Tiền bạc 

Hydrocacbon thơm: tất cả về chúng. Tính chất hóa học. Đặc điểm của hợp chất thơm Đối với hợp chất thơm, phản ứng đặc trưng nhất là

Hóa học là một môn khoa học rất hấp dẫn. Nó nghiên cứu tất cả các chất tồn tại trong tự nhiên, và có rất nhiều trong số đó. Chúng được chia thành vô cơ và hữu cơ. Trong bài này, chúng ta sẽ xem xét các hiđrocacbon thơm, chúng thuộc nhóm cuối cùng.

Nó là gì?

Đây là những chất hữu cơ có một hoặc nhiều nhân benzen trong thành phần của chúng - cấu trúc ổn định của sáu nguyên tử cacbon được kết nối trong một hình đa giác. Các hợp chất hóa học này có mùi đặc trưng, ​​có thể hiểu được từ tên gọi của chúng. Các hydrocacbon của nhóm này là chu kỳ, ngược lại với ankan, ankan, v.v.

hydrocacbon thơm. Benzen

Đây là hợp chất hóa học đơn giản nhất từ ​​nhóm chất này. Thành phần của các phân tử của nó bao gồm sáu nguyên tử cacbon và cùng một lượng hydro. Tất cả các hiđrocacbon thơm khác đều là dẫn xuất của benzen và có thể thu được bằng cách sử dụng nó. Chất này ở điều kiện thường ở trạng thái lỏng, không màu, có mùi ngọt đặc trưng, ​​không tan trong nước. Nó bắt đầu sôi ở nhiệt độ +80 độ C và đóng băng - ở nhiệt độ +5.

Tính chất hóa học của benzen và các hiđrocacbon thơm khác

Điều đầu tiên bạn cần chú ý là quá trình halogen hóa và nitrat hóa.

Phản ứng thay thế

Đầu tiên trong số này là hiện tượng halogen hóa. Trong trường hợp này, để phản ứng hóa học xảy ra phải dùng chất xúc tác là sắt triclorua. Như vậy, nếu ta thêm clo (Cl 2) vào benzen (C 6 H 6) thì ta được clobenzen (C 6 H 5 Cl) và hiđro clorua (HCl), thoát ra dưới dạng khí trong, có mùi hắc. Đó là, kết quả của phản ứng này, một nguyên tử hydro được thay thế bằng một nguyên tử clo. Điều tương tự cũng có thể xảy ra khi thêm các halogen khác (iốt, brom, v.v.) vào benzen. Phản ứng thay thế thứ hai - nitrat hóa - tiến hành theo một nguyên tắc tương tự. Tại đây, dung dịch axit sunfuric đậm đặc đóng vai trò là chất xúc tác. Để thực hiện loại phản ứng hóa học này, cần thêm axit nitrat (HNO 3), cũng đặc, vào benzen, kết quả là nitrobenzen (C 6 H 5 NO 2) và nước được tạo thành. Trong trường hợp này, nguyên tử hydro được thay thế bằng một nhóm gồm một nguyên tử nitơ và hai oxy.

Phản ứng cộng

Đây là loại tương tác hóa học thứ hai mà các hydrocacbon thơm có khả năng tham gia vào. Chúng cũng tồn tại ở hai dạng: halogen hóa và hydro hóa. Lần đầu tiên chỉ xảy ra khi có mặt của năng lượng mặt trời, hoạt động như một chất xúc tác. Để thực hiện phản ứng này, clo cũng phải được thêm vào benzen, nhưng với một lượng lớn hơn để thay thế. Mỗi phân tử benzen phải có ba clo. Kết quả là, chúng tôi nhận được hexachlorocyclohexane (C 6 H 6 Cl 6), tức là, sáu clo nữa sẽ tham gia vào các nguyên tử hiện có.

Quá trình hydro hóa chỉ xảy ra khi có mặt của niken. Để làm điều này, trộn benzen và hiđro (H 2). Tỷ lệ giống như trong phản ứng trước đó. Kết quả là, xyclohexan (C 6 H 12) được tạo thành. Tất cả các hydrocacbon thơm khác cũng có thể tham gia vào loại phản ứng này. Chúng xảy ra theo nguyên tắc tương tự như trong trường hợp của benzen, chỉ với sự tạo thành các chất phức tạp hơn.

Thu nhận các hóa chất thuộc nhóm này

Hãy bắt đầu với benzen. Nó có thể được thu được bằng cách sử dụng một thuốc thử như axetylen (C 2 H 2). Trong ba phân tử của một chất nhất định, dưới tác dụng của nhiệt độ cao và chất xúc tác, một phân tử của hợp chất hóa học mong muốn được tạo thành.

Ngoài ra, benzen và một số hydrocacbon thơm khác có thể được chiết xuất từ ​​nhựa than đá, được hình thành trong quá trình sản xuất than cốc luyện kim. Toluen, o-xylen, m-xylen, phenanthren, naphtalen, anthracen, flo, chrysene, diphenyl và những chất khác có thể được quy cho những chất thu được theo cách này. Ngoài ra, các chất thuộc nhóm này thường được chiết xuất từ ​​các sản phẩm dầu mỏ.

Các hợp chất hóa học khác nhau của lớp này trông như thế nào?

Styren là chất lỏng không màu, mùi dễ chịu, ít tan trong nước, nhiệt độ sôi là +145 độ C. Naphthalene là một chất kết tinh, cũng ít tan trong nước, nóng chảy ở nhiệt độ +80 độ và sôi ở nhiệt độ +217. Anthracene ở điều kiện bình thường cũng được trình bày dưới dạng tinh thể, tuy nhiên, không còn không màu nữa mà có màu vàng. Chất này không hòa tan trong nước cũng như trong dung môi hữu cơ. Điểm nóng chảy - +216 độ C, điểm sôi - +342. Phenantrene trông giống như những tinh thể sáng bóng chỉ tan trong dung môi hữu cơ. Điểm nóng chảy - +101 độ, điểm sôi - +340 độ. Như tên gọi của nó, flo có khả năng phát huỳnh quang. Chất này, giống như nhiều chất khác của nhóm này, là tinh thể không màu, không tan trong nước. Điểm nóng chảy - +116, điểm sôi - +294.

Ứng dụng của hydrocacbon thơm

Benzen được sử dụng trong sản xuất thuốc nhuộm như một nguyên liệu thô. Nó cũng được sử dụng trong sản xuất chất nổ, thuốc trừ sâu và một số loại thuốc. Styrene được sử dụng trong sản xuất polystyrene (polystyrene) bằng cách trùng hợp nguyên liệu ban đầu. Sau này được sử dụng rộng rãi trong xây dựng: làm vật liệu cách nhiệt và cách âm, cách điện. Naphthalene, giống như benzen, tham gia vào quá trình sản xuất thuốc trừ sâu, thuốc nhuộm và thuốc. Ngoài ra, nó còn được sử dụng trong công nghiệp hóa chất để sản xuất nhiều hợp chất hữu cơ. Anthracene cũng được sử dụng trong sản xuất thuốc nhuộm. Flo đóng vai trò là chất ổn định polyme. Phenantrene, giống như chất trước đó và nhiều hydrocacbon thơm khác, là một trong những thành phần của thuốc nhuộm. Toluene được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa chất để chiết xuất các chất hữu cơ, cũng như sản xuất chất nổ.

Đặc điểm và công dụng của các chất được chiết xuất bằng hiđrocacbon thơm

Trước hết, chúng bao gồm các sản phẩm của các phản ứng hóa học được coi là của benzen. Ví dụ, chlorobenzene là một dung môi hữu cơ, cũng được sử dụng trong sản xuất phenol, thuốc trừ sâu, các chất hữu cơ. Nitrobenzene là một thành phần của chất đánh bóng kim loại, được sử dụng trong sản xuất một số thuốc nhuộm và hương liệu, và có thể đóng vai trò của một dung môi và chất oxy hóa. Hexachlorocyclohexane được sử dụng như một chất độc để kiểm soát dịch hại và cả trong công nghiệp hóa chất. Cyclohexane được sử dụng trong sản xuất sơn và vecni, trong sản xuất nhiều hợp chất hữu cơ, trong công nghiệp dược phẩm.

Phần kết luận

Sau khi đọc bài báo này, chúng ta có thể kết luận rằng tất cả các hiđrocacbon thơm đều có cấu trúc hóa học giống nhau, điều này cho phép chúng ta kết hợp chúng thành một loại hợp chất. Ngoài ra, tính chất vật lý và hóa học của chúng cũng khá giống nhau. Sự xuất hiện, điểm sôi và điểm nóng chảy của tất cả các hóa chất trong nhóm này không khác nhau nhiều. Nhiều hiđrocacbon thơm được sử dụng trong các ngành công nghiệp giống nhau. Các chất có thể thu được từ các phản ứng halogen hóa, nitrat hóa, hydro hóa cũng có các tính chất tương tự và được sử dụng cho các mục đích tương tự.

Đặc điểm của hợp chất thơm. Benzen là đại diện đầu tiên của hydrocacbon thơm. Nó có một số tính chất đặc biệt để phân biệt nó với các hydrocacbon mạch hở no và không no đã được nghiên cứu trước đây. Tính chất thơm của benzen do cấu tạo của nó quyết định và thể hiện ở tính chất hóa học.

