химический каталог




Органическая химия

Автор О.Я.Нейланд

путаница с названиями спиртов и фенолов, которые по правилам ИЮПАК имеют суффикс -ол.

Двузамещенные бензолы образуют три изомера в зависимости от положения заместителей: орто-, мета- и пара-производные (сокращенно о-, м- и п-) или, соответственно, 1,2-, 1,3- и 1,4-замещенные бензолы.

//\/ .^Ч Ч-/ V

Названия остатков аренов .образуют с помощью суффикса -ил (арил-). Для некоторых остатков сохранились тривиальные названия:

СН3 СНз СН3

Ч-/ Ч/Ч Ч/ I

фенил- бензил* о-толил- ju-толнл- н-толилНазвания двухвалентных остатков: I . .1

/Ч/ /Ч //\

I II I II I I

Ч/ Ч/Ч ч/

w-фенилен2. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ

Арены бензольного ряда в промышленности получают при переработке каменного угля и нефти и алкилпрованием бензола. В лаборатории используют алкплирование и ацилирование с последующим восстановлением ацилпродукта.

1. Получение из природных веществ. Исторически первым методом получения аренов является сухая перегонка каменного угля.

Каменный уголь нагревают при 900—1000 °С без доступа воздуха.

Получают сухой остаток (кокс), газы и каменноугольную смолу.

В 1 м3 газа содержится около 30 г бензола и 10 г толуола. Смола

содержит небольшие количества бензола, толуола, а также ксилолы и полициклические арены, фенолы и гетероциклические соединения. И в настоящее время каменный уголь является главным источником аренов.

Бензол, толуол и другие простые арены встречаются в некоторых сортах нефти. Их получают также при каталитическом крекинге нефтепродуктов.

2. Дегидрирование и дегидроциклизация. Важным синтетическим

методом получения аренов является дегидрирование алканов и циклоалканов. Цнклогексан легко превращается в бензол:

I \-рГ\ || + ЗН*

Ч/ Ч/

Алканы над оксидными катализаторами циклизуются и дегидрируются с образованием аренов:

СНа

450-500 еС

Н3С-СН2-СН2-~СНг-СН,-СНа-СНз-^^Н +4На

" * " ?%/

сня

+4На

Cr,tVAI,Oa

/ч /СНз

Н3С-СНа-СНа —CHa-CHa-CHj-CHj-CH,

^/\сн3 "ч/ ч-/

Е, 3-ксилнл« 2-этнлфеннл> фенэткл*

178

Этот процесс называется дегидроциклизацией алканов или ароматизацией нефти. Большие заслуги в изучении этой реакции и внедрении ее в промышленность принадлежат советским химикам

179

(Р. Л. Молдавский, Б. А. Казанский, Н. Д. Зелинский и А. Ф. Платэ).

3. Циклотримернзация. В присутствии металлорганических катализаторов алкины легко превращаются в арены (гл. IV. 4.2).

4. Алкилирование. В реакциях алкнлирования бензола получаются алкилбепзолы. Алкилирование проводится галогеналканами, алкенами и спиртами (см. с. 188).

5. Получение из кислородсодержащих производных, а) Восстановлением арилкетонов получают алкилпроизводные бензола:

О

сн2сн3 мических энергий ординарных и двойных связей. Разница составляет около 160 кДж/моль.

Необычайно большая разница энергий А? свидетельствует о специфической стабилизации молекулы бензола в результате сопряжения трех двойных связей в шестичленном цикле (энергия резонанса, сопряжения, делокализации). Аналогичные результаты можно получить при сравнении теплот гидрирования бензола и циклогексена (см. гл. VI. А. 4).

Бензол — неполяриое соединение (ц=0), но алкилбензолы имеют электрические дипольные моменты. Это свидетельствует о значительной поляризации электронной системы:

н,с сн,

^/ Ч/

ацетофснон

б) декарбоксилированием аренкарбоновых кислот при нагревании, лучше всего в присутствии катализаторов (оксидов металлов)-О

СН, СН, сн

6 6~ 6

1,77

Я-10за, Кл<м... 1,34

ft, D 0,4

3. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И СТРОЕНИЕ

Бензол и его гомологи являются бесцветными жидкостями и кристаллическими веществами со своеобразным запахом. Они легче воды и с весьма большими коэффициентами преломления света (табл. 16).

