22.01.2024
Hemijska svojstva benzena. S čim benzen reagira i njihove jednadžbe reakcije Supstitucija benzena dušičnom kiselinom
Hemijska svojstva benzena i drugih aromatičnih ugljovodonika razlikuju se od zasićenih i nezasićenih ugljovodonika. Najkarakterističnije reakcije za njih su supstitucija atoma vodika benzenskog prstena. Oni se odvijaju lakše nego sa zasićenim ugljovodonicima. Na ovaj način se dobijaju mnoga organska jedinjenja. Dakle, kada benzen reaguje sa bromom (u prisustvu FeBr 2 katalizatora), atom vodika se zamenjuje atomom broma:
Sa drugim katalizatorom, svi atomi vodika u benzenu mogu se zamijeniti halogenom. To se događa, na primjer, kada se hlor propušta u benzen u prisustvu aluminijum hlorida:
Ako se benzen tretira mješavinom koncentrirane dušične i sumporne kiseline (smjesa za nitraciju), tada se atom vodika zamjenjuje nitro grupom - NO 2:
Ovo je reakcija nitriranja benzena. Nitrobenzen je blijedožuta uljasta tečnost sa mirisom gorkog badema, nerastvorljiva u vodi, koristi se kao rastvarač i takođe za proizvodnju anilina.
U molekuli benzena, atom vodika može biti zamijenjen alkil radikalom djelovanjem halogeniranih ugljikovodika u prisustvu aluminij klorida:
Reakcije adicije na benzen odvijaju se s velikim poteškoćama. Za njihovu pojavu potrebni su posebni uslovi: povišena temperatura i pritisak, izbor katalizatora, svetlosno zračenje itd. Tako se u prisustvu katalizatora – nikla ili platine – hidrogeniše benzen, tj. dodaje vodonik da nastane cikloheksan:
Cikloheksan je bezbojna, isparljiva tečnost sa mirisom benzina i nerastvorljiva je u vodi.
Pod ultraljubičastim zračenjem, benzen dodaje hlor:
Heksaklorocikloheksan ili heksahloran je kristalna supstanca koja se koristi kao moćan ubica insekata.
Benzen ne dodaje vodonik halogenide i vodu. Veoma je otporan na oksidaciona sredstva. Za razliku od nezasićenih ugljovodonika, ne mijenja boju vode broma i otopine KMnO 4. U normalnim uvjetima, benzenski prsten se ne uništava djelovanjem mnogih drugih oksidacijskih sredstava. Međutim, homolozi benzena podliježu oksidaciji lakše nego zasićeni ugljikovodici. U ovom slučaju, samo radikali povezani s benzenskim prstenom prolaze kroz oksidaciju:
Dakle, aromatični ugljovodonici mogu ući u reakcije supstitucije i adicije, ali se uslovi za te transformacije značajno razlikuju od sličnih transformacija zasićenih i nezasićenih ugljovodonika.
Potvrda. Benzen i njegovi homolozi se u velikim količinama dobijaju iz nafte i ugljenog katrana koji nastaju suvom destilacijom uglja (koksovanje). Suha destilacija se vrši u koksarama i plinskim postrojenjima.
Reakcija pretvaranja cikloheksana u benzen (dehidrogenacija ili dehidrogenacija) događa se kada se prođe preko katalizatora (crna platina) na 300°C. Zasićeni ugljovodonici se takođe mogu pretvoriti u aromatične ugljovodonike reakcijama dehidrogenacije. Na primjer:
Reakcije dehidrogenacije omogućuju korištenje naftnih ugljikovodika za proizvodnju ugljikovodika serije benzena. Oni ukazuju na vezu između različitih grupa ugljikovodika i njihovu međusobnu transformaciju jedne u druge.
Prema metodi N.D. Zelinsky i B.A. Kazan benzen se može dobiti propuštanjem acetilena kroz cijev s aktivnim ugljenom zagrijanim na 600 ° C. Cijeli proces polimerizacije tri molekula acetilena može se prikazati dijagramom
Elektrofilne supstitucijske reakcije- zamjenske reakcije u kojima se izvodi napad elektrofil- čestica koja je pozitivno naelektrisana ili ima nedostatak elektrona. Kada se formira nova veza, odlazeća čestica je elektrofuga se odvaja bez svog elektronskog para. Najpopularnija odlazeća grupa je proton H+.
