Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 69
Скачиваний: 9
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Гомологи бензола с одной боковой цепью дают бензойную кислоту.
Гомологи, содержащие две боковые цепи, дают двухосновные кислоты.
5. Правила ориентации (замещения) в бензольном кольце
Важнейшим фактором, определяющим химические свойства молекулы, является распределение в ней электронной плотности. Характер распределения зависит от взаимного влияния атомов.
В молекулах, имеющих только связи, взаимное влияние атомов осуществляется через индуктивный эффект. В молекулах, представляющих собой сопряженные системы, проявляется действие мезомерного эффекта.
Влияние заместителей, передающееся по сопряженной системе связей, называется мезомерным (М) эффектом.
В молекуле бензола электронное облако распределено равномерно по всем атомам углерода за счет сопряжения. Если же в бензольное кольцо ввести какой-нибудь заместитель, это равномерное распределение нарушается и происходит перераспределение электронной плотности в кольце. Место вступления второго заместителя в бензольное кольцо определяется природой уже имеющегося заместителя.
Заместители подразделяют на две группы в зависимости от проявляемого ими эффекта (мезомерного или индуктивного): электронодонорные и электроноакцепторные.
Электронодонорные заместители проявляют +М- и +I-эффект и повышают электронную плотность в сопряженной системе. К ним относятся гидроксильная группа -- ОН и аминогруппа -- NН2. Неподеленная пара электронов в этих группах вступает в общее сопряжение с электронной системой бензольного кольца и увеличивает длину сопряженной системы. В результате электронная плотность сосредоточивается в орто- и пара-положениях.
Алкильные группы не могут участвовать в общем сопряжении, но они проявляют +I-эффект, под действием которого происходит аналогичное перераспределение электронной плотности.
Электроноакцепторные заместители проявляют -М-эффект и снижают электронную плотность в сопряженной системе. К ним относятся нитрогрупла -- NO2, сульфогруппа -- SO3Н, альдегидная -- СНО и карбоксильная -- СООН группы. Эти заместители образуют с бензольным кольцом общую сопряженную систему, но общее электронное облако смещается в сторону этих групп. Таким образом, общая электронная плотность в кольце уменьшается, причем меньше всего она уменьшается в мета-положениях.
Полностью галогенизированные алкильные радикалы (например, --ССl3) проявляют -I-эффект и также способствуют понижению электронной плотности кольца.
Закономерности преимущественного направления замещения в бензольном кольце называют правилами ориентации.
Заместители, обладающие +I-эффектом или +М-эффектом, способствуют электрофильному замещению в орто- и пара-положениях бензольного кольца и называются заместителями (ориентантами) первого рода:
Заместители, обладающие -I-эффектом или -М-эффектом, направляют электрофильное замещение в мета-положения бензольного кольца и называются заместителями (ориентантами) второго рода:
Так, толуол, содержащий заместитель первого рода, нитруется и бромируется в пара- и орто-положения.
Нитробензол, содержащий заместитель второго рода, нитруется и бромируется в мета-положение.
Помимо ориентирующего действия заместители оказывают влияние и на реакционную способность бензольного кольца: ориентанты 1-го рода (кроме галогенов) облегчают вступление второго заместителя; ориентанты 2-го рода (и галогены) затрудняют его.
Заключение
Ароматические углеводороды играют важную роль в экономике с начала девятнадцатого столетия, когда в качестве растворителя каучука стал использоваться растворитель из каменноугольной смолы.
В настоящее время соединения ароматического ряда в чистом виде используются для синтеза пластмасс, синтетического каучука, красителей, взрывчатых веществ, пестицидов, детергентов, духов и лекарств. Эти вещества используются, главным образом, как компонент растворителей, и в разной пропорции входят в состав горючего.
Кумол используется как высокооктановая добавка к авиационному топливу, как разбавитель для эфироцеллюлозных красок и лаков, как важный исходный материал для синтеза фенола и ацетона, а также для крекингового получения стирола.
Это вещество входит в состав многих промышленных нефтяных растворителей с температурой кипения от 150 до 160. Кумол хорошо растворяет жиры и смолы, и поэтому используется в качестве замены бензола во многих отраслях промышленности. п-цимол присутствует в некоторых эфирных маслах и может быть получен гидрированием моноциклических терпенов.
Он является побочным продуктом производства бумаги из сульфитной целлюлозы и используется, в основном, совместно с другими растворителями и ароматическими углеводородами как разбавитель для лаков.
Кумарин применяется как дезодорирующий и усиливающий запах компонент в производстве мыла, табака, резиновых изделий и духов. Он также используется в фармацевтических препаратах.
Бензол запрещен к применению в товарах широкого потребления, а во многих странах было прекращено его использование в качестве растворителя и компонента жидкости для сухой химчистки.
Бензол широко применялся при изготовлении стирола, фенолов, малеинового ангидрида и ряда детергентов, взрывчатых веществ, фармацевтических препаратов и красителей. Он использовался как топливо, химический реактив и экстрагирующий агент для семян и орехов. Моно-, ди- и триалкильные производные бензола используются, прежде всего, как растворители и разбавители в производстве духов и промежуточных материалов для красителей.
Эти вещества присутствуют в некоторых нефтепродуктах и в дистиллятах каменноугольной смолы. Псевдокумол используется при изготовлении духов, а 1,3,5-триметилбензол и псевдокумол используются также как промежуточные звенья в производстве красителей, но главное промышленное применение этих веществ - растворители и разбавители.
Толуол служит растворителем для масел, смол, натурального (в смеси с циклогексаном) и синтетического каучука, пеков, асфальта, дегтя и ацетилцеллюлозы (в горячей смеси с этиловым спиртом). Он служит растворителем и разбавителем для эфироцеллюлозных красок и лаков, а также растворителем чернил для гелиогравюры.
Смешанный с водой, он образует азеотропные смеси, которые применяются для получения матовых поверхностей. Толуол входит в состав смесей, которые используются как чистящие средства во многих отраслях промышленности и в кустарных промыслах. Он используется при изготовлении детергентов и искусственной кожи, как важное сырье для органического синтеза, особенно для получения хлоридов бензоила и бензидена, сахарина, хлорамина Т, тринитротолуола и разнообразных красителей.
Нафталин используется как исходный продукт органического синтеза разнообразных химических соединений, как средство защиты от моли и компонент состава для защиты дерева. Его также используют при изготовлении индиго и применяют как наружное средство для уничтожения вшей у домашних животных и птицы.
Стирол используется при изготовлении разнообразных полимеров (например, полистирола) и сополимерных эластомеров, таких, как бутадиен-стирольный или акрилонитрилбутадиенстирол каучуки, которые получаются сополимеризацией стирола с 1,3-бутадиеном и акрилонитрилом.
Стирол широко применяется в производстве прозрачных пластмасс. Этилбензол - промежуточное звено при органическом синтезе, особенно в производстве стирола и синтетического каучука. Он
используется как растворитель или разбавитель, компонент автомобильного и авиационного топлива, а также при производстве ацетата целлюлозы.