Thành phần của benzen được biểu thị bằng công thức C 6 H 6. Công thức tổng quát của các đồng đẳng của dãy benzen C n H 2 n -6. Sự khác biệt giữa công thức này và công thức của một số hiđrocacbon no C n H 2 n +2 bằng 8 GIỜ. Do đó, theo thành phần hóa học, benzen và các đồng đẳng của nó là những hợp chất không no. Tính chất không bão hòa của chúng không được biểu hiện trong các phản ứng điển hình. Người ta mong đợi benzen hoạt động giống như ethylene, butadiene và các hydrocacbon không bão hòa điển hình khác. Tuy nhiên, nó không khử màu nước brom, tức là ở điều kiện thường, nó không thêm brom vào. Dung dịch thuốc tím không bị mất màu khi lắc với benzen tức là benzen có khả năng chống oxi hóa ở những điều kiện này. Ngay cả khi đun sôi kéo dài với dung dịch KMn0 4, benzen hầu như không bị oxi hóa. Nó chủ yếu được đặc trưng bởi các phản ứng thay thế:

Nhưng) Khi có mặt chất xúc tác axit Lewis ( FeCl3, AlCl 3) clo và brom thay thế nguyên tử hiđro trong phân tử benzen:

b) Axit sulfuric đậm đặc không gây ra sự trùng hợp benzen, như xảy ra trong trường hợp của ankadien, nhưng dẫn đến việc tạo ra axit benzen sulfonic:

trong) Dưới tác dụng của hỗn hợp nitrat hóa (cô đặc HNO 3 Và H2SO4) sự nitro hóa của hạt nhân xảy ra (sự đưa nhóm nitro vào hạt nhân -KHÔNG 2) để tạo dẫn xuất nitro của benzen.

nitrobenzene

Phân loại phản ứng thế. Khi thay thế trong vòng benzen, ba loại phản ứng có thể xảy ra tùy thuộc vào bản chất của loài tấn công.

1. Thay thế triệt để. Nếu tác nhân tấn công R- một gốc mang một điện tử chưa ghép đôi, sau đó liên kết hydro với nguyên tử cacbon của hạt nhân bị tách ra bằng một trong các điện tử của cặp điện tử -bond. Loại thay thế này được gọi là căn bản. Phản ứng thế gốc hiếm khi được sử dụng trong dãy thơm.

R + H-C 6 H 5 R-C 6 H 5 + H

2. Sự thay thế nucleophin. Dưới tác dụng của các nuclêôtit mang điện tích âm trên benzen được thế C 6 H 5 X(ở đâu X- phó), nhóm tách ra X - cùng nhau rời khỏi một cặp -electron mà trước đó đã thực hiện liên kết của nó với hạt nhân:

Z - + X: C 6 H 5 Z-C 6 H 5 + X -

Một ví dụ là phản ứng tương tác giữa muối natri của axit benzen sulfonic với kiềm. Phản ứng này làm cơ sở cho phương pháp công nghiệp để sản xuất phenol:

Theo quy định, để xảy ra thành công phản ứng thay thế nucleophin, hạt nhân phải chứa thêm một hoặc nhiều hơn hai nhóm thế rút điện tử mạnh ( –KHÔNG 2, –SO 3 H, -CF 3).

3. Sự thay thế electron.

Z + + X: C 6 H 5 Z-C 6 H 5 + X +

Trong tất cả các phản ứng thuộc loại này, thuốc thử tấn công ( Y +) mang điện tích dương trên nguyên tử đi vào liên kết với nguyên tử cacbon của nhân benzen, hoặc có đặc tính cationoid rõ rệt và tạo thành liên kết mới do một cặp electron đã thực hiện liên kết trước đó. S-N. Nguyên tử hydro thay thế để lại ở dạng proton ( H +).

Các phản ứng cộng với benzen. Trong một số trường hợp hiếm hoi, benzen có khả năng cho phản ứng cộng. Quá trình hydro hóa, tức là việc bổ sung hydro, xảy ra dưới tác dụng của hydro trong các điều kiện khắc nghiệt với sự có mặt của chất xúc tác ( Ni, Pt, Pd). Trong trường hợp này, một phân tử benzen thêm ba phân tử hydro để tạo thành xiclohexan:

xyclohexan

Nếu một dung dịch clo hoặc brom trong benzen tiếp xúc với ánh sáng mặt trời hoặc tia tử ngoại, thì ba phân tử halogen được cộng một cách triệt để để tạo thành một hỗn hợp phức tạp của các đồng phân lập thể của hexachlorocyclohexan (hexachloran):

hυ

Do đó, tính chất thơm của benzen (và các chất khác) được thể hiện ở chỗ hợp chất này, là hợp chất không bão hòa trong thành phần, biểu hiện như một hợp chất hạn chế trong một số phản ứng hóa học; nó được đặc trưng bởi tính ổn định hóa học, sự khó khăn của các phản ứng cộng. Chỉ trong những điều kiện đặc biệt (xúc tác, chiếu xạ) benzen mới hoạt động như một hiđrocacbon triene.

5.2 THÍ NGHIỆM


Các hợp chất thơm được đặc trưng bởi tính thơm, tức là một tập hợp các đặc tính cấu tạo, năng lượng và tính năng phản ứng của các cấu trúc tuần hoàn với một hệ thống liên kết liên hợp. Theo nghĩa hẹp hơn, thuật ngữ này chỉ đề cập đến các hợp chất benzen (arenes), cấu trúc của chúng dựa trên một vòng benzen, một hoặc nhiều, bao gồm các hợp chất được nung chảy, tức là có hai nguyên tử cacbon chung.
Các hydrocacbon thơm chính của nhựa than đá. Các hydrocacbon thơm chứa trong nhựa than đá có một hoặc nhiều vòng sáu cạnh, thường được mô tả trong công thức cấu tạo với ba liên kết đôi xen kẽ, đó là benzen (bp 80 ° C), naphtalen (bp 218 ° C, mp 80 ° C) , diphenyl (bp 259 ° C, mp 69 ° C), flo (bp 295 ° C, mp 114 ° C), phenanthrene (m bp 340 ° C, mp 101 ° C), anthracen (bp 354 ° C, mp 216 ° C), flo (mp 110 ° C), pyren (mp. Mp 151 ° C), chrysene (255 ° C) (xem thêm công thức trong Bảng 4, Phần III).

Cộng hưởng trong hệ thống thơm. Thoạt nhìn, có vẻ như đây là những hợp chất không bão hòa cao, nhưng các liên kết đôi trong tất cả chúng, ngoại trừ liên kết đôi 9,10-của phenanthren, là cực kỳ trơ. Sự thiếu phản ứng này hoặc ký tự kết nối đôi thấp bất thường được cho là do "cộng hưởng". Sự cộng hưởng ngụ ý rằng các liên kết đôi giả định không được bản địa hóa trong các liên kết cụ thể hoặc chính thức. Chúng được phân định vị trí trên tất cả các nguyên tử cacbon vòng, và không thể mô tả chính xác cấu trúc điện tử của các phân tử như vậy bằng một công thức duy nhất thuộc loại thông thường. Bất cứ nơi nào có thể viết cho một phân tử hai (hoặc nhiều) cấu trúc có năng lượng bằng nhau hoặc xấp xỉ bằng nhau và chỉ khác nhau về vị trí quy cho các electron, người ta thấy rằng phân tử thực bền hơn bất kỳ cấu trúc nào nên và có các thuộc tính trung gian giữa chúng. Sự ổn định bổ sung có được theo cách này được gọi là năng lượng cộng hưởng. Nguyên lý này tuân theo cơ học lượng tử và phản ánh khả năng không thể mô tả chính xác nhiều hệ vi mô, chẳng hạn như nguyên tử và phân tử, bằng các sơ đồ đơn giản. Dựa vào các bằng chứng sau, có thể lập luận rằng benzen C6H6 là một vòng phẳng sáu cạnh chứa ba xen kẽ với các liên kết đôi đơn giản: hiđro hóa trong điều kiện khắc nghiệt biến nó thành xiclohexan C6H12; ozonolysis thu được glyoxal OHC-CHO; Mômen lưỡng cực của các dẫn xuất điclorua C6H4Cl2 có thể được tính chính xác từ mômen lưỡng cực của monolorobenzen, giả sử vòng là một hình lục giác đều. Một phân tử như vậy có thể được gán cấu trúc


Cả hai cấu trúc Kekule này (được đặt theo tên của F. Kekule, người đề xuất chúng) đều giống hệt nhau về năng lượng và có cùng đóng góp vào cấu trúc thực sự. Nó có thể được mô tả là

quy định đặc tính liên kết bán đôi cho mỗi liên kết cacbon-cacbon. Một phân tích kỹ lưỡng của L. Pauling cho thấy cấu trúc Dewar cũng đóng góp một phần không nhỏ:


Người ta nhận thấy rằng năng lượng cộng hưởng của hệ là 39 kcal / mol, và do đó, liên kết đôi benzen bền hơn liên kết đôi olefinic. Do đó, bất kỳ phản ứng nào bao gồm việc thêm vào một trong các liên kết đôi và dẫn đến cấu trúc

sẽ yêu cầu một rào cản năng lượng cao được vượt qua, vì hai liên kết đôi trong xyclohexadien

Ổn định với năng lượng cộng hưởng chỉ 5 kcal / mol. Đối với naphthalene, có thể viết ba cấu trúc:


Vì tất cả chúng đều có năng lượng xấp xỉ như nhau, cấu trúc thực là trung bình cộng của cả ba và có thể được viết dưới dạng


các phần cho biết mức độ liên kết đôi của mỗi liên kết cacbon-cacbon. Năng lượng cộng hưởng là 71 kcal / mol. Nói chung, chỉ có một cấu trúc Kekul được viết cho benzen và cấu trúc đầu tiên trong số các cấu trúc được viết ở trên được sử dụng để đại diện cho naphthalene. Cấu trúc của anthracen được mô tả theo cách tương tự (xem Bảng 4 trong Phần III).
A. HỢP CHẤT AROMATIC CỦA CÁC LOẠI BENZENE
1. Hiđrocacbon thuộc dãy đồng đẳng của benzen. Benzen và các chất đồng đẳng của nó có công thức chung là CnH2n - 6. Các chất đồng đẳng bao gồm một vòng benzen và một hoặc nhiều chuỗi bên béo gắn với các nguyên tử cacbon của nó thay vì hydro. Chất đồng đẳng đơn giản nhất, toluen C6H5CH3, được tìm thấy trong nhựa than đá và cần thiết như một hợp chất ban đầu để điều chế trinitrotoluen dễ nổ (xem Phần IV-3.A.2 "Các hợp chất nitro") và caprolactam. Công thức tiếp theo trong dãy, C8H10, tương ứng với bốn hợp chất: etylbenzen C6H5C2H5 và xylenes C6H4 (CH3) 2. (Các chất tương đồng cao hơn ít được quan tâm hơn.) Khi hai nhóm thế được gắn vào một vòng, khả năng xảy ra đồng phân vị trí; do đó, có ba đồng phân xylenes: Các hydrocacbon benzen quan trọng khác bao gồm hydrocacbon không no styren C6H5CH = CH2 được sử dụng trong sản xuất polyme; stiren C6H5CH = CHC6H5; điphenylmetan (C6H5) 2CH2; triphenylmetan (C6H5) 3CH; điphenyl C6H5-C6H5.
Biên nhận. Các hydrocacbon benzen thu được bằng các phương pháp sau: 1) khử hydro và tuần hoàn parafin, ví dụ:


2) Tổng hợp Wurtz-Fittig:


3) Phản ứng Friedel-Crafts với ankyl halogenua hoặc olefin:

4) Friedel-Crafts tổng hợp xeton sau đó là khử Clemmensen (xử lý bằng hỗn hống kẽm và axit), chuyển nhóm cacbonyl thành đơn vị metylen:


5) khử hydro của hydrocacbon mạch hở:


7) chưng cất phenol với bụi kẽm (phương pháp hữu ích để thiết lập cấu trúc, nhưng hiếm khi được sử dụng trong tổng hợp) ví dụ:


Cũng có thể áp dụng các phương pháp khác được mô tả ở trên để sản xuất hydrocacbon béo (ví dụ: khử halogenua, rượu, olefin). Các phản ứng của hiđrocacbon của dãy benzen có thể được chia thành các phản ứng dây chuyền phụ và phản ứng vòng. Ngoại trừ vị trí tiếp giáp với vòng, chuỗi bên về cơ bản hoạt động giống như parafin, olefin hoặc axetylen, tùy thuộc vào cấu trúc của nó. Tuy nhiên, liên kết cacbon-hydro trên cacbon tiếp giáp với vòng được hoạt hóa rõ rệt, đặc biệt là đối với các phản ứng gốc tự do như halogen hóa và oxy hóa. Vì vậy, toluen và các chất đồng đẳng cao hơn dễ dàng bị clo hóa và brom hóa bởi halogen trong ánh sáng mặt trời:

Trong trường hợp của toluen, halogen thứ hai và thứ ba có thể được đưa vào. Các hợp chất a-clo này dễ bị thủy phân bởi kiềm:


Toluen dễ bị oxi hóa thành axit benzoic C6H5COOH. Các chất tương đồng cao hơn khi oxy hóa trải qua sự phân cắt của chuỗi bên thành một nhóm cacboxyl, tạo thành axit benzoic. Phản ứng vòng chính là thay thế thơm, trong đó proton được thay thế bằng nguyên tử dương hoặc nhóm có nguồn gốc từ thuốc thử có tính axit hoặc "electrophin":

Ví dụ điển hình của sự thay thế đó: a) nitrat hóa, Ar-H + HNO3 -> Ar-NO2 + H2O; b) halogen hóa, Ar-H + X2 -> Ar-X + HX; c) Friedel-Crafts alkyl hóa bằng olefin và alkyl halogenua (như trên); d) Quá trình acyl hóa Friedel-Crafts,

E) phản ứng sunfonat, Ar-H + H2SO4 (bốc khói) -> ArSO3H + H2O. Việc giới thiệu nhóm thế đầu tiên không gặp phải bất kỳ phức tạp nào, vì tất cả các vị trí trong benzen đều tương đương nhau. Sự ra đời của nhóm thế thứ hai xảy ra ở các vị trí khác nhau đối với nhóm thế thứ nhất, chủ yếu phụ thuộc vào bản chất của nhóm đã có trong vòng. Bản chất của thuốc thử tấn công đóng vai trò thứ yếu. Các nhóm làm tăng mật độ electron trong vòng thơm -O-, -NH2, -N (CH3) 2, -OH, -CH3, -OCH3, -NHCOCH3 kích hoạt các vị trí ortho và para và hướng nhóm tiếp theo chủ yếu đến các vị trí này . Ngược lại, các nhóm kéo các điện tử của vòng về phía mình

Các vị trí ortho- và para-bị vô hiệu hóa hầu hết đối với cuộc tấn công electrophilic, vì vậy sự thay thế chủ yếu hướng đến vị trí meta. Trung gian trong hành vi của chúng là một số nhóm, do ảnh hưởng điện tử trái ngược, vô hiệu hóa vòng liên quan đến sự thay thế tiếp theo, nhưng vẫn là các chất định hướng ortho-para: -Cl, -Br, -I và -CH = CHCOOH. Những nguyên tắc này rất quan trọng để tổng hợp trong chuỗi chất thơm. Vì vậy, để có được p-nitrobenzene


,


trước tiên bạn phải brom hóa chiếc nhẫn và sau đó nitrat hóa nó. Thứ tự ngược lại của hoạt động tạo ra đồng phân meta. Trong những điều kiện khắc nghiệt, chiếc nhẫn có thể bị "buộc" bộc lộ đặc tính không bão hòa tiềm ẩn của nó. Với chất xúc tác platin rất hoạt động, có thể đạt được quá trình hydro hóa benzen thành xyclohexan ở áp suất hydro vài atm (nhưng không bao giờ có thể thu được các sản phẩm hydro hóa một phần như xyclohexadien). Xử lý lâu dài với clo và brom trong ánh sáng mặt trời dẫn đến sự hình thành các hexahalocyclohexan.
2. Được thế benzen. Danh pháp.
1) Benzen đơn phân có thể được coi là dẫn xuất của benzen, ví dụ etylbenzen C6H5-C2H5, hoặc là dẫn xuất phenyl của hydrocacbon béo, ví dụ 2-phenylbutan C6H5-CH (CH3) C2H5, nếu chúng không có tên thông thường (ví dụ, toluen, xylen). Dẫn xuất halogen và nitro được gọi là dẫn xuất benzen, ví dụ nitrobenzen C6H5NO2, bromobenzene C6H5Br. Các benzen đơn chức khác được gọi bằng những tên đặc biệt: phenol C6H5OH, anisole C6H5OCH3, anilin C6H5NH2, benzandehit C6H5CH = O. 2) Trong các hợp chất không được thế, chỉ ra vị trí tương đối của các nhóm thế ortho (o), meta (m) và para (p), như trong xylenes (xem phần IV-3.A.1). Thứ tự ưu tiên trong việc lựa chọn nhóm thế đầu tiên là: COOH, CHO, COR, SO3H, OH, R, NH2, halogen và NO2. Ví dụ


Một số tên tầm thường được sử dụng rộng rãi, ví dụ,


3) Trong trường hợp có ba nhóm thế trở lên, các số (từ 1 đến 6) được sử dụng để chỉ vị trí. Khi chọn thay thế đầu tiên, các quy tắc ưu tiên tương tự sẽ được áp dụng, ví dụ:


4) Các nhóm thế trong chuỗi bên: các hợp chất như vậy thường được gọi là các dẫn xuất aryl của các hợp chất béo. Ví dụ như a-phenyletylamin (C6H5) CH (NH2) CH3 và axit a-phenylbutyric C2H5CH (C6H5) COOH. Có rất nhiều tên nhỏ (ví dụ như axit mandelic C6H5CH (OH) COOH) sẽ được xem xét khi thảo luận về các hợp chất tương ứng. Các dẫn xuất halogen thu được bằng các phương pháp sau: 1) halogen hóa trực tiếp vòng

(Br2 phản ứng theo cách tương tự); 2) sự thay thế nhóm diazonium (xem "Các amin thơm" bên dưới) bằng một ion halogenua:

(ở X = Cl- và Br- nên dùng đồng hoặc CuX làm xúc tác). Các nguyên tử halogen trong halogenua thơm rất trơ với tác dụng của bazơ. Do đó, các phản ứng thay thế tương tự như phản ứng của các halogenua béo hiếm khi hữu ích trong thực tế trong trường hợp của các halogenua aryl. Trong công nghiệp, quá trình thủy phân và ammono phân của clorobenzen được thực hiện trong các điều kiện khắc nghiệt. Sự thay thế bằng nhóm nitro ở vị trí p- hoặc o sẽ kích hoạt halogen về phía bazơ. Từ brom và iotobenzene, có thể điều chế thuốc thử Grignard. Chlorobenzene không tạo thành thuốc thử Grignard, nhưng có thể thu được phenyllithium từ nó. Các hợp chất cơ kim thơm này có tính chất tương tự như các hợp chất béo của chúng. Các hợp chất nitro thường được điều chế bằng cách nitro hóa trực tiếp vòng (xem Phần IV-3.A.1, "Các phản ứng") với hỗn hợp axit nitric và sulfuric đậm đặc. Ít phổ biến hơn, chúng được điều chế bằng cách oxy hóa các hợp chất nitroso (C6H5NO). Việc đưa một nhóm nitro vào benzen tiến hành tương đối đơn giản. Thứ hai vào chậm hơn. Loại thứ ba chỉ có thể được đưa vào khi điều trị kéo dài với hỗn hợp axit nitric và sulfuric bốc khói. Đây là hiệu ứng chung của các nhóm định hướng m; chúng luôn làm giảm khả năng thay thế thêm của vòng. Trinitrobenzenes có giá trị như chất nổ. Để thực hiện quá trình tổng hợp chúng, quá trình nitrat hóa thường không được thực hiện trên bản thân benzen mà trên các dẫn xuất của nó như toluen hoặc phenol, trong đó các nhóm thế định hướng o, p có thể kích hoạt vòng. Các ví dụ nổi tiếng là 2,4,6-trinitrophenol (axit picric) và 2,4,6-trinitrotoluen (TNT). Các phản ứng hữu ích duy nhất của các hợp chất nitro là phản ứng khử của chúng. Các chất khử mạnh (hydro được kích hoạt bởi chất xúc tác, thiếc và axit clohydric, ion bisunfua) chuyển chúng trực tiếp thành amin. Sự khử điện phân có kiểm soát giúp ta có thể phân biệt được các giai đoạn trung gian sau:


Amoni bisunfua là một thuốc thử cụ thể để chuyển đổi các hợp chất dinitro thành nitroaniline, ví dụ:


các amin thơm. Các amin bậc một thu được bằng cách khử các hợp chất nitro tương ứng. Chúng là những bazơ rất yếu (K = 10-10). N-alkylaniline có thể được điều chế bằng cách alkyl hóa các amin bậc một. Chúng giống với các amin béo trong hầu hết các phản ứng, ngoại trừ tương tác với axit nitơ và với các chất oxy hóa. Với axit nitrơ trong môi trường axit (ở 0-5 ° C), các amin bậc một cho muối điazoni bền (C6H5N = N + X-), có nhiều ứng dụng tổng hợp quan trọng. Việc thay thế một nhóm diazonium bằng một halogen đã được thảo luận. Nhóm này cũng có thể được thay thế bằng ion xyanua (với CuCN làm xúc tác) để tạo nitril thơm (C6H5CN). Nước sôi chuyển đổi muối diazonium thành phenol. Trong rượu sôi, nhóm này được thay thế bằng hydro:

Trong dung dịch gần như trung tính, muối diazonium kết hợp với phenol (và nhiều amin) để tạo ra thuốc nhuộm azo:

Phản ứng này có tầm quan trọng lớn đối với công nghiệp nhuộm tổng hợp. Khử với bisulfit dẫn đến arylhydrazin C6H5NHNH2. Các arylamin bậc hai, giống như các amin bậc hai béo, tạo ra các hợp chất N-nitroso. Tuy nhiên, arylamin bậc ba C6H5NRRў tạo ra p-nitrosoarylamin (ví dụ: p-ON-C6H4NRR "). Những hợp chất này có tầm quan trọng nhất định đối với việc điều chế amin béo bậc hai tinh khiết vì chúng dễ dàng thủy phân thành amin bậc hai RRўNH và p-nitrosophenol. Quá trình oxy hóa của amin thơm không chỉ có thể ảnh hưởng đến nhóm amin mà còn ảnh hưởng đến vị trí p của vòng, do đó, anilin trong quá trình oxy hóa biến thành nhiều sản phẩm, bao gồm azobenzene, nitrobenzene, quinone (

và thuốc nhuộm đen anilin). Arylalkylamin (ví dụ benzylamin C6H5CH2NH2) thể hiện các tính chất và phản ứng tương tự như các ankylamin có cùng khối lượng phân tử. Phenol là các hợp chất hydroxy thơm trong đó nhóm hydroxyl được gắn trực tiếp vào vòng. Chúng có tính axit cao hơn nhiều so với rượu, khác nhau về độ mạnh giữa axit cacbonic và ion bicacbonat (đối với phenol, Ka = 10-10). Phương pháp phổ biến nhất để điều chế chúng là phân hủy muối diazonium. Muối của chúng có thể thu được bằng cách nung nóng chảy muối của axit arylsulfonic với kiềm:

Ngoài các phương pháp này, phenol còn được sản xuất công nghiệp bằng quá trình oxy hóa trực tiếp benzen và bằng cách thủy phân clobenzen trong điều kiện khắc nghiệt - với dung dịch natri hydroxit ở nhiệt độ cao dưới áp suất. Phenol và một số chất đồng đẳng đơn giản nhất của nó, methylphenol (cresols) và dimethylphenol (xylenols), được tìm thấy trong nhựa than đá. Các phản ứng của phenol đáng chú ý là tính không bền của hydroxyl hydro và khả năng thay thế nhóm hydroxyl. Ngoài ra, vị trí para (và vị trí ortho nếu vị trí para bị chặn) rất nhạy cảm bị tấn công bởi các thuốc thử thay thế thơm và các chất oxy hóa. Phenol dễ dàng tạo thành muối natri khi xử lý với xút và sôđa, nhưng với natri bicacbonat thì không. Các muối này dễ dàng phản ứng với anhiđrit axit và clorua axit để tạo ra các este (ví dụ: C6H5OOCCH3) và với các ankyl halogenua và ankyl sunfat để tạo thành ete (ví dụ: anisole C6H5OCH3). Este phenol cũng có thể được điều chế bằng tác dụng của các chất acyl hóa với sự có mặt của pyridin. Nhóm hydroxyl phenol có thể được loại bỏ bằng cách chưng cất phenol với bụi kẽm, nhưng chúng không được thay thế bằng cách đun nóng với axit hydroxyl như nhóm hydroxyl rượu. Nhóm hydroxyl hoạt hóa vị trí ortho và para mạnh đến mức các phản ứng nitrat hóa, sulfo hóa, halogen hóa, và các phản ứng tương tự diễn ra dữ dội ngay cả ở nhiệt độ thấp. Tác dụng của nước brom với phenol tạo ra 2,4,6-Tribromophenol, nhưng p-bromophenol có thể thu được bằng cách brom hóa trong dung môi như cacbon đisulfua ở nhiệt độ thấp. Halogen hóa không dung môi tạo ra hỗn hợp o- và p-halophenol. Axit nitric loãng dễ dàng nitrat hóa phenol, tạo ra hỗn hợp o- và p-nitrophenol, từ đó o-nitrophenol có thể bị tách hơi nước. Phenol và cresols được sử dụng làm chất khử trùng. Trong số các phenol khác, những chất sau đây là quan trọng: a) carvacrol (2-metyl-5-isopropylphenol) và thymol (3-metyl-6-isopropylphenol), được tìm thấy trong nhiều loại tinh dầu là sản phẩm của quá trình biến đổi hóa học của tecpen; b) anol (p-propenylphenol), xuất hiện dưới dạng este metyl anitole tương ứng trong dầu hồi; gần với nó havikol (p-allylphenol) được tìm thấy trong dầu từ lá trầu không và nguyệt quế và ở dạng metyl este, estragole, trong tinh dầu hồi; c) pyrocatechin (2-hydroxyphenol), được tìm thấy trong nhiều loại thực vật; trong công nghiệp, nó thu được bằng cách thủy phân (trong điều kiện khắc nghiệt) o-dichlorobenzene hoặc o-chlorophenol, cũng như khử methyl của guaiacol (pyrocatechol monomethyl ether) có trong các sản phẩm chưng cất khô của beech; catechol dễ bị oxy hóa thành o-quinone

Và nó được sử dụng rộng rãi như một chất khử trong các nhà phát triển nhiếp ảnh; d) resorcinol (m-hydroxyphenol); nó thu được bằng cách nấu chảy kiềm của axit m-benzenedisulfonic và được sử dụng để điều chế thuốc nhuộm; nó dễ dàng thay thế ở vị trí 4 và bị khử thành dihydroresorcinol (xyclohexanedione-1,3), được phân cắt với kiềm loãng thành axit d-ketocaproic; dẫn xuất 4-n-hexyl của nó là một chất khử trùng hữu ích; e) hydroquinone (p-hydroxyphenol), được tìm thấy trong một số thực vật dưới dạng arbutin glycoside; nó thu được bằng cách khử quinon (xem phần "Các amin thơm" ở trên), một sản phẩm của quá trình oxy hóa anilin; nó là một phản ứng thuận nghịch dễ dàng; ở 50% lưu lượng của nó, một hợp chất đồng phân tử ổn định của quinone và hydroquinone, quinhydrone, được hình thành; Điện cực quinhydrone thường được sử dụng trong phân tích đo điện thế; do tính chất khử của hydroquinone, nó, giống như catechol, được sử dụng trong các nhà phát triển nhiếp ảnh; e) pyrogallol (2,3-dihydroxyphenol), thu được từ axit gallic (xem phần "Axit thơm" bên dưới) bằng cách chưng cất trên đá bọt trong môi trường có carbon dioxide; là một chất khử mạnh, pyrogallol được sử dụng như một chất thu hồi oxy trong phân tích khí và như một nhà phát triển nhiếp ảnh. Rượu thơm là những hợp chất, giống như rượu benzyl C6H5CH2OH, chứa một nhóm hydroxyl ở mạch bên (không ở trong vòng như phenol). Nếu nhóm hydroxyl nằm ở nguyên tử cacbon liền kề với vòng, nó đặc biệt dễ bị thay thế bởi một halogen dưới tác dụng của hydro halogenua với hydro (ở trên platin) và dễ dàng bị phân cắt trong quá trình khử nước (trong C6H5CHOHR). Các rượu thơm đơn giản như benzyl, phenethyl (C6H5CH2CH2OH), phenylpropyl (C6H5CH2CH2CH2OH) và quế (C6H5CH = CHCH2OH) được sử dụng trong công nghiệp nước hoa và xuất hiện tự nhiên trong nhiều loại tinh dầu. Chúng có thể thu được bằng bất kỳ phản ứng chung nào được mô tả ở trên để điều chế rượu béo.
anđehit thơm. Benzaldehyde C6H5CHO, anđehit thơm đơn giản nhất, được tạo thành trong dầu hạnh nhân đắng do quá trình thủy phân bằng enzym của amygdalin glycoside C6H5CH (CN) -O-C12H21O10. Nó được sử dụng rộng rãi như một chất trung gian trong quá trình tổng hợp thuốc nhuộm và các hợp chất thơm khác, cũng như chất tạo mùi thơm và nước hoa. Trong công nghiệp, nó được thu được bằng cách thủy phân benzylidene clorua C6H5CHCl2, một sản phẩm của quá trình clo hóa toluen, hoặc bằng cách oxy hóa trực tiếp toluen trong khí (trên V2O5) hoặc trong pha lỏng với MnO2 trong axit sunfuric 65% ở 40 ° C. Các phương pháp chung sau đây được sử dụng để điều chế anđehit thơm: 1) Tổng hợp Guttermann-Koch:


2) Tổng hợp Guttermann:

3) Tổng hợp Reimer-Timan (để thu được hydroxyaldehyt thơm):

Benzaldehyde bị oxy hóa bởi oxy trong khí quyển thành axit benzoic; Điều này cũng có thể đạt được bằng cách sử dụng các chất oxy hóa khác, chẳng hạn như pemanganat hoặc dicromat. Nói chung, benzandehit và các anđehit thơm khác tham gia phản ứng ngưng tụ cacbonyl (xem Phần IV-1.A.4) hơi kém tích cực hơn so với anđehit béo. Sự vắng mặt của một nguyên tử hydro ngăn cản sự xâm nhập của andehit thơm vào quá trình tự ngưng tụ của aldol. Tuy nhiên, sự ngưng tụ aldol hỗn hợp được sử dụng trong quá trình tổng hợp:

Các phản ứng sau đây đặc trưng cho anđehit thơm: 1) Phản ứng cannizzaro:

2) sự ngưng tụ benzoin:

3) Phản ứng của Perkin:

Các anđehit thơm sau đây có tầm quan trọng nhất định: 1) Salicylaldehyde (o-hydroxybenzaldehyde) xuất hiện tự nhiên trong dầu thơm meadowsweet. Nó được thu nhận từ phenol bằng quá trình tổng hợp Reimer-Timan. Nó được ứng dụng trong quá trình tổng hợp coumarin (xem Phần IV-4.D) và một số thuốc nhuộm. 2) Cinnamaldehyde C6H5CH = CHCHO có trong quế và dầu cassia. Nó thu được bằng cách ngưng tụ crotonic (xem Phần IV-1.A.4) của benzaldehyde với acetaldehyde. 3) Anisaldehyde (p-methoxybenzaldehyde) được tìm thấy trong dầu cassia và được sử dụng trong nước hoa và nước hoa. Nó thu được bằng cách tổng hợp Guttermann từ anisole. 4) Vanillin (3-metoxy-4-hydroxybenzaldehyde) là thành phần thơm chính của chiết xuất vani. Nó có thể thu được bằng phản ứng Reimer-Tieman từ guaiacol hoặc bằng cách xử lý eugenol (2-metoxy-4-allylphenol) với kiềm sau đó là quá trình oxy hóa. 5) Piperonal có mùi heliotrope. Nó được lấy từ safrole (dầu nguyệt quế của Mỹ) theo cách tương tự như cách thu được vanilin từ eugenol.


xeton thơm. Những chất này thường thu được từ các hợp chất thơm và axit clorua bằng phản ứng Friedel-Crafts. Các phương pháp chung để điều chế xeton béo cũng được sử dụng. Một phương pháp cụ thể để điều chế xeton hydroxy là sắp xếp lại Fries trong este phenol:

(ở nhiệt độ cao theo thứ tự 165-170 ° C, đồng phân o chiếm ưu thế). Nói chung, xeton thơm trải qua các phản ứng tương tự như xeton béo, nhưng chậm hơn nhiều. a-Diketonebenzyl C6H5CO-COC6H5, thu được bằng quá trình oxy hóa benzoin (xem phần trước "Anđehit thơm"), trải qua sự sắp xếp lại đặc trưng khi xử lý với kiềm, tạo thành axit benzyl (C6H5) 2C (OH) COOH.
axit thơm. Axit cacboxylic thơm đơn giản nhất là benzoic C6H5COOH, cùng với các este của nó, xuất hiện tự nhiên trong nhiều loại nhựa và nhựa. Nó được sử dụng rộng rãi như một chất bảo quản thực phẩm, đặc biệt là ở dạng muối natri. Giống như axit béo, axit benzoic và các axit thơm khác có thể được điều chế bằng cách cho cacbon đioxit tác dụng với thuốc thử Grignard (ví dụ: C6H5MgBr). Chúng cũng có thể được điều chế bằng cách thủy phân nitril tương ứng, mà trong dãy thơm thu được từ muối diazonium, hoặc bằng cách nung chảy muối natri của axit sulfonic thơm với natri xianua:

Các phương pháp khác để điều chế chúng bao gồm: 1) sự phân cắt oxy hóa của các chuỗi bên béo


2) thủy phân trichloromethylarenes

3) tổng hợp axit hydroxy theo Kolbe

4) quá trình oxy hóa acetophenon bằng hypohalogenites

Một số axit cacboxylic thơm quan trọng nhất được liệt kê dưới đây: 1) Axit salixylic (o-hydroxybenzoic) o-C6H4 (COOH) OH được điều chế từ phenol bằng phương pháp tổng hợp Kolbe. Metyl este của nó là một thành phần thơm của dầu tình yêu mùa đông (gaulteria), và muối natri của dẫn xuất axetyl là aspirin (natri o-axetoxybenzoat). 2) Axit phtalic (o-cacboxybenzoic) thu được bằng cách oxi hóa naphtalen. Nó dễ dàng tạo thành anhydrit, và sau này, dưới tác dụng của amoniac, tạo ra phthalimide, một chất trung gian quan trọng trong quá trình tổng hợp nhiều hợp chất, bao gồm cả thuốc nhuộm chàm.


3) Axit anthranilic (o-aminobenzoic) o-C6H4 (NH2) COOH thu được khi cho natri hipoclorit tác dụng với phthalimit (phản ứng Hoffmann). Methyl ester của nó là một thành phần nước hoa và được tìm thấy tự nhiên trong dầu hoa nhài và lá cam. 4) Axit gallic (3,4,5-trihydroxybenzoic) được tạo thành cùng với glucozơ trong quá trình thủy phân một số chất thực vật phức tạp được gọi là tanin. Axit sulfonic. Axit benzen sulfonic C6H5SO3H thu được khi cho axit sunfuric bốc khói với benzen. Cô và các axit sunfonic khác là axit mạnh (K> 0,1). Axit sulfonic dễ tan trong nước, hút ẩm; chúng khó có được ở trạng thái tự do. Thông thường chúng được sử dụng ở dạng muối natri. Các phản ứng quan trọng nhất của muối, cụ thể là phản ứng tổng hợp với kiềm (để tạo thành phenol) và với natri xianua (để tạo nitril), đã được thảo luận. Dưới tác dụng của photpho pentachlorua, chúng tạo ra arylsulfonic clorua (ví dụ, C6H5SO2Cl), được sử dụng trong tổng hợp béo và alicyclic. Arylsulfochloride được sử dụng phổ biến nhất theo cách này là p-toluenesulfochloride (p-CH3C6H4SO2Cl), thường được gọi là tosyl clorua (TsCl). Đun nóng axit sulfonic trong axit sulfuric 50-60% ở 150 ° C làm thủy phân chúng thành axit sulfuric và các hydrocacbon ban đầu:

Một axit sulfonic quan trọng là axit sulfanilic p-H2NC6H4SO3H (hoặc p-H3N + C6H4SO3-), amit (sulfanilamit) và các dẫn xuất khác của chúng là những tác nhân hóa trị liệu quan trọng. Axit sunfanilic được tạo ra do phản ứng của axit sunfuric bốc khói trên anilin. Nhiều chất tẩy rửa là muối của axit sulfonic mạch dài như NaO3S-C6H4-C12H25.
B. CÁC HỢP CHẤT AROMATIC CỦA RANGE NAPHTHALENE
1. Tổng hợp các dẫn xuất naphtalen được thế a- và b. Naphthalene là thành phần chính của nhựa than đá. Nó có tầm quan trọng đặc biệt trong việc tổng hợp nhiều sản phẩm công nghiệp, bao gồm cả thuốc nhuộm chàm và azo. Tuy nhiên, việc sử dụng nó như một chất xua đuổi sâu bướm đã giảm khi sự ra đời của các tác nhân mới như p-dichlorobenzene. Các dẫn xuất đơn phân của nó được ký hiệu là a- hoặc b- phù hợp với vị trí của nhóm thế (xem Bảng 4 trong phần III). Các vị trí trong các dẫn xuất có nhiều thế được biểu thị bằng số. Nói chung, vị trí a phản ứng mạnh hơn. Nitrat hóa, halogen hóa và sulfo hóa ở nhiệt độ thấp tạo ra các dẫn xuất a. Việc tiếp cận vị trí b chủ yếu đạt được thông qua quá trình sunfonat hóa ở nhiệt độ cao. Trong những điều kiện này, axit a-sulfonic sắp xếp lại thành dạng b bền vững hơn. Sau đó, việc đưa các nhóm thế khác vào vị trí b sẽ có thể thực hiện được bằng cách sử dụng phản ứng Bucherer: đầu tiên, b-naphthol b-C10H7OH thu được từ axit b-naphthalenesulfonic bằng cách nấu chảy kiềm, sau đó được xử lý bằng amoni bisulfit ở 150 ° C và 6 atm, cho b-naphtylamin b- C10H7NH2; thông qua các hợp chất diazonium thu được từ amin này theo cách thông thường, bây giờ có thể đưa một nhóm halogen hoặc một nhóm xyano vào vị trí b. Phản ứng Friedel-Crafts giữa naphtalen và axit clorua cũng tạo ra các dẫn xuất b-acyl của b-C10H7COR.
2. Các phản ứng thế của dẫn xuất naphtalen. Các phản ứng của các dẫn xuất naphtalen cũng giống như các phản ứng của các dẫn xuất benzen. Do đó, axit naphthalenesulfonic đóng vai trò như một nguồn naphthols; naphthylamines được chuyển đổi thông qua muối diazonium thành halo- và cyano-naphthalenes. Do đó, phần thảo luận cụ thể về phản ứng của các hợp chất naphtalen sẽ bị bỏ qua. Tuy nhiên, phản ứng thế trong các dẫn xuất naphtalen được quan tâm đặc biệt. 1) Với sự có mặt của chất định hướng o, p (-CH3, -OH) ở vị trí 1 (a), cuộc tấn công chủ yếu hướng đến vị trí 4 và sau đó đến vị trí 2. 2) Khi có m -định hướng (-NO2) ở vị trí 1, đòn tấn công đến vị trí 8 (peri) và sau đó đến vị trí 5. 3) Khi có sự hiện diện của một định hướng o, n ở vị trí 2 (b), vị trí 1 bị tấn công chủ yếu, mặc dù sự sunfonat hóa có thể xảy ra ở vị trí 6. Điều đặc biệt quan trọng là nó không bao giờ bị tấn công ở vị trí 3. Điều này được giải thích là do mức độ liên kết đôi của liên kết cacbon-cacbon 2-3 thấp. Trong naphtalen, quá trình thay thế diễn ra trong các điều kiện nhẹ hơn trong benzen. Naphthalene cũng dễ thu hồi hơn. Do đó, hỗn hống natri khử nó thành tetralin (tetrahydronaphtalen; xem công thức trong Bảng 4, Phần III). Nó cũng nhạy cảm hơn với quá trình oxy hóa. Axit sunfuric đặc nóng với sự có mặt của các ion thủy ngân sẽ chuyển nó thành axit phthalic (xem phần IV-3.A.2 "Axit thơm"). Mặc dù trong toluen, nhóm metyl bị oxi hóa trước vòng, nhưng trong p-metylnaphtalen, vị trí 1,4 dễ bị oxi hóa hơn, do đó sản phẩm đầu tiên là 2-metyl-1,4-naphthoquinon:


B. CÁC KHOẢNG CÁCH CỦA CÁC LOẠI THỦY LỰC AROMATIC POLYNUCLEAR
1. Anthracen và các dẫn xuất của nó. Anthracene (xem công thức trong Bảng 4, Phần III) được tìm thấy với một lượng đáng kể trong nhựa than đá và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp như một chất trung gian trong quá trình tổng hợp thuốc nhuộm. Các vị trí 9,10 rất dễ xảy ra phản ứng cộng. Do đó, hydro và brom dễ dàng được thêm vào, tạo ra lần lượt là 9,10-dihydro- và 9,10-dibromoanthracene. Quá trình oxy hóa bằng axit cromic chuyển hóa anthracen thành anthraquinon.


Anthraquinon (mp. 285 ° C) là một chất kết tinh màu vàng. Cách phổ biến nhất để thu được anthraquinon và các dẫn xuất của nó là chu trình hóa axit o-benzoylbenzoic dưới tác dụng của axit sulfuric


o-Axit benzoylbenzoic thu được bằng cách cho anhydrit phthalic tác dụng với benzen (hoặc dẫn xuất tương ứng của nó) với sự có mặt của nhôm clorua. Anthraquinone có khả năng chống lại quá trình oxy hóa cực kỳ hiệu quả. Các chất khử như bụi kẽm và kiềm hoặc natri bisulfit chuyển nó thành anthrahydroquinone (9,10-dihydroxyanthracene), một chất màu trắng hòa tan trong kiềm tạo thành dung dịch màu đỏ như máu. Thiếc và axit clohydric khử một nhóm xeto thành metylen, tạo thành anthron. Quá trình nitrat hóa trong các điều kiện nghiêm ngặt chủ yếu tạo ra một (1) dẫn xuất cùng với một lượng đáng chú ý là 1,5- và 1,8-dinitroanthraquinon. Sulfonat hóa với axit sulfuric chủ yếu tạo ra axit b (2)-sulfonic, nhưng khi có một lượng nhỏ thủy ngân sulfat, sản phẩm chính là axit a-sulfonic. Quá trình khử lưu huỳnh với sự có mặt của sunfat thủy ngân chủ yếu tạo ra axit 1,5- và 1,8-disulfonic. Khi không có thủy ngân, các axit 2,6- và 2,7-disulfonic được tạo thành. Axit sulfonic anthraquinon có tầm quan trọng lớn, vì hydroxyanthraquinon thu được từ chúng bằng cách nấu chảy kiềm, nhiều trong số đó là thuốc nhuộm có giá trị. Vì vậy, sự nóng chảy trong kiềm oxy hóa của axit b-sulfonic tạo ra thuốc nhuộm alizarin (1,2-dihydroxyanthraquinone), chất này tự nhiên được tìm thấy trong rễ cây điên điển. Các nhóm axit sulfonic trong anthraquinon cũng có thể được thay thế trực tiếp bởi các nhóm amin để tạo thành aminoanthraquinon, là thuốc nhuộm có giá trị. Trong phản ứng này, muối natri của axit sulfonic được xử lý bằng amoniac ở 175-200 ° C. với sự có mặt của chất oxy hóa nhẹ (ví dụ natri asenat) được thêm vào để phá hủy sulfit được tạo thành.
2. Phenantrene và các dẫn xuất của nó. Trong tự nhiên, phenanthrene có trong nhựa than đá. Bản thân nó và các dẫn xuất của nó có thể thu được từ axit o-nitrostilbenecarboxylic, được tạo thành bằng cách ngưng tụ o-nitrobenzaldehyde và axit phenylaxetic theo phương pháp Pschorr:


Liên kết đôi ở vị trí 9,10 có phản ứng cao; nó dễ dàng thêm brom và hydro và trải qua quá trình oxy hóa đầu tiên thành 9,10-phenanthraquinon và sau đó là axit diphenic


Các phản ứng thế trong phenanthren thường đi đến các vị trí 2, 3, 6 và 7.
3. Hydrocacbon đa nhân cao hơn thu hút sự chú ý chủ yếu do hoạt tính gây ung thư cao của chúng. Dưới đây là một số ví dụ:


Thuốc nhuộm pyrantrone, idantrene vàng và violantrone là các dẫn xuất keto của hydrocacbon đa nhân phức tạp.

  • - cây có tinh dầu thơm., sở hữu b. hoặc m. mùi mạnh từ tinh dầu có trong thực vật hoặc các bộ phận của chúng, được sử dụng trong y tế và công nghiệp ...

    Sách tham khảo từ điển nông nghiệp

  • - cây tinh dầu có mùi ...

    Bảng chú giải thuật ngữ thực vật học

  • - cacbocyclic. Comm., Không chứa nhân benzen, nhưng được đặc trưng bởi tính thơm. Chúng bao gồm, ví dụ, annulene, hợp chất tropylium, tropolon, anion xyclopentadienide ...

    Bách khoa toàn thư hóa học

  • - các hợp chất mà phân tử của chúng được đặc trưng bởi sự hiện diện của hệ thống liên kết thơm. Theo nghĩa hẹp hơn, hydrocacbon thơm bao gồm benzen và các hợp chất đa vòng dựa trên nó ...

    Sự khởi đầu của Khoa học Tự nhiên Hiện đại

  • - Trong thời cổ đại, các sản phẩm thảo mộc có mùi thơm dễ chịu như trầm hương, myrrh, cassia, quế và oải hương, được sử dụng trong các nghi lễ tôn giáo và cuộc sống hàng ngày ...

    Từ điển thời cổ đại

  • - Hợp chất AROMATIC - hợp chất hữu cơ, phân tử của chúng chứa chu kỳ gồm 6 nguyên tử cacbon tham gia vào việc hình thành một hệ thống liên kết đơn. Bao gồm các hydrocacbon và các dẫn xuất của chúng ...

    Từ điển bách khoa toàn thư lớn

  • - hữu cơ Comm., Phân tử to-rykh chứa chu kỳ 6 nguyên tử cacbon tham gia vào việc hình thành một hệ thống liên kết liên hợp đơn. Chúng bao gồm các hiđrocacbon và các dẫn xuất của chúng ... - Hầu hết các nhà hóa học hiện đại chia toàn bộ khối lượng các chất hữu cơ thành hai lớp lớn: hợp chất béo và hợp chất thơm ... Đại Từ điển Bách khoa Liên Xô

    Dầu thơm

    Từ cuốn sách Bí quyết của Thuốc ma thuật tác giả Cunningham Scott

    Dầu thơm

    Từ cuốn sách Magic for the Home. Các thực hành hiệu quả để làm sạch và bảo vệ ngôi nhà của tác giả

    Dầu thơm Các loại dầu có mùi thơm lan tỏa mùi hương hiệu quả nhất khi được làm nóng, nhưng không nên đổ lên các vật nóng hoặc than. Đèn thơm, bao gồm một bát đựng nước và một ngọn nến, không chỉ được sử dụng để thanh lọc mà còn

    chất thơm

    Trích từ cuốn sách Cuộc sống hàng ngày của đội quân Alexander Đại đế tác giả Fort Paul

    Chất thơm Được biết, vài tháng trước khi qua đời, nhà vua đã bắt đầu chuẩn bị kỹ lưỡng cho chuyến thám hiểm đường biển quanh bán đảo Ả Rập. Ông đã ra lệnh xây dựng một hạm đội lớn trên sông Euphrates, trang bị, huấn luyện nó, dạy nó cách điều khiển, đến thăm các cửa sông TSB

    Phụ gia thơm

    Từ cuốn sách The Big Book of the Amateur Angler [với phụ trang màu] tác giả Goryainov Alexey Georgievich

    Phụ gia tạo mùi Các chất tạo mùi được thêm vào mồi hoặc mồi để tạo cho chúng một mùi nhất định có thể thu hút hoặc xua đuổi cá.

    chất thơm

    Từ cuốn sách Thanh lọc cơ thể và Dinh dưỡng hợp lý tác giả Malakhov Gennady Petrovich

    Chất thơm Trái cây, rau và rau thơm có chứa chất thơm tạo cho chúng có mùi vị đặc trưng và mùi thơm đặc trưng của từng loài, giống cây trồng. Hầu hết các chất thơm tập trung ở phần đó của cây,

    Ngâm chân thơm

    Từ cuốn sách Hãy Giúp Làn Da Trẻ Trung Hơn. Mặt nạ và cơ thể tác giả Belova Oksana

    Ngâm chân bằng hương thơm Bây giờ chúng ta hãy nói một chút về liệu pháp hương thơm. Tinh dầu, giống như dược liệu, có rất nhiều tác dụng: sát trùng, kháng khuẩn, kháng nấm, chống viêm, ... Chúng sẽ làm cho liệu trình

    chất thơm

    Từ cuốn 36 và 6 quy tắc của răng khỏe mạnh tác giả Sudarikova Nina Alexandrovna

    Chất tạo mùi thơm Dùng để cải thiện độ ngon của kem đánh răng, xác định mùi thơm dễ chịu. Các hương vị phổ biến nhất là bạc hà, quế, bạch đàn, có tác dụng giải khát. Tất cả các loại kem đánh răng trên thị trường của chúng tôi được chia thành:

    Chất thơm

    Từ cuốn sách Golden ria mép và bồn tắm tác giả Korneev Yuri 1

    Chất thơm Nhiều loại thuốc khác nhau có thể được thêm vào nước nóng để cung cấp hơi nước. Thuốc thơm có thể được bắn tung tóe trên máy sưởi trong suốt quá trình xông hơi. Mùi thơm như vậy không chỉ giúp thở tốt hơn mà còn có tác dụng hữu ích cho cơ thể.

    Tắm thơm

    Từ cuốn sách Những Quy tắc Vàng của Thủy liệu pháp tác giả Ivanova O. O.

    Tắm thơm Xét về tác dụng đối với cơ thể chúng ta, không loại tắm nào có thể sánh được với nước thơm. Thật vậy, trong trường hợp này, không chỉ các yếu tố nhiệt độ và cơ học, mà cả các yếu tố hóa học cũng tác động, vì lực chữa lành cũng phát huy tác dụng.

    Tắm thơm

    Từ cuốn sách The Great Encyclopedia of Health của Paul Bragg tác giả Moskin A. V.

    Tắm thơm Xét về tác dụng đối với cơ thể, không loại tắm nào có thể so sánh được với nước thơm. Thật vậy, trong trường hợp này, không chỉ các yếu tố nhiệt độ và cơ học tác động, mà còn cả các đặc tính chữa bệnh của dầu thơm và dịch truyền thuốc. Hành động của họ

Hệ thống liên hợp tuần hoàn được quan tâm nhiều như một nhóm các hợp chất có độ ổn định nhiệt động học tăng lên so với hệ thống mở liên hợp. Các hợp chất này cũng có các tính chất đặc biệt khác, tổng thể của chúng được thống nhất bởi khái niệm chung tính thơm. Chúng bao gồm khả năng của các hợp chất không bão hòa chính thức như vậy trải qua phản ứng thay thế thay vì phản ứng cộng, khả năng chống lại các tác nhân oxy hóa và nhiệt độ.

Các đại diện tiêu biểu của hệ thơm là các isnes và các dẫn xuất của chúng. Đặc điểm cấu tạo điện tử của hiđrocacbon thơm được biểu hiện rõ ràng trong mô hình obitan nguyên tử của phân tử benzen. Khung benzen được hình thành bởi sáu nguyên tử cacbon lai hóa sp 2. Tất cả các liên kết σ (C-C và C-H) nằm trong cùng một mặt phẳng. Sáu p-AO không suy biến nằm vuông góc với mặt phẳng của phân tử và song song với nhau (Hình 3a). Mỗi R-AO có thể trùng lặp như nhau với hai lân cận R-AO. Kết quả của sự xen phủ này, một hệ π phân chia đơn lẻ hình thành, trong đó mật độ điện tử cao nhất nằm ở trên và dưới mặt phẳng σ-khung và bao phủ tất cả các nguyên tử cacbon của chu trình (xem Hình 3b). Mật độ electron π được phân bố đồng đều trong toàn bộ hệ thống tuần hoàn, được biểu thị bằng một vòng tròn hoặc một đường chấm bên trong chu kỳ (xem Hình 3, c). Tất cả các liên kết giữa các nguyên tử cacbon trong vòng benzen có cùng độ dài (0,139 nm), là trung gian giữa độ dài của liên kết đơn và liên kết đôi.

Dựa trên các tính toán cơ học lượng tử, người ta đã xác định được rằng để hình thành các phân tử ổn định như vậy, một hệ tuần hoàn phẳng phải chứa (4n + 2) π electron, trong đó n= 1, 2, 3, v.v.. (Quy tắc của Hückel, Năm 1931). Có tính đến những dữ liệu này, có thể cụ thể hóa khái niệm "độ thơm".

Hệ thống thơm (phân tử)- hệ thống đáp ứng tiêu chí thơm :

1) sự hiện diện của khung xương phẳng bao gồm các nguyên tử lai hóa sp 2;

2) sự phân chia của các electron, dẫn đến sự hình thành một đám mây electron π đơn lẻ, bao phủ tất cả các nguyên tử của chu kỳ (các chu kỳ);

3) tuân thủ quy tắc của E. Hückel, tức là đám mây electron nên có 4n + 2 π-electron, trong đó n = 1,2,3,4 ... (thường là số chỉ số chu kỳ trong phân tử);

4) mức độ ổn định nhiệt động lực học cao (năng lượng liên hợp cao).

Cơm. 3. Mô hình quỹ đạo nguyên tử của phân tử benzen (bỏ qua nguyên tử hydro; xem phần giải thích)

Tính ổn định của hệ thống ghép nối. Sự hình thành một hệ thống liên hợp và đặc biệt là hệ thơm là một quá trình thuận lợi về mặt năng lượng, vì mức độ xen phủ của các obitan tăng lên và xảy ra sự phân chia (phân tán). R-điện tử. Về vấn đề này, hệ thống liên hợp và hệ thơm đã tăng độ ổn định nhiệt động lực học. Chúng chứa một lượng nội năng nhỏ hơn và ở trạng thái cơ bản chiếm mức năng lượng thấp hơn so với hệ không liên hợp. Sự khác biệt giữa các mức này có thể được sử dụng để định lượng độ ổn định nhiệt động lực học của hợp chất liên hợp, tức là năng lượng liên hợp (năng lượng phân định vị). Đối với butadiene-1,3, nó là một lượng nhỏ và khoảng 15 kJ / mol. Với sự gia tăng chiều dài của chuỗi liên hợp, năng lượng liên hợp và do đó, độ bền nhiệt động của các hợp chất tăng lên. Năng lượng liên hợp cho benzen cao hơn nhiều và lên tới 150 kJ / mol.

Ví dụ về các hợp chất thơm không benzenoid:

pyridine về mặt điện tử giống benzen. Tất cả các nguyên tử cacbon và nguyên tử nitơ đều ở trạng thái lai hóa sp 2, và tất cả các liên kết σ (C-C, C-N và C-H) nằm trong cùng một mặt phẳng (Hình 4a). Trong số ba obitan lai hóa của nguyên tử nitơ, có hai obitan tham gia vào quá trình hình thành

Cơm. 4. Nguyên tử nitơ pyridin (Nhưng), (b) và một hệ thống liên hợp trong phân tử pyridin (c) (liên kết C-H được bỏ qua để đơn giản hóa hình vẽ)

Liên kết σ với nguyên tử cacbon (chỉ hiển thị trục của các obitan này), và obitan thứ ba chứa một cặp electron duy nhất và không tham gia vào quá trình hình thành liên kết. Nguyên tử nitơ có cấu hình điện tử này được gọi là pyridin.

Do electron nằm trong orbital p không suy biến (xem Hình 4, b), nguyên tử nitơ tham gia vào việc hình thành một đám mây electron đơn với R-electron của năm nguyên tử cacbon (xem Hình 4, c). Do đó, pyridin là một hệ liên hợp π, π và thỏa mãn các tiêu chí về độ thơm.

Do độ âm điện lớn hơn so với nguyên tử cacbon, nguyên tử nitơ pyridin làm giảm mật độ điện tử trên nguyên tử cacbon của vòng thơm, vì vậy các hệ có nguyên tử nitơ pyridin được gọi là π-không đủ. Ngoài pyridine, một ví dụ của các hệ thống như vậy là pyrimidine chứa hai nguyên tử nitơ pyridine.

pyrrole cũng áp dụng cho các hợp chất thơm. Các nguyên tử cacbon và nitơ trong nó, như trong pyridin, ở trạng thái lai hóa sp2. Tuy nhiên, không giống như pyridin, nguyên tử nitơ trong pyrrole có cấu hình điện tử khác (Hình 5, a, b).

Cơm. năm. Nguyên tử nitơ pyrrole (Nhưng), sự phân bố của các electron trong quỹ đạo (b) và một hệ thống liên hợp trong phân tử pyrrole (c) (liên kết C-H được bỏ qua để đơn giản hóa hình vẽ)

Trên unhybridized R-ital của nguyên tử nitơ là một cặp electron riêng lẻ. Cô ấy tham gia kết nối với R-electron của bốn nguyên tử cacbon với sự hình thành của một đám mây sáu electron (xem Hình 5, c). Ba obitan lai hóa sp 2 tạo thành ba liên kết σ - hai liên kết với nguyên tử cacbon, một với nguyên tử hydro. Nguyên tử nitơ ở trạng thái điện tử này được gọi là pyrrole.

Đám mây sáu điện tử trong pyrrole do p, p-conjugation được phân định vị trí trên năm nguyên tử vòng, vì vậy pyrrole là π-dư thừa hệ thống.

TRONG furan Và thiophene sextet thơm cũng bao gồm các cặp electron duy nhất của p-AO không liên kết của oxy hoặc lưu huỳnh, tương ứng. TRONG imidazole Và pyrazole hai nguyên tử nitơ đóng góp khác nhau vào việc hình thành đám mây điện tử phân chia: nguyên tử nitơ pyrrole cung cấp một cặp điện tử π và pyridin một - một điện tử p.

Nó cũng có mùi thơm purine, là một hệ thống cô đặc của hai dị vòng - pyrimidine và imidazole.

Đám mây electron phân chia trong purin bao gồm 8 electron π của liên kết đôi và cặp electron duy nhất của nguyên tử N = 9. Tổng số electron trong liên hợp, bằng mười, tương ứng với công thức Hückel (4n + 2, trong đó n = 2).

Các hợp chất thơm dị vòng có độ bền nhiệt động cao. Không có gì đáng ngạc nhiên khi chúng là đơn vị cấu trúc của các chất tạo màng sinh học quan trọng nhất - axit nucleic.

HYDROCACBON THƠM

Đối với các hợp chất thơm hoặc arenes, dùng để chỉ một nhóm lớn các hợp chất mà phân tử của chúng chứa một nhóm mạch vòng bền (vòng benzen) với các tính chất vật lý và hóa học đặc biệt.

Các hợp chất này chủ yếu bao gồm benzen và nhiều dẫn xuất của nó.

Thuật ngữ "thơm" ban đầu được sử dụng để chỉ các sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên, có mùi thơm. Vì trong số những hợp chất này có nhiều hợp chất bao gồm vòng benzen, thuật ngữ "thơm" bắt đầu áp dụng cho bất kỳ hợp chất nào (kể cả những hợp chất có mùi khó chịu) có chứa vòng benzen.

Benzen, cấu trúc điện tử của nó

Theo công thức benzen C 6 H 6, có thể giả định rằng benzen là một hợp chất không bão hòa cao, tương tự như axetilen. Tuy nhiên, các tính chất hóa học của benzen không hỗ trợ giả thiết này. Vì vậy, ở điều kiện thường, benzen không cho phản ứng đặc trưng của hiđrocacbon không no: nó không tham gia phản ứng cộng với hiđro halogenua, không khử màu dung dịch thuốc tím. Đồng thời, benzen tham gia vào các phản ứng thế tương tự như các hiđrocacbon no.

Những dữ kiện này chỉ ra rằng benzen một phần giống với chất bão hòa, một phần giống với hydrocacbon không no và đồng thời khác với cả hai. Vì vậy, trong một thời gian dài, đã có những cuộc thảo luận sôi nổi giữa các nhà khoa học về câu hỏi cấu tạo của benzen.

Vào những năm 60. của thế kỷ trước, hầu hết các nhà hóa học đều chấp nhận lý thuyết về cấu trúc mạch vòng của benzen dựa trên thực tế là các dẫn xuất benzen đơn phân (ví dụ, bromobenzene) không có đồng phân.

Công thức được công nhận nhất của benzen, được đề xuất vào năm 1865 bởi nhà hóa học người Đức Kekule, trong đó các liên kết đôi trong vòng của nguyên tử cacbon benzen xen kẽ với các liên kết đơn giản, và theo giả thuyết của Kekule, các liên kết đơn và liên kết đôi di chuyển liên tục:

Tuy nhiên, công thức Kekule không thể giải thích tại sao benzen không thể hiện các tính chất của hợp chất không no.

Theo quan niệm hiện đại, phân tử benzen có cấu trúc là một hình lục giác phẳng, các cạnh bên bằng nhau và có bước sóng 0,140 nm. Khoảng cách này là trung bình giữa 0,154 nm (độ dài liên kết đơn) và 0,134 nm (độ dài liên kết đôi). Không chỉ các nguyên tử cacbon, mà cả sáu nguyên tử hydro liên kết với chúng cũng nằm trong cùng một mặt phẳng. Các góc tạo bởi liên kết H - C - C và C - C - C là 120 °.

Các nguyên tử cacbon trong benzen ở dạng lai hóa sp 2, tức là trong số bốn obitan của nguyên tử cacbon, chỉ có ba obitan lai hóa (một 2s- và hai 2p-), tham gia vào việc hình thành liên kết σ giữa các nguyên tử cacbon. 2 obitan p thứ tư xen phủ với 2 obitan p của hai nguyên tử cacbon lân cận (phải và trái), sáu electron π phân chia nằm trong các obitan hình quả tạ, trục của chúng vuông góc với mặt phẳng của vòng benzen, dạng một hệ thống điện tử khép kín ổn định duy nhất.

Kết quả của sự hình thành một hệ thống điện tử khép kín bởi tất cả sáu nguyên tử cacbon, sự "liên kết" của các liên kết đơn và đôi xảy ra, tức là trong phân tử benzen không có liên kết đôi và liên kết đơn cổ điển. Sự phân bố đồng đều của mật độ electron π giữa tất cả các nguyên tử cacbon là lý do phân tử benzen có tính ổn định cao. Để nhấn mạnh tính đồng nhất của mật độ electron π trong phân tử benzen, người ta sử dụng công thức sau:

Danh pháp và đồng phân của các hiđrocacbon thơm thuộc dãy benzen

Công thức tổng quát của dãy đồng đẳng của benzen C n H 2 n -6.

Chất đồng đẳng đầu tiên của benzen là metylbenzen, hoặc toluen, C 7 H 8

không có đồng phân vị trí, giống như tất cả các dẫn xuất được thế đơn khác.

Đồng đẳng thứ hai C 8 H 10 có thể tồn tại ở bốn dạng đồng phân: etylbenzen C 6 H 5 -C 2 H 5 và ba đimetylbenzen, hoặc xylen, C b H 4 (CH 3) 2 (ortho-, meta- Và đôi-xylen, hoặc 1,2-, 1,3- và 1,4-đimetylbenzen):

Gốc (dư) benzen C 6 H 5 - được gọi là phenyl; tên các gốc của các đồng đẳng benzen được lấy từ tên của các hiđrocacbon tương ứng bằng cách thêm hậu tố vào gốc -silt(tolyl, xylyl, v.v.) và chữ (o-, m-, p-) hoặc đánh số vị trí của các chuỗi bên. Tên chung cho tất cả các gốc thơm aryls tương tự như tiêu đề alkylsđối với gốc ankan. Gốc C 6 H 5 -CH 2 - được gọi là benzyl.

Khi gọi tên các dẫn xuất benzen phức tạp hơn, từ các thứ tự đánh số có thể, người ta chọn một trong đó tổng các chữ số của số nhóm thế sẽ nhỏ nhất. Ví dụ, đimetyl etyl benzen có cấu tạo

nên gọi là 1,4-đimetyl-2-etylbenzen (tổng các chữ số là 7) chứ không phải 1,4-đimetyl-6-etylbenzen (tổng các chữ số là 11).

Tên của các đồng đẳng cao hơn của benzen thường không bắt nguồn từ tên của nhân thơm, mà từ tên của chuỗi bên, tức là chúng được coi là dẫn xuất của ankan:

Tính chất vật lí của hiđrocacbon thơm thuộc dãy benzen

Các thành viên thấp hơn của dãy đồng đẳng benzen là chất lỏng không màu, có mùi đặc trưng. Khối lượng riêng và chiết suất của chúng cao hơn rất nhiều so với ankan và anken. Điểm nóng chảy cũng cao hơn đáng kể. Do hàm lượng cacbon cao, tất cả các hợp chất thơm đều cháy với ngọn lửa rất khói. Tất cả các hydrocacbon thơm đều không tan trong nước và tan nhiều trong hầu hết các dung môi hữu cơ: nhiều loại trong số chúng có thể chưng cất bằng hơi nước dễ dàng.

Tính chất hóa học của hiđrocacbon thơm thuộc dãy benzen

Đối với hiđrocacbon thơm, phản ứng điển hình nhất là sự thay thế của hiđro trong vòng thơm. Các hydrocacbon thơm tham gia vào các phản ứng cộng rất khó khăn trong các điều kiện khắc nghiệt. Một tính năng đặc biệt của benzen là khả năng chống lại các tác nhân oxy hóa đáng kể.

Phản ứng cộng

    Bổ sung hydro

Trong một số trường hợp hiếm hoi, benzen có khả năng cho phản ứng cộng. Quá trình hydro hóa, tức là sự bổ sung hydro, xảy ra dưới tác dụng của hydro trong các điều kiện khắc nghiệt với sự có mặt của các chất xúc tác (Ni, Pt, Pd). Trong trường hợp này, một phân tử benzen thêm ba phân tử hydro để tạo thành xiclohexan:

    Bổ sung các halogen

Nếu một dung dịch clo trong benzen tiếp xúc với ánh sáng mặt trời hoặc tia tử ngoại, thì ba phân tử halogen được cộng một cách triệt để để tạo thành một hỗn hợp phức tạp của các đồng phân lập thể của hexachlorocyclohexan:

Hexachlorocyclohexai (tên thương mại là hexachloran) hiện được dùng làm thuốc trừ sâu - chất tiêu diệt côn trùng là loài gây hại trong nông nghiệp.

Phản ứng oxy hóa

Benzen thậm chí còn có khả năng chống lại các tác nhân oxy hóa hơn các hydrocacbon no. Nó không bị oxi hóa bởi axit nitric loãng, dung dịch KMnO 4, v.v. Các chất đồng đẳng của benzen bị oxi hóa dễ dàng hơn nhiều. Nhưng ngay cả trong chúng, lõi benzen có khả năng chống lại tác dụng của các chất oxy hóa tương đối tốt hơn so với các gốc hydrocacbon liên kết với nó. Có một quy tắc: bất kỳ đồng đẳng benzen nào có một mạch bên bị oxi hóa thành axit đơn chức (benzoic):

Các chất đồng đẳng của benzen với nhiều chuỗi bên có độ phức tạp bất kỳ đều bị oxy hóa để tạo thành axit thơm đa bazơ:

Phản ứng thay thế

1. Halogenation

Ở điều kiện thường, các hiđrocacbon thơm thực tế không phản ứng với các halogen; benzen không khử màu nước brom, nhưng khi có xúc tác (FeCl 3, FeBr 3, AlCl 3) trong môi trường khan, clo và brom phản ứng mạnh với benzen ở nhiệt độ thường:

    Phản ứng nitrat hóa

Để có phản ứng, người ta dùng axit nitric đặc, thường trộn với axit sunfuric đặc (xúc tác):

Trong benzen không thế, khả năng phản ứng của cả sáu nguyên tử cacbon trong các phản ứng thế là như nhau; nhóm thế có thể gắn vào bất kỳ nguyên tử cacbon nào. Nếu đã có một nhóm thế trong nhân benzen, thì dưới ảnh hưởng của nó, trạng thái của nhân thay đổi và vị trí mà bất kỳ nhóm thế mới nào đi vào phụ thuộc vào bản chất của nhóm thế đầu tiên. Do đó, mỗi nhóm thế trong nhân benzen thể hiện một tác dụng dẫn đường (định hướng) nhất định và góp phần tạo ra các nhóm thế mới chỉ ở những vị trí nhất định liên quan đến chính nó.

Theo ảnh hưởng hướng dẫn, các nhóm thế khác nhau được chia thành hai nhóm:

a) các nhóm thế của loại thứ nhất:

Chúng hướng bất kỳ nhóm thế mới nào vào vị trí ortho và para đối với chính chúng. Đồng thời, hầu hết chúng đều làm giảm độ bền của nhóm thơm và tạo điều kiện thuận lợi cho cả phản ứng thế và phản ứng thế vòng benzen:

b) nhóm thế của loại thứ hai:

Họ hướng bất kỳ người thay thế mới nào vào vị trí meta liên quan đến chính họ. Chúng làm tăng tính ổn định của nhóm thơm và cản trở các phản ứng thay thế:

Như vậy, bản chất thơm của benzen (và các chất isnes khác) được thể hiện ở chỗ hợp chất này, là hợp chất không bão hòa trong thành phần, trong một số phản ứng hóa học biểu hiện như một hợp chất giới hạn, nó có đặc điểm là ổn định hóa học, khó bổ sung. các phản ứng. Chỉ trong những điều kiện đặc biệt (xúc tác, chiếu xạ) benzen mới hoạt động như thể nó có ba liên kết đôi trong phân tử.