5,5 -95,0 -29,0 -53,6

13,2 -57,4 -96,9 -52,7

80,0

80,1 110,6 144,4 139,1 138,4 169,4 152,4 164,7 195,0

1,5011 1,4969 1,5054 1,4972 1,4958 1,5048 1,4914 1,4993 1,5150

0,8790

0,8669

0,8802

0,8641

0,8610

0,8758

0,8618

0,8651

0,838

(S1 X)

1. Теплота образования, полярность молекул и энергии ионизации. При образовании бензола из атомов выделяется больше теплоты, чем можно было бы ожидать на основе расчета суммы термохи-Таблица 16. Некоторые физические константы аренов ряда бензола

Бензол

Толуол

о-Ксилол

лг-Кснлол

л-Ксплол

Псевдокумол

Кумол

Мезитнлен

Дурол

180

Дипольный момент направлен от алкильной группы на бензольный цикл.

О подвижности электронной системы бензола и электронодонор-ных свойствах свидетельствуют весьма низкие энергии ионизации.

Знергия ионизации ареисв

ЭИ (эВ) ЭИ (эВ)

Бензол 9,24 Псевдокумол 8,5

Толуол 8,72 Дурол 8,1

о-Ксилол 8,45 Гексаметилбензол . . . 7,9

2. Геометрия молекул и расчет МО. Электронографнческие исследования бензола показали, что молекула имеет высокую симметрию — она представляет собой правильный плоский шестиугольник.

Все связи С—С одинаковы и их длина не соответствует ни ординарной, ни двойной связи. Углы тригональные— 120Л Для гомологов бензола длины связей и углы изменяются незначительно.

Углеродные атомы в системе бензола находятся в состоянии 5р2-гибриднзации, каждый атом образует три а-связи и предоставляет одну р-орбиталь для образования сопряженной системы из шести л-электрогюв.

Целесообразно привести некоторые результаты расчетов по методу МО Хюккеля, которые подтверждают большую стабильность молекулы бензола и особенности л-электронпой системы.

181

•X?

Рис. 68. Очертания заполненных МО бензола и значения

?2

одноэлектроннои плотности Cjr

При комбинации шести атомных орбиталей tyr образуются шесть молекулярных орбиталей "J/,-:

*/-efl*i+e#b+efib+<:j#t+crti+<>/«t (/ = 1,2,3,4,5,6)

*I

Расчет дает энергии орбиталей ?/ и собственные векторы Cjr при АО в выражениях ^ (рис. 67).

В бензоле имеются две заполненные МО с одинаковой энергией (вырожденные орбитали), но их волновые функции Ч*2 и Ч3 совершенно различны. Если Ч?! относится полностью ко всем шести углеродным атомам и не имеет узловой плоскости, то Ч/2 и Ч3 имеют по одной узловой плоскости и различаются симметрией. На рис. 68 сделана попытка более наглядно изобразить заполненные МО бензола.

Суммарная гт-электропная"плотность на каждом углеродном атоме qr=\t порядок л-связн prs=0,bQ7, свободная валентность />=0,39. J

^0,667 11

Можно РАССЧИТАТЬ ПОЛНУЮ ЭНЕРГИЮ Л-ЭЛЕКТРОНОВ СИСТЕМЫ БЕНЗОЛА: ??<"'=6а-НР.

Исходя ИЗ Ел бензола И этилена можно рассчитать энергию делокализации, сравнивая бензол С тремя молекулами этилена:

&Efл = ?^н- — 3?^и*= 23.

Получается очень большая энергия делокализации, что ГОВОРИТ О стабильности молекулы бензола.

Еще точнее характеризовать стабильность циклических сопряженных систем можно, используя энергию циклической делокализации Д?^1жл- дел, Т. е. сравнивая л-электронную энергию бензола с энергией аналогичной, ко нециклической системы СН,= СН—СН=СН—СН=СН2 (С6Н„):

д?цш<л. Дел = ?С.Н,_?С,Н, = (6а + 8р)_(6а+3|9

страница 47
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182

Скачать книгу "Органическая химия" (10.88Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
курсы 1с в москве митино
купить чугунные радиаторы отопления в москве
Кликни на объявление, получи скидку в КНС по промокоду "Галактика" - D-Link DES-1018P A1A с доставкой по Москве и другим регионам России.
обеденная группа стол 4002 стул 2368

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(06.12.2016)