивостей гомологів бензолу

Особливості хімічних властивостей гомологів бензолу

Атоми вуглецю і водню в бензолі перестають бути невиразні після того, як в кільці з’явився перший заступник. Властивості гомологів бензолу (і першого з них – толуолу) – яскравий приклад взаємного впливу атомів в молекулі органічної речовини. Учитель пов’язує даний етап заняття з теорією будови А. М. Бутлерова, а також розвиває перші уявлення про електронні ефекти, отримані хлопцями на перших уроках.

Той факт, що перший заступник в ароматичному кільці впливає на напрямок електрофільної реакції для другого заступника, став відомий в 70-х рр. XIX в. Це відкриття стало ще одним підтвердженням справедливості теорії будови органічних сполук, констатував взаємний вплив атомів і груп атомів в молекулах. Як приклад вчитель пропонує розглянути властивості найближчого гомолога бензолу – метилбензола (толуолу). У чому ж полягає такий вплив?

1. Електрофільне заміщення в толуолі (та інших алкілбензол) алкілбензол протікає легше, ніж для незаміщених бензолу. Це пояснюється зміщенням електронної щільності зв’язку С-Н метильної групи від водню до вуглецю зважаючи на його більшої електронегативності. У свою чергу алкільний заступник збільшує загальну електронну щільність на кільці, полегшуючи атаку електрофільного реагенту.

Учитель нагадує хлопцям, що такий електронний ефект, який передається від одного атома до іншого по ?-зв’язків, називається індуктивним. Кажуть, що метальними група має позитивним індуктивним ефектом. Наприклад, при нитровании толуолу легко утворюється не моно-, а тринітротолуол.

2. Алкільні заступник не тільки активує ядро, але і направляє знову входить заступник в орто- і пара-положення циклу. Формально цей процес можна зобразити схемою, що ілюструє зосередження електронної щільності (?-) у 2- і 4-м положеннях циклу. Заступники такого типу називаються орієнтанти першого роду.

Наприклад, при хлоруванні толуолу в присутності каталізатора Фріделя-Крафтса утворюється суміш приблизно рівних кількостей орто-хлортолуола і пара-хлортолуола.

Хлопці зазвичай зрівнюють запис цієї реакції, що в даному випадку не обов’язково.

Вже згадане вище нітрація толуолу може призвести до утворення 2,4,6-тринітротолуолу, званого тротилом.

Чи впливає в свою чергу бензольні кільце на алкільний радикал, пов’язаний з ним? Такий вплив можна підтвердити двома фактами.

1. Толуол, а також його гомологи з більш довгим алкільним радикалом в умовах радикального заміщення галогеніруются тільки по ?-вуглецевого атома (тобто ближньому до кільця) бічний ланцюга незалежно від її довжини:

У разі достатньої кількості хлору заміщенню піддається другий атом водню в ?-положенні.

2. Як вже було сказано, ароматичне кільце стійко до дії окислювачів. Бензол при звичайних умовах не окислюється киснем повітря, що не знебарвлює розчин КМnO4. Гомологи ж бензолу окислюються при нагріванні водним розчином перманганату калію. Ароматичне кільце при цьому не зачіпається, окислення йде по сс-вуглецевого атома бічного ланцюга. Незалежно від її довжини в якості основного продукту утворюється бензойна кислота.

Учитель демонструє знебарвлення розчину перманганату калію з використанням того ж сольвента. У пробірці змішують рівні об’єми розчинника і розчину КМnO4. Суміш нагрівають на гарячій водяній бані (уникати відкритого вогню!). Через 1-2 хв. вміст пробірки знебарвиться.

Для закріплення матеріалу крім традиційних завдань вчитель може запропонувати хлопцям дуже корисна вправа: дописати не право, а відтворити ліві частини рівняння хімічних реакцій. Зазвичай це обмовляють так: «Знайдена права половина сторінки, розірваної уздовж. Відновіть її ліву половину ».

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
р-Элементы VI А группы