Svi elektrofili su Lewisove kiseline.
Opšti pogled na reakcije elektrofilne supstitucije:
(kationski elektrofil)
(neutralni elektrofil)
Mehanizam reakcije S E Ar ili aromatične elektrofilne supstitucijske reakcije je najčešća i najvažnija među reakcijama supstitucije aromatičnih spojeva i sastoji se od dvije faze. U prvoj fazi se dodaje elektrofil, a u drugoj fazi se odvaja elektrofuga:
Tokom reakcije nastaje pozitivno nabijeni intermedijer (na slici 2b). To se zove Ueland intermediate, aronijum jona ili σ-kompleks. Ovaj kompleks je općenito vrlo reaktivan i lako se stabilizira, brzo eliminirajući kation.
DEFINICIJA
Benzen- bezbojna je tečnost karakterističnog mirisa; tačka ključanja 80,1 o C, tačka topljenja 5,5 o C. Nerastvorljivo u vodi, otrovno.
Aromatična svojstva benzena, određena posebnostima njegove strukture, izražena su u relativnoj stabilnosti benzenskog prstena, uprkos nezasićenom sastavu benzena. Dakle, za razliku od nezasićenih spojeva s etilenskim dvostrukim vezama, benzen je otporan na oksidirajuća sredstva.
Rice. 1. Struktura molekula benzena prema Kekulu.
Dobijanje benzena
Glavne metode dobivanja benzena uključuju:
— dehidrociklizacija heksana (katalizatori - Pt, Cr 3 O 2)
CH 3 -(CH 2) 4 -CH 3 → C 6 H 6 + 4H 2 (t o C, p, kat = Cr 2 O 3);
— dehidrogenacija cikloheksana
C 6 H 12 → C 6 H 6 + 3H 2 (t o C, kat = Pt, Ni);
— trimerizacija acetilena (reakcija nastaje kada se zagrije na 600 o C, katalizator je aktivni ugljen)
3HC≡CH → C 6 H 6 (t = 600 o C, kat = C aktivno).
Hemijska svojstva benzena
Benzen karakteriziraju supstitucijske reakcije koje se odvijaju putem elektrofilnog mehanizma:
Halogenacija (benzen reaguje sa hlorom i bromom u prisustvu katalizatora - bezvodni AlCl 3, FeCl 3, AlBr 3)
C 6 H 6 + Cl 2 = C 6 H 5 -Cl + HCl;
- nitriranje (benzen lako reaguje sa nitrirajućom mešavinom - mešavina koncentrovane azotne i sumporne kiseline)
- alkilacija sa alkenima
C 6 H 6 + CH 2 =CH-CH 3 → C 6 H 5 -CH(CH 3) 2
Reakcije adicije na benzen dovode do uništenja aromatičnog sistema i javljaju se samo u teškim uslovima:
- hidrogenacija (proizvod reakcije - cikloheksan)
C 6 H 6 + 3H 2 → C 6 H 12 (t o C, kat = Pt);
- dodavanje hlora (nastaje pod uticajem UV zračenja sa stvaranjem čvrstog proizvoda - heksahlorocikloheksan (heksahloran) - C 6 H 6 Cl 6)
C 6 H 6 + 6Cl 2 → C 6 H 6 Cl 6 .
Primjena benzena
Benzen se široko koristi u industrijskoj organskoj hemiji. Gotovo svi spojevi koji sadrže benzenske prstenove dobivaju se iz benzena, na primjer, stiren, fenol, anilin, halogenirani areni. Benzen se koristi za sintezu boja, surfaktanata i farmaceutskih proizvoda.
Primjeri rješavanja problema
PRIMJER 1
| Vježbajte | Gustina pare supstance je 3,482 g/l. Njegovom pirolizom dobijeno je 6 g čađi i 5,6 litara vodonika. Odredite formulu ove supstance. |
| Rješenje | Čađ je ugljenik. Nađimo količinu čađi na osnovu uslova problema (molarna masa ugljika je 12 g/mol): n(C) = m(C) / M(C); n(C) = 6 / 12 = 0,5 mol. Izračunajmo količinu vodikove supstance: n(H 2) = V(H 2) / V m; n(H2) = 5,6 / 22,4 = 0,25 mol. To znači da će količina tvari jednog atoma vodika biti jednaka: n(H) = 2 × 0,25 = 0,5 mol. Označimo broj atoma ugljika u molekuli ugljikovodika sa "x", a broj atoma vodika kao "y", tada je omjer ovih atoma u molekuli: x: y = 0,5: 0,5 = 1:1. Tada će najjednostavnija formula ugljikovodika biti izražena sastavom CH. Molekularna težina molekula sastava CH jednaka je: M(CH) = 13 g/mol Nađimo molekularnu težinu ugljovodonika na osnovu uslova problema: M (C x H y) = ρ×V m; M (C x H y) = 3,482 x 22,4 = 78 g/mol. Odredimo pravu formulu ugljikovodika: k= M(C x H y)/ M(CH)= 78/13 =6, stoga, koeficijente "x" i "y" treba pomnožiti sa 6 i tada će formula ugljikovodika dobiti oblik C 6 H 6. Ovo je benzen. |
| Odgovori | Željeni ugljovodonik ima sastav C 6 H 6 . Ovo je benzen. |
PRIMJER 2
| Vježbajte | Izračunajte količinu acetilenske supstance koja će biti potrebna da se dobije 400 ml benzena (gustina 0,8 g/ml). |
| Rješenje | Napišimo jednadžbu reakcije za proizvodnju benzena iz acetilena: Cikličnu strukturu benzena prvi je predložio F.A. Kekule 1865. godine
Friedrich August Kekule von Stradonitz - izvanredni njemački hemičar 19. stoljeća. 1854. otkrio je prvo organsko jedinjenje koje sadrži sumpor - tiooctenu kiselinu (tioetansku kiselinu). Osim toga, ustanovio je strukturu diazo jedinjenja. Međutim, njegov najpoznatiji doprinos razvoju hemije je uspostavljanje strukture benzena (1866). Kekule je pokazao da se dvostruke veze benzena izmjenjuju oko prstena (ova mu je ideja prvi put pala na pamet u snu). Kasnije je pokazao da su dva moguća rasporeda dvostrukih veza identična i da je benzenski prsten hibrid između ove dvije strukture. Tako je anticipirao ideju rezonancije (mezomerizma), koja se pojavila u teoriji kemijske veze ranih 1930-ih. Ako bi benzen zaista imao takvu strukturu, onda bi njegovi 1,2-disupstituirani derivati trebali imati dva izomera. Na primjer,
Međutim, nijedan od 1,2-disupstituiranih benzena ne može se izolirati u dva izomera. Stoga je Kekule naknadno sugerirao da molekul benzena postoji kao dvije strukture koje se brzo transformiraju jedna u drugu:
Imajte na umu da takvi šematski prikazi molekula benzena i njihovih derivata obično ne ukazuju na atome vodika vezane za atome ugljika benzenskog prstena. U savremenoj hemiji, molekul benzena se smatra rezonantnim hibridom ova dva ograničavajuća rezonantna oblika (videti odeljak 2.1). Drugi opis molekula benzena zasniva se na razmatranju njegovih molekularnih orbitala. In Sect. 3.1 naznačeno je da su -elektroni smješteni u -vezujućim orbitalama delokalizirani između svih atoma ugljika benzenskog prstena i formiraju oblak -elektrona. U skladu s ovim prikazom, molekula benzena se može konvencionalno prikazati na sljedeći način: Eksperimentalni podaci potvrđuju prisustvo upravo takve strukture u benzenu. Ako je benzen imao strukturu koju je Kekulé prvobitno predložio, sa tri konjugirane dvostruke veze, onda bi benzen trebao proći kroz reakcije adicije poput alkena. Međutim, kao što je gore spomenuto, benzen ne prolazi kroz reakcije adicije. Osim toga, benzen je stabilniji nego da ima tri izolirane dvostruke veze. In Sect. 5.3 naznačeno je da entalpija hidrogenacije benzena da nastane cikloheksan ima veći negativan Tabela 18.3. Dužina različitih veza ugljik-ugljik
Rice. 18.6. Geometrijska struktura molekula benzena. vrijednost od trostruke entalpije hidrogenacije cikloheksena. Razlika između ovih veličina se obično naziva entalpija delokalizacije, rezonantna energija ili stabilizacijska energija benzena. Sve veze ugljik-ugljik u benzenskom prstenu imaju istu dužinu, koja je kraća od dužine C-C veza u alkanima, ali duža od dužine C=C veza u alkenima (tabela 18.3). Ovo potvrđuje da su ugljik-ugljik veze u benzenu hibrid jednostruke i dvostruke veze. Molekul benzena ima ravnu strukturu, što je prikazano na sl. 18.6. Fizička svojstvaBenzen u normalnim uslovima je bezbojna tečnost koja se smrzava na 5,5 °C i ključa na 80 °C. Ima karakterističan ugodan miris, ali je, kao što je već spomenuto, vrlo toksičan. Benzen se ne miješa sa vodom i u benzenskom sistemu voda čini gornji od dva sloja. Međutim, rastvorljiv je u nepolarnim organskim rastvaračima i sam je dobar rastvarač za druga organska jedinjenja. Hemijska svojstvaIako benzen prolazi kroz određene reakcije adicije (vidi dolje), on ne pokazuje reaktivnost tipičnu za alkene. Na primjer, ne mijenja boju vode broma ili otopine -jona. Štaviše, benzen nije ulazi u reakcije adicije sa jakim kiselinama, kao što su hlorovodonična ili sumporna kiselina. Istovremeno, benzen učestvuje u brojnim reakcijama elektrofilne supstitucije. Produkti ove vrste reakcija su aromatična jedinjenja, jer se u ovim reakcijama zadržava delokalizovano-elektronski sistem benzena. Opći mehanizam zamjene atoma vodika na benzenskom prstenu elektrofilom opisan je u odjeljku. 17.3. Primjeri elektrofilne supstitucije benzena su njegove nitriranje, halogeniranje, sulfoniranje i Friedel-Craftsove reakcije. Nitracija. Benzen se može nitrirati (grupa koja mu se dodaje) tretiranjem mješavinom koncentriranih dušičnih i sumpornih kiselina:
Nitrobenzen Uslovi za ovu reakciju i njen mehanizam opisani su u odjeljku. 17.3. Nitrobenzen je blijedožuta tekućina s karakterističnim mirisom badema. Prilikom nitriranja benzena, osim nitrobenzena, nastaju i kristali 1,3-dinitrobenzena, koji je proizvod sljedeće reakcije:
Halogenacija. Ako pomiješate benzen sa hlorom ili bromom u mraku, neće doći do reakcije. Međutim, u prisustvu katalizatora koji posjeduju svojstva Lewisovih kiselina, u takvim smjesama dolazi do reakcija elektrofilne supstitucije. Tipični katalizatori za ove reakcije su željezo(III) bromid i aluminij hlorid. Djelovanje ovih katalizatora je da stvaraju polarizaciju u molekulima halogena, koji zatim formiraju kompleks s katalizatorom: iako nema direktnih dokaza da se u ovom slučaju formiraju slobodni joni. Mehanizam bromiranja benzena korišćenjem gvožđe(III) bromida kao nosača jona može se predstaviti na sledeći način:
Sulfoniranje. Benzen se može sulfonirati (zamijeniti atom vodonika sulfo grupom) refluksom njegove smjese s koncentriranom sumpornom kiselinom nekoliko sati. Umjesto toga, benzen se može pažljivo zagrijati u mješavini sa dimećom sumpornom kiselinom. Dimljiva sumporna kiselina sadrži sumpor trioksid. Mehanizam ove reakcije može se prikazati dijagramom
Friedel-Craftsove reakcije. Friedel-Craftsove reakcije su izvorno nazvane kondenzacijske reakcije između aromatskih spojeva i alkil halogenida u prisustvu bezvodnog katalizatora aluminij klorida. U reakcijama kondenzacije, dva molekula reagensa (ili jedan reagens) se spajaju jedan s drugim, formirajući molekul novog spoja, dok se molekul nekog jednostavnog spoja, poput vode ili klorovodika, odvaja (eliminira) od njih. Trenutno se Friedel-Craftsova reakcija naziva bilo koja elektrofilna supstitucija aromatičnog spoja u kojoj ulogu elektrofila igra karbokation ili visoko polarizirani kompleks s pozitivno nabijenim atomom ugljika. Elektrofilni agens je, u pravilu, alkil halid ili hlorid neke karboksilne kiseline, iako može biti i, na primjer, alken ili alkohol. Bezvodni aluminijum hlorid se obično koristi kao katalizator za ove reakcije. Friedel-Craftsove reakcije se obično dijele na dvije vrste: alkilaciju i acilaciju. Alkilacija. U ovoj vrsti Friedel-Craftsove reakcije, jedan ili više atoma vodika na benzenskom prstenu su zamijenjeni alkil grupama. Na primjer, kada se mješavina benzena i hlorometana lagano zagrije u prisustvu bezvodnog aluminij hlorida, nastaje metilbenzen. Klorometan igra ulogu elektrofilnog agensa u ovoj reakciji. Polarizira ga aluminij hlorid na isti način kao i molekule halogena: Mehanizam reakcije koja se razmatra može se predstaviti na sljedeći način:
Treba napomenuti da se u ovoj reakciji kondenzacije između benzena i klorometana eliminira molekula klorovodika. Imajte na umu da je stvarno postojanje metalnog karbokationa u obliku slobodnog jona sumnjivo. Alkilacija benzena hlorometanom u prisustvu katalizatora - bezvodnog aluminijum hlorida ne dovodi do stvaranja metilbenzena. U ovoj reakciji dolazi do dalje alkilacije benzenskog prstena, što dovodi do stvaranja 1,2-dimetilbenzena:
Acilacija. U ovoj vrsti Friedel-Craftsove reakcije, atom vodika na benzenskom prstenu je zamijenjen acilnom grupom, što rezultira stvaranjem aromatičnog ketona. Acilna grupa ima opću formulu Sistematski naziv acilnog jedinjenja nastaje zamjenom sufiksa i završetka -ova u nazivu odgovarajuće karboksilne kiseline, čiji je derivat ovo acilno jedinjenje, sufiksom -(o)il. Na primjer
Acilacija benzena se provodi korištenjem klorida ili anhidrida bilo koje karboksilne kiseline u prisustvu katalizatora, bezvodnog aluminij klorida. Na primjer
Ova reakcija je kondenzacija u kojoj se eliminira molekula klorovodika. Imajte na umu da se naziv "fenil" često koristi za označavanje benzenskog prstena u jedinjenjima u kojima benzen nije glavna grupa:
Reakcije sabiranja. Iako benzen najviše karakteriziraju reakcije elektrofilne supstitucije, on također prolazi kroz neke reakcije adicije. Jednog od njih smo već upoznali. Govorimo o hidrogenaciji benzena (vidi odjeljak 5.3). Kada se mješavina benzena i vodonika prođe preko površine fino mljevenog nikalnog katalizatora na temperaturi od 150-160 °C, dolazi do čitavog niza reakcija koje se završavaju stvaranjem cikloheksana. Ukupna stehiometrijska jednačina za ovu reakciju može se predstaviti na sljedeći način:
Kada je izložen ultraljubičastom zračenju ili direktnoj sunčevoj svjetlosti, benzen također reagira s hlorom. Ova reakcija se odvija preko složenog radikalnog mehanizma. Njegov konačni proizvod je 1,2,3,4,5,6-heksaklorocikloheksan:
Slična reakcija se događa između benzena i broma pod utjecajem ultraljubičastog zračenja ili sunčeve svjetlosti. Oksidacija. Benzen i benzenski prsten u drugim aromatičnim jedinjenjima su, općenito govoreći, otporni na oksidaciju čak i tako jakim oksidantima kao što je kiseli ili alkalni rastvor kalijum permanganata. Međutim, benzol i druga aromatična jedinjenja sagorevaju u vazduhu ili kiseoniku da bi proizveli veoma zadimljen plamen, što je tipično za ugljikovodike sa visokim relativnim sadržajem ugljenika. AROMATIČNI UGLJOVODONIKI Za aromatična jedinjenja, ili areni, odnosi se na veliku grupu jedinjenja čiji molekuli sadrže stabilnu cikličku grupu (benzenski prsten), koja ima posebna fizička i hemijska svojstva. Ova jedinjenja uključuju prvenstveno benzen i njegove brojne derivate. Izraz "aromatičan" je prvi put korišten za označavanje prirodnih proizvoda koji su imali aromatičan miris. Budući da je među ovim jedinjenjima bilo mnogo onih koji uključuju benzenske prstenove, termin "aromatičan" počeo se primjenjivati na sve spojeve (uključujući i one s neugodnim mirisom) koje sadrže benzenski prsten. Benzen, njegova elektronska struktura Na osnovu formule benzena C 6 H 6, može se pretpostaviti da je benzen visoko nezasićeno jedinjenje, slično, na primjer, acetilenu. Međutim, hemijska svojstva benzena ne podržavaju ovu pretpostavku. Dakle, u normalnim uslovima, benzen ne daje reakcije karakteristične za nezasićene ugljovodonike: ne ulazi u reakcije adicije sa hidrogen halogenidima i ne menja boju rastvora kalijum permanganata. Istovremeno, benzen prolazi kroz supstitucijske reakcije slične zasićenim ugljovodonicima. Ove činjenice ukazuju da je benzen dijelom sličan zasićenim, a dijelom nezasićenim ugljovodonicima, a da se u isto vrijeme razlikuje od oba. Stoga su se dugo vremena vodile žive diskusije između naučnika o strukturi benzena. U 60-im godinama prošlog veka, većina hemičara je prihvatila teoriju ciklične strukture benzena na osnovu činjenice da monosupstituisani derivati benzena (na primer, bromobenzen) nemaju izomere. Najpriznatiju formulu za benzen predložio je 1865. njemački kemičar Kekule, u kojoj se dvostruke veze u prstenu ugljikovih atoma benzena izmjenjuju s jednostavnim, a prema Kekuleovoj hipotezi, jednostruke i dvostruke veze se neprekidno kreću: Međutim, Kekuleova formula ne može objasniti zašto benzen ne pokazuje svojstva nezasićenih spojeva. Prema modernim konceptima, molekul benzena ima strukturu ravnog šesterokuta, čije su stranice jednake jedna drugoj i iznose 0,140 nm. Ova udaljenost je prosječna vrijednost između 0,154 nm (dužina jednostruke veze) i 0,134 nm (dužina dvostruke veze). Ne samo atomi ugljika, već i šest atoma vodika povezanih s njima leže u istoj ravni. Uglovi formirani vezama H - C - C i C - C - C jednaki su 120 °.
Atomi ugljenika u benzenu su u sp 2 -hibridizaciji, tj. Od četiri orbitale atoma ugljika, samo tri su hibridizirane (jedna 2s- i dvije 2 p-), koje učestvuju u formiranju σ veza između atoma ugljika. Četvrta 2 p-orbitala se preklapa sa 2 p-orbitala dva susjedna atoma ugljika (desno i lijevo), šest delokaliziranih π-elektrona smještenih u orbitalama u obliku bučice, čije su osi okomite na ravan benzenski prsten, formiraju jedan stabilan zatvoreni elektronski sistem. Kao rezultat formiranja zatvorenog elektronskog sistema od svih šest atoma ugljika, dolazi do „usklađivanja“ jednostrukih i dvostrukih veza, tj. molekuli benzena nedostaju klasične dvostruke i jednostruke veze. Ravnomjerna raspodjela gustoće π-elektrona između svih atoma ugljika razlog je visoke stabilnosti molekula benzena. Da bi naglasili ujednačenost gustine π-elektrona u molekuli benzena, pribjegavaju sljedećoj formuli:
Nomenklatura i izomerizam aromatičnih ugljovodonika serije benzena Opšta formula homolognog niza benzena je C n H 2 n -6. Prvi homolog benzena je metilbenzen, ili toluen, C 7 H 8
nema pozicione izomere, kao svi ostali monosupstituisani derivati. Drugi homolog C 8 H 10 može postojati u četiri izomerna oblika: etilbenzen C 6 H 5 -C 2 H 5 i tri dimetilbenzena, ili ksilen, S b H 4 (CH 3) 2 (orto-, meta- I par-ksileni, ili 1,2-, 1,3- i 1,4-dimetilbenzeni):
Radikal (ostatak) benzena C 6 H 5 se naziva fenil; nazivi radikala homologa benzena su izvedeni iz imena odgovarajućih ugljikovodika dodavanjem sufiksa u korijen -il(tolil, ksilil, itd.) i označeni slovima (o-, m-, p-) ili brojevima položaj bočnih lanaca. Opšti naziv za sve aromatične radikale Arils slično imenu alkili za alkanske radikale. Radikal C 6 H 5 -CH 2 se zove benzil. Prilikom imenovanja složenijih derivata benzena, od mogućih redoslijeda numeriranja, odaberite onaj u kojem je zbir cifara brojeva supstituenata najmanji. Na primjer, struktura dimetil etil benzena
treba nazvati 1,4-dimetil-2-etilbenzen (zbir cifara je 7), a ne 1,4-dimetil-6-etilbenzen (zbir cifara je 11). Nazivi viših homologa benzena često nisu izvedeni iz naziva aromatičnog prstena, već iz naziva bočnog lanca, tj. smatraju se derivatima alkana:
Fizička svojstva aromatičnih ugljovodonika serije benzena Donji članovi homolognog niza benzena su bezbojne tečnosti sa karakterističnim mirisom. Njihova gustina i indeks prelamanja su mnogo veći od onih kod alkana i alkena. Tačka topljenja je također primjetno viša. Zbog visokog sadržaja ugljika, sva aromatična jedinjenja sagorevaju jako zadimljenim plamenom. Svi aromatični ugljovodonici su nerastvorljivi u vodi i visoko rastvorljivi u većini organskih rastvarača: mnogi od njih se lako destiluju vodenom parom. Hemijska svojstva aromatičnih ugljovodonika serije benzena Za aromatične ugljovodonike, najtipičnije reakcije su supstitucija vodika u aromatičnom prstenu. Aromatični ugljovodonici podležu reakcijama adicije sa velikim poteškoćama u teškim uslovima. Posebnost benzola je njegova značajna otpornost na oksidirajuća sredstva. Reakcije sabiranja Dodatak vodonika U nekim rijetkim slučajevima, benzen je sposoban za reakcije adicije. Hidrogenacija, odnosno dodavanje vodonika, nastaje pod dejstvom vodonika u teškim uslovima u prisustvu katalizatora (Ni, Pt, Pd). U ovom slučaju, molekula benzena vezuje tri molekule vodika kako bi formirala cikloheksan:
Dodatak halogena Ako je otopina klora u benzenu izložena sunčevoj svjetlosti ili ultraljubičastim zracima, dolazi do radikalnog dodavanja tri molekula halogena kako bi se formirala složena mješavina stereoizomera heksaklorocikloheksana:
Hexachlorocyclohexai (trgovački naziv heksakloran) se trenutno koristi kao insekticid - supstance koje uništavaju insekte koji su poljoprivredni štetnici. Reakcije oksidacije Benzen je čak otporniji na oksidirajuća sredstva od zasićenih ugljikovodika. Ne oksidira se razrijeđenom dušičnom kiselinom, otopinom KMnO 4 itd. Homolozi benzena se oksidiraju mnogo lakše. Ali čak i u njima, benzenski prsten je relativno otporniji na djelovanje oksidacijskih sredstava nego ugljikovodični radikali povezani s njim. Postoji pravilo: svaki homolog benzena s jednim bočnim lancem oksidira se u jednobazičnu (benzojevu) kiselinu: Homolozi