АРОМАТТЫ КӨМІРСУТЕКТЕР. АРЕНДЕР


Бензолдың жалпы формуласы. Гомологтық қатары.

Изомериясы және номенклатурасы (аталуы)

Ароматты көмірсутектер (арендер) деп – молекуласында циклогексатриендік циклі бар, физикалық және химиялық қасиеттерімен ерекшеленетін көмірсутектерді атайды. Ароматты қосылыстардың барлығына циклдік құрылыс және жоғары қанықпаушылық тән. Жалпы формуласы: СnH2n-6. Ароматты көмірсутектердің қарапайым өкілі – бензол - С6Н6. Бензол молекуласында көміртек пен сутек атомдары бір жазықтықтың бойында орналасқан. Көміртек атомдар арасындағы барлық байланыстардың ұзындығы бірдей – 1,4А0, байланыстар арасындағы бұрыш 1200 тең болады. Бензол молекуласы – С6Н6. Бензолдың қарапайым моноорынбасқан туындыларын атау үшін, «бензол» деген сөздің алдында орынбасарды атайды.

метилбензол

этилбензол

Винилбензол (стирол)

Бензолдың кейбір орынбасарлы туындыларын тривиалдық атаулармен атайды. Мысалы: метилбензол – толуол С6Н5СН3; аминбензол – анилин С6Н5NH2, винилбензол – стирол С6Н5С2Н3.

Екі орынбасарлы бензолдар. Бензол сақинасында екі орынбасар болса, оларды атағанда, орынбасардың тұрған орнын да көрсету қажет. Үш мүмкін изомерлерді орто-, мета-, пара- (қысқаша о-, м-, n-) деп белгілейді.

Егер екі орынбасар көрші көміртегі атомдарында қатар орналасса, ондай изомерді орто-, о- изомер дейді.

Егер орынбасар бір көміртегі атомынан кейін орналасса, ондай изомерді мета-, м- изомер дейді.

Егер орынбасар екі көміртегі атомынан кейін орналасса, ондай изомерді пара-, n- изомер дейді.

Химиялық қасиеттері

Барлық ароматты көмірсутектер орынбасу реакциясына бейімді, ал қосып алу реакциясына өте қиын түседі. Арендер галогендеу, нитрлеу, сульфирлеу реакцияларына, ал гомологтары тотығу реакциясына қатысады. Бензол сақинасында π- электрон бұлттары біркелкі таралғандықтан нуклеофильдік реакциялар қиын, ал электрофильдік орынбасу реакциялары оңай жүреді.

1. Нитрлеу реакциясын жүргізу үшін, концентрлі азот пен күкірт қышқылдарының қоспасын алады. Бұл нитрлейтін агент нитроний ионын NO2+ береді.

НОNO2 + 2H2SO4 NO2+ + H3O+ + 2HSO4-

Электрофильдік орын басу реакциясы екі сатыда жүреді. Алдымен электрофильдік топ бензол сақинасының π- орбитальдарын шабуылдап, π-комплекс түзеді. Екінші сатыда π- комплекс, тұрақсыз σ- комплекске өтеді. Содан кейін пайда болған тұрақсыз карбкатионнан протон бөлініп, нитробензол түзіледі.

2. Галогендеу реакциясы. Бензол және оның гомологтары хлорланады, бромданады, йодталады. Реакция жүру үшін галогенді полярлайтын катализатор қажет: темір немесе алюминий галогенидтері.

3. Сульфирлеу реакциясы (күкірт қышқылын қосу):

бензолсульфоқышқылы

4. Алкилдеу реакциясы. Бензол сақинасына алкил тобын енгізу үшін бензолды галогеналкандармен әрекеттестіреді.

этилбензол

Реакция тек катализатор қатысында жүреді. Катализатор ретінде алюминий хлориді немесе темір(III) бромиді қолданылады. Бұл катализатордың тиімділігін бірінші рет Фридель мен Дж. Крафтс ашқандықтан, мұндай реакцияларды Фридель-Крафтс реакциялары деп атайды.

2. Фридель – Крафтс реакциясы бойынша ацилирлеу молекулаға ацил тобын енгізу. Ацилирлеу процесін Льюис қышқылы қатысында карбон қышқылдарының галогенангидридтерімен жүргізеді.

6. Тотығу реакциясы. Қалыпты жағдайда мына тотықтырғыштар азот қышқылы, хром қоспасы, калий перманганаты, сутегі пероксиді – бензолға әсер етпейді. Тек жоғары температурада, ванадий(V)оксиді қатысында бензол ауамен малеин ангидридіне дейін тотығады.

малеин ангидриді

Бензол гомологтарын катализатор (КМnO4, К2Сr2О7) қатысында тотықтырса, ароматты қышқылдарға айналады.

пропилбензол бензой қышқылы

Бензол молекуласы озонды қосып алып, алдымен триозонид түзеді, ол су әсерінен бұзылып, глиоксаль-диальдегид түзеді, сосын дикарбон қышқылы түзіледі.

.

глиоксаль қымыздық қышқылы

Бензол сақинасындағы бағытталу ережесі

Бензол сақинасындағы барлық көміртегі атомдары бір-бірімен тең, сондықтан электрофильді агенттер сақинадағы кез келген көміртегі атомын шабуылдайды. Егер бензол сақинасында бір орынбасар болса, онда келесі жаңа орынбасар белгілі орынға ие болады. Бензол қатарындағы көмірсутектердің электрофильдік орын басу реакциялары орынбасардың химиялық табиғаты және бағыттаушы қабілеті бойынша екі топқа бөлінеді.

1. о-, n- бағыттаушы орынбасарлар бірінші текті орынбасарлар (ориентанттар) деп аталады. Олар электрон беруге (электрон донорлар) бейім топтар: алкил (−СН3, −СН2R), галогендер, тағы −ОН, −NH2, −NHR, −NR2, −OR,−NHCOR, −OCOR, −SH жатады.

2. м- бағыттаушы орынбасарлар екінші текті орынбасарлар (ориентанттар) деп аталады. Олар электрон қабылдауға (электрон акцепторлы) бейім топтар: CF3, −NO2, −SO3H,−COOH, −CN, −COR, −COOR,−CCl3 жатады.

Мысалы: толуолды нитрлеу реакциясын қарастырайық. Толуолда метил тобы бар, ол бірінші текті орынбасарға жатады. Метил тобы электрон бұлттарын сақинадағы көміртегіне ығыстырып индуктивтік эффект көрсетеді. Сондықтан о- және n- орындарында электрон тығыздығы өсіп, сол жерде орын басу реакциясы жүреді.

Ал екінші текті орынбасарлар, керісінше сақинадағы көміртегі атомдарының электрон бұлттарын өзіне тартып қосарлану (мезомерлік) эффект көрсетеді. Сондықтан м- орында электрон тығыздығы өсіп, осы жерде орынбасу реакциясы жүреді.

Өзін-өзі тексеру сұрақтары

1. Изомерия, номенклатура, мысалдар.

2. Алу, химиялық қасиеттері.

3. Бензол, қасиеттері.

4. Мына қосылыстардың структуралық формуласын жазу керек: м- нитротолуол; м- динитробензол; о- бромфенол; 2,6-дибром-4-хлортолуол; о- хлоранилин.

5. 7,2г бензоат натрий 600мл 0,5М натрий гидроксиді ерітіндісімен әрекеттескенде неше грамм бензол түзіледі? Жауабы: 3,9г.