б) галогенирование в присутствии галогенидов железа(Ш)
с6н5- н |
С^ - С1н |
|
!Л |
бензол |
хлорбензол |
: . |
, 5 |
в) алкилирование в присутствии хлорида алюминия |
|||
сбН5- н |
с6н5-сн3 , |
я > - |
. : |
бензол |
метилбензол (толуол) |
' |
, |
Особый характер ненасыщенности бензола и его гомологов иллюстрируется этими химическими свойствами и называет
ся «ароматическим» характером. |
|
{ |
|
В производных бензола груцпа, заместившая .водород |
|||
кольца, и само бензольное кольцо влияют друг на друга., По |
|||
характеру влияния различают: |
' ' |
:- , • ' |
|
а) |
групйы ОН3, ОН и ЫН2, которые облёгчай)т реакций |
||
замещения и Направляют второй заместитель по отношению1 к себе в орто- (о-, или 2-)положение и пара-(п-, или ^п о л о
жение |
(для запоминания: орто- около, |
парапротив), н а |
||
пример |
|
|
•‘‘" |
- л ; . ^ |
толуол |
|
^2-нитротолуол |
4-нитротолуол |
|
|
' |
(о-нитротолуол) |
(п-нитротолуол) |
|
б) |
группы N0 2 , которые затрудняют реакций замещения^ |
|||
и направляют второй заместитель в мета-{м% или 3-)доло-, |
||||
жение, например |
|
|
|
|
|
-н ^ > > |
|
|
|
нитробензол |
1,3-динитробензол |
|
||
|
|
(м-динитробензол) |
|
|
Очевидно, что существуют два орто-положения рядом с первым заместителем, два л*етид-положенйя, отделенные от первого заместителя одним углеродом кольца, и лишь одно яд/?д-положенйе через два атома углерода бензольного коль ца: . ^
Для получения бензола в промьпдленности используют алканы и циклоалканы, например: * 7 , . ‘
|
С6Нб |
гексан |
бензол |
циклогексан бензол
Упражнения
24.1.Составьте сокращенные структурные формулы гомологов ацетилена (тройная связь-у первого атома углерода, цепь-прямая): С3Н4, С4Н6,С 5Н8, С6Н10. Назовите эти вещества.
24.2.Распределите следующие углеводороды по трем гомоло гическим рядам (начальные члены этих рядов;-СН4, С2Н4, С2Н2):
С2Нб> Сбн12, СзН8, С4Нб, С4Н10, С4Н6, С5Ню> С5Н1 2,
с3н6, С5Н8, С6Н14, С3Н4.
24.3. Составьте структурные формулы следующих веществ: пентин-2, 4-метилгексин-1, бромбензол, пропилбензол, 1,3-диметил- бензол, 1,2-диметил-4-этилбензол, 3,3-диметилпентин-1, 1,3,5-три- нитробензол, бутин-1, бутйн-2.
24.4. Укажите, какие из следующих веществ являются изоме рами и гомологами:
цикло-С5ПЮН |
СН3—СН(С2Н5)—сн=сн2 |
СН2= С Н —СН(СН3)2 |
С(С2Н5)2=С Н 2 |
С(СН3)3—СН=СН—С3Н8 цикло-С6Н12
сн2сн3
Назовите эти вещества.
24.5. Изобразите электронные формулы следующих молекул: СН2С12, С2Н3Вг, С3Н4, СН2= С = С Н —СН3. Укажите тип гибриди зации атомных орбиталей углерода в этих молекулах.
24.6. Предложите: а) метод очистки бутана от примеси бутена-1; б) способ получения бромэтана из ацетилена; в) способ получения гомолога бензола из метилацетилена; г) метод синтеза 2,4,6-три нитротолуола из гептана.
24.7.Каким образом можно получить из ацетилена альдегид, из этена дихлорэтан, из ацетилена ацетиленид серебра(1)?
24.8.Как осуществить следующие превращения:
а) На(СН3СОО) —* СН4 —> С2Н2 —> С6Нб —► С6Н5Ж>2;
211
г?л?.2-’ НО 1г’*:.»!Пучг н:/.1г*<г.»:гли и .-паи ..
в) С2Н4 —> С2ЩС1 —> С^Н,о |
—> С02 |
’ |
Ыа2^ - зс-*- - ЫаЦСрз? л |
Л.ГП' ‘'У/. -; |
|
24.9. Назовите вещества, представленные следующими форму лами: . ,
сн3—СН—С = С —СН, |
|
||
• |
I |
. • |
|
|
сн2 |
|
|
|
I 1 |
|
|
|
СН, |
|
|
СН,СН, |
МО- |
|
|
I 4 |
3 |
I 2 |
|
|
|
сн3 |
|
О 'С Н з |
м_ , |
„ |
|
24.10. Имеются сосуды со смесями следующих газов: а) ацети лен „и диоксид углерода; б) водород и этилен; в) ацетилен и хлор; г) этилен и пропин. Укажите* в каких сосудах будут протекать химиче ские реакций^й приведите уравнения этих реакций. - ^ .
‘ 24.11. Составьте уравнения" реакций,: представленных следую щими схемами: „
а) дикарбид кальция—> ацетилен |
—>этилен |
—► 1 ,2 -ди- |
|||
бромэтан; |
|
' |
|
|
|
б) ацетилен |
бензол |
—>метилбензол |
—^ |
4-нитрото |
|
луол |
^ |
, - |
. |
|
. . |
24.12.Составьте уравнение реакции, с помощью которой можйо отличить бутин-1 от бутина-2. Назовите продукт этой реакции.
24.13.В чем заключается отличие действия брома на бензол и на
этилен? Ответ мотивируйте. .; |
• |
. ■1 ■' ■— |
25. СПИРТЫ И ФЕНОЛЫ
Спирты. Гомологический ряд предельных одноатомных спир тов. Номенклатура и строение спиртов. Водородная связь в спиртах.
Химические свойства спиртов. Понятие о простых эфирах. Метиловый и этиловый спирты как важнейшие представители класса спиртов.
Многоатомные спирты. Этиленгликоль и глицерин/Их строение и химические свойства.
Фенолы. Строение и химические свойства простейшего фенола. - Взаимное влияние атомов в молекуле фенола.
Методы получения спиртов и фенолов.
Спиртами называют производные углеводородов, содержащие функциональную группу —ОН (гидроксил). Спирты,
212
в которых"имеется одна<трунва«ОН, н а зш а с т о ! ными9 а спирты с несколькими*труппами,ОН - /
ними. |
‘ |
^ |
*' |
, Названия некоторых распространенных сйиртов: |
|||
Формула спирта |
- |
Систематическое- ' |
Традиционное |
|
|
название («ол») |
название |
СН3ОН |
|
метанол |
метиловый спирт |
С2Н5ОН |
|
этанол |
этиловый спирт |
С3Н7ОН |
|
пропанол |
пропиловый.. |
С4Н9ОН |
|
бутанол |
спирт |
|
бутиловый спирт |
||
С5Н1^ОН |
|
пентанол |
а&шловый спирт |
С6Н5—СН2ОН |
|
фенилкарбинол |
бензиловый спирт |
СН2ОН—СН2ОН |
эгандиол-1,2 |
этиленгликоль |
|
СН2ОН—СНОН—СН2ОН |
пропантриол-1,2,3 |
глицерин |
|
По строению различает спирты первичные, вторичные и третичные н зависимости от того, при каком атоме углерода (первичном, вторичном или третичном) находится группа ОН;.СпиртЬ1, в ^ О^свя^ана непосред ственно с бензольным кольцом, яашваюТ 'фенолами^Дри- меры:
первичный спирт-пропанол-1 СН3СН2СН2ОН вторичный спирт -пропанол-2 СН3СНОНСН3. третичный спирт - 2-метилпропанол-2 СН3С(СН3)ОНСН3
фенол-СбН5ОН , ^ 4 г ^ ^
• О'I
, Химические свойства спиртов и фенодов/ обусловлены присутствием в них функциональной группы— ОН.
Водород группы ОН в спиртах может замещаться на металл:
2С2Н56Н + гИаьЧ-* 2С2Н50Ка:4-:Н2Т этанол этанолят натрия
Этаноляты и производные другихспиртов (алкоголяты) легко гидррлшзуются:
С2Н5ОКа + Н20 —> С2Н5ОН + ИаОН.
:Группу ОН в спиртах.можнр заместить на С1 или Вг:
СН3—СН2—ОН + НС1 |
—►' СН3—СН2—С1 +’ Н20 |
этанол |
хлорэтан |
При действии на. спирты водоотнимающих средств, на пример концентрированной Н28 0 4, происходит межмолёку-
213
^г.трт^дееидрдтацт:тьоьт о |
ю-ли* |
|
|
|||
- «г...- |
р,м,еднг,1>:-;. • ^ |
86|;г140‘вС{*,: |
>•- |
• •■' |
||
С2Н50 ! Н + НО' С2Н5 |
^ ■■ - |
г ,С2Н5—о—С2Н5 |
|
|||
|
I |
I |
“П20 |
диэтиловый эфир |
|
|
|
|
• |
*.• |
|
||
Продукт |
|
реакции-диэтиловый |
эфир |
(С2Н5)20 - относится |
||
к классу простых эфиров. |
\ |
|
|
|||
В более жестких условиях дегидратация становится вну тримолекулярной, и образуется соответствующий непредель ный углеводород:
а) |
СН 2— сн2 Н2304,180 °С |
|
|
|
||
|
гА |
-н2о |
►сн2=сн2 |
|
|
|
|
I н_ _ он_; |
2 |
2 |
|
|
|
|
этанол |
|
этилен |
|
|
|
б) |
СН3— СН —С Н —С Н 3 |
НоЗОд, 150 ос |
> сн3—сн=сн—сн3 |
|||
|
• |
3 |
4 |
|||
|
I Н ‘ ОН г |
> ‘ |
I --НаО |
3 |
'и |
3 |
|
I----------1 |
|
|
|
|
|
|
бутанол-2 |
|
|
|
бутен-2 |
|
Молекулыжвдких одноатомных спиртов КОН ассоции рованы за счет водородных связей:
• • • О—Н• • • О—Н• • • О—Н• • •
I I I
к к к
(эти связи аналогичны водородным связям в чистой воде). При растворении в воде молекулы КОН образуют водо
родные связи с молекулами воды:
•••О—н --О —н - |
О—н |
•• |
|
I - |
I |
Ч • |
: |
н |
к |
н |
|
Водные растворы спиртов КОН имеют нейтральную среду (рН —7); другими словами, спирты практически не диссоциируют в водном растворе ни по кислотному, ни по основному типу.
Химические свойства многоатомных спиртов подобны свойствам спиртов КОН. Так, в этиленгликоле одну или две группы ОН можно заместить на галоген:
СН2ОН—СН2ОН |
нс1„ > СН,ОН—СН,С1 НС1 |
|
-н2о |
этандиол-1,2 |
2-хлорэтанол |
(этиленгликоль) |
|
■* СН2С1—СН2С1 |
|
1,2-дихлорэтан |
|
214