1. Характеристика химических свойств бензола

Бен­зол – это ста­биль­ная вы­со­ко­сим­мет­рич­ная мо­ле­ку­ла, об­ла­да­ю­щая из­быт­ком элек­трон­ной плот­но­сти. Разо­рвать p-элек­трон­ное об­ла­ко в мо­ле­ку­ле бен­зо­ла слож­но. По­это­му бен­зол всту­па­ет в хи­ми­че­ские ре­ак­ции зна­чи­тель­но менее ак­тив­но по срав­не­нию с непре­дель­ны­ми со­еди­не­ни­я­ми.

Наи­бо­лее ха­рак­тер­ны­ми яв­ля­ют­ся ре­ак­ции элек­тро­филь­но­го за­ме­ще­ния. На­при­мер, га­ло­ге­ни­ро­ва­ние, нит­ро­ва­ние, суль­фи­ро­ва­ние и ал­ки­ли­ро­ва­ние. В ре­ак­ции га­ло­ге­ни­ро­ва­ния ни фто­ри­ро­ва­ние, ни йо­ди­ро­ва­ние не ис­поль­зу­ет­ся, так как фтор слиш­ком ак­ти­вен, а йод не ак­ти­вен, и ре­ак­ция с ним не идет.

2. Механизм реакции галогенирования

Элек­тро­филь­ное за­ме­ще­ние в бен­золь­ном коль­це

1. Бро­ми­ро­ва­ние.

Необ­хо­дим ка­та­ли­за­тор (бро­мид же­ле­за (III) или алю­ми­ния) и недо­пу­сти­мо по­па­да­ние даже неболь­ших ко­ли­честв воды. Роль ка­та­ли­за­то­ра за­клю­ча­ет­ся в том, что мо­ле­ку­ла брома при­тя­ги­ва­ет­ся одним из ато­мов брома к атому же­ле­за. В ре­зуль­та­те она по­ля­ри­зу­ет­ся – пара элек­тро­нов связи пе­ре­хо­дит к атому брома, свя­зан­но­му с же­ле­зом:

Br^+….Br^–FeBr₃

Br⁺ – силь­ный элек­тро­фил. Он при­тя­ги­ва­ет­ся к ше­сти­элек­трон­но­му об­ла­ку бен­золь­но­го коль­ца и раз­ры­ва­ет его, об­ра­зуя ко­ва­лент­ную связь с ато­мом уг­ле­ро­да:

 +  ¾¾®  +

К об­ра­зо­вав­ше­му­ся ка­ти­о­ну мог бы при­со­еди­нить­ся анион брома. Но вос­ста­нов­ле­ние аро­ма­ти­че­ской си­сте­мы бен­золь­но­го коль­ца энер­ге­ти­че­ски более вы­год­но, чем при­со­еди­не­ние ани­о­на брома. По­это­му мо­ле­ку­ла пе­ре­хо­дит в ста­биль­ное со­сто­я­ние, вы­сво­бо­див ион во­до­ро­да:

По ана­ло­гич­но­му ме­ха­низ­му про­те­ка­ют все ре­ак­ции элек­тро­филь­но­го за­ме­ще­ния в бен­золь­ном коль­це.

3. Нитрование

В ре­ак­ции нит­ро­ва­ния в ка­че­стве ка­та­ли­за­то­ра ис­поль­зу­ет­ся сер­ная кис­ло­та.

Бен­зол и его го­мо­ло­ги вза­и­мо­дей­ству­ют со сме­сью кон­цен­три­ро­ван­ных сер­ной и азот­ной кис­лот (нит­ру­ю­щей сме­сью). В нит­ру­ю­щей смеси в рав­но­ве­сии су­ще­ству­ет иона нит­ро­ния NO₂⁺, ко­то­рый яв­ля­ет­ся элек­тро­фи­лом:

4. Алкилирование

Ал­ки­ли­ро­ва­ние по Фри­де­лю-Крафт­су

Ал­ки­ли­ро­ва­ние ал­ке­на­ми

5. Сульфирование

Бен­зол и дру­гие арены при на­гре­ва­нии ре­а­ги­ру­ют с кон­цен­три­ро­ван­ной сер­ной кис­ло­той или оле­умом – рас­тво­ром SO₃ в сер­ной кис­ло­те:

Для бен­зо­ла и его го­мо­ло­гов су­ще­ству­ют и ре­ак­ции, не от­но­ся­щи­е­ся к элек­тро­филь­но­му за­ме­ще­нию.

6. Реакции с разрушением бензольного кольца

Эти ре­ак­ции энер­ге­ти­че­ски невы­год­ны, по­это­му про­те­ка­ют толь­ко при на­гре­ва­нии или об­лу­че­нии.

1. Гид­ри­ро­ва­ние.

При на­гре­ва­нии, по­вы­шен­ном дав­ле­нии и в при­сут­ствии ка­та­ли­за­то­ра Ni, Pt или Pd бен­зол и дру­гие арены при­со­еди­ня­ют во­до­род, об­ра­зуя цик­ло­гек­сан:

 

2. Хло­ри­ро­ва­ние бен­зо­ла

Под дей­стви­ем уль­тра­фи­о­ле­то­во­го из­лу­че­ния бен­зол при­со­еди­ня­ет хлор. Если колбу из квар­це­во­го стек­ла с рас­тво­ром хлора в бен­зо­ле вы­не­сти на сол­неч­ный свет, рас­твор быст­ро обес­цве­тит­ся, хлор при­со­еди­нит­ся к бен­зо­лу с об­ра­зо­ва­ни­ем 1,2,3,4,5,6-гек­са­хлор­цик­ло­гек­са­на, ко­то­рый из­ве­стен под на­зва­ни­ем гек­са­хло­ран (ранее при­ме­нял­ся как ин­сек­ти­цид):

3. Го­ре­ние бен­зо­ла

В от­ли­чие от ал­ка­нов, пламя у бен­зо­ла и дру­гих аро­ма­ти­че­ских уг­ле­во­до­ро­дов яркое, коп­тя­щее.

Под­ве­де­ние итога

Вы изу­чи­ли тему «Хи­ми­че­ские свой­ства аро­ма­ти­че­ских уг­ле­во­до­ро­дов». Ис­поль­зуя этот ма­те­ри­ал, вы смог­ли по­лу­чить пред­став­ле­ние о хи­ми­че­ских свой­ствах бен­зо­ла, а также о жёст­ких усло­ви­ях, ко­то­рые необ­хо­ди­мы для того, чтобы бен­зол всту­пил в ре­ак­цию с дру­ги­ми ве­ще­ства­ми.