areny.pdf

(1151 KB) Pobierz
B
I
OT
H N O
E C
L
OG
CHEMIA
ORGANICZNA
I
A
BENZEN - własności chemiczne
1) Redukcja katalityczna
wodorem POD WYSOKIM CIŚNIENIEM (do
cykloheksanu).
Jako katalizatory najczęściej stosowane są:
Pt, Pd, Ni
H
2
/ Ni
p = 100 atm.
T = 100
o
C
benzen
cykloheksan
H
2
/ Pt
2 atm.
T = 20
o
C
H
2
/ Pt
p =100 atm.
T = 100
o
C
S TYREN
etylobenzen
etylocykloheksan
2) Reakcje SUBSTYTUCJI elektrofilowej
Reakcja ma MECHANIZM JONOWY. Układ
sześciu elektronów z pierścienia aromatycznego atakuje ELEKTROFIL.
2a.
Reakcja z FLUOROWCAMI (HALOGENAMI)
– chlorem lub bromem
w obecności KWASU LEWISA (FeCl
3
. AlCl
3
itp... w praktyce używa się
metalicznego
żelaza w postaci pyłu lub opiłków. Żelazo reaguje z bromem lub chlorem tworząc halogenek
żelazaIII
–
kwas
Lewisa)
W
reakcji
tej
tworzą
się
odpowiednie
FLUOROWCOPOCHODNE BENZENU –
chlorobenzen
lub
bromobenzen.
H
+
Cl
2
Fe
Cl
+
HCl
chlorobenzen
H
+
Br
2
Fe
Br
+
HBr
bromobenzen
2b.
Reakcja NITROWANIA
– reakcja z MIESZANINĄ NITRUJĄCĄ składającą się z
kwasu azotowego stężonego (65%) i stężonego kwasu siarkowego (96%). W reakcji tej
tworzy się
nitrobenzen
H
+
HNO
3
H
2
SO
4
NO
2
+
H
2
O
nitrobenzen
2c.
Reakcja SULFONOWANIA
– reakcja ze stężonym KWASEM SIARKOWYM w
temperaturze pokojowej. W reakcji tej tworzy się
kwas benzenosulfonowy
H
+
H
2
SO
4
temp.
pokojowa
SO
3
H
+
H
2
O
kwas
benzenosulfonowy
2d.
Reakcje ALKILOWANIA
– mogą być prowadzona TRZEMA metodami:
I. Reakcja Friedla-Craftsa
– alkilowanie za pomocą FLUOROWCOPOCHODNYCH w
obecności kwasu LEWISA (najczęściej AlCl
3
)
.
H
+
CH
3
CH
2
X
AlCl
3
0,1 mol
CH
2
CH
3
+
HX
etylobenzen
W reakcjach tych obserwuje się często zjawisko PRZEGRUPOWANIA grupy alkilowej
H
+
CH
3
CH
2
CH
2
X
chlorek n-propylu
AlCl
3
CH
3
CH
CH
3
+
HX
izopropylobenzen
CH
2
CH
3
II. Reakcja z ALKOHOLAMI
w środowisku kwaśnym
H
+
CH
3
CH
2
OH
H
+
H
2
O
etylobenzen
W reakcjach tych również obserwuje się zjawisko PRZEGRUPOWANIA grupy alkilowej
H
+
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
OH
alkohol n-butylowy
H
CH
3
CH
2
CH
CH
3
+
H
2
O
sec-butylobenzen
III. Reakcja z ALKENAMI
w środowisku kwaśnym. W reakcji tej - w wyniku
protonowania wiązania
w alkenie tworzy się najpierw karbokation (zgodnie z regułą
Markownikowa tworzy się możliwie najtrwalszy karbokation), który jest czynnikiem
elektrofilowym atakowanym przez chmurę elektronów z układu aromatycznego.
CH
3
H
+
CH
3
C
CH
3
CH
2
CH
3
C CH
3
H
+
H
2
O
izobuten
t-butylobenzen
2e.
Reakcje ACYLOWANIA Friedla - Craftsa
– mogą być prowadzona DWOMA
metodami:
I. Reakcja z CHLORKAMI KWASOWYMI
w obecności AlCl
3
H
1,1 mol
Cl
chlorek acetylu
(chlorek kwasu octowego)
+
CH
3
C
O
AlCl
3
O
C
CH
3
+
H
2
Cl
acetofenon
II. Reakcja z BEZWODNIKAMI KWASOWYMI
w obecności AlCl
3
H
+
O
O
AlCl
3
O
CH
3
+
CH
3
COOAlCl
2
+ HCl
CH
3
C
CH
3
C
C
2,2 mol
O
bezwodnik kwasu octowego
acetofenon
3) Utlenianie katalityczne
tlenem w obecności V
2
O
5
O
O
2
/ V
2
O
5
o
450 C
O
O
+
2 CO
2
benzen
bezwodnik maleinowy
4) Fotochemiczna addycja chloru
Cl
Cl
2
Cl
Cl
h
benzen
Cl
Cl
Cl
hekdachlorocykloheksan
B
I
OT
H N O
E C
L
OG
CHEMIA
ORGANICZNA
I
A
Mechanizmy reakcji
HALOGENOWANIE ARENÓW
1. Generowanie elektrofila
3Br
2
+ 2Fe
2FeBr
3
katalizator
2. Tworzenie kompleksu

skrócony zapis kompleksu

H
Br
. .
.
. .
.. . ..
.
3. Odtworzenie układu aromtycznego i katalizatora
H
+
FeBr
4
FeBr
3
Sumarycznie
+
HBr
( )
Komentarz:
W wyniku oddziaływania chmury elektronów
ukladu aromatycznego
z powstałą (z
bromu i FeBr
3
) PARĄ JONOWĄ wytwarza się wiązanie typu semipolarnego i powstaje kompleks zwany
kompleksem
.
W kolejnym etapie tworzy się wiązanie
(sigma) między ELEKTROFILEM i jednym z
atomów węgla układu aromatycznego. W powstałym kompleksie (zwanym
kompleksem
)
atom węgla
związany z elektrofilem zmienia hybrydyzację z sp
2
na sp
3
zaś ładunek dodatni jest w nim
zdelokalizowany pomiędzy pozostałe pięć atomów węgla. Ostatnim etapem jest eliminacja PROTONU
połączona z aromatyzacją układu cyklicznego. Wyeliminowany proton rozkłada anion FeBr
4-
odtwarzając KATALIZATOR (FeBr
3
).
NITROWANIE ARENÓW
1. Generowanie elektrofila
O
H
O N
O
O
H
O N
H
O
O
N
O
ELEKTROFIL
H
H
2
O
(UWAGA! Kation ten
ma budowę rezonan-
sową podobnie, jak
cząsteczka HNO
3
)
(kation NITRONIOWY)
2. Tworzenie kompleksu

skrócony zapis kompleksu

O
H
N
O
. .
.
. .
.. . ..
.
3. Odtworzenie układu aromatycznego
Sumarycznie
H
+
HNO
3
H
2
SO
4
NO
2
+
H
2
O
nitrobenzen
Komentarz:
W wyniku oddziaływania chmury elektronów
ukladu aromatycznego
z KATIONEM
NITRONIOWYM wytwarza się wiązanie typu semipolarnego i powstaje kompleks zwany
kompleksem
.
W kolejnym etapie tworzy się wiązanie
(sigma) między ELEKTROFILEM i jednym z atomów
węgla układu aromatycznego. W powstałym kompleksie (zwanym
kompleksem
)
atom węgla związany
z elektrofilem zmienia hybrydyzację z sp
2
na sp
3
zaś ładunek dodatni jest w nim zdelokalizowany
pomiędzy pozostałe pięć atomów węgla. Ostatnim etapem jest eliminacja PROTONU połączona z
aromatyzacją układu cyklicznego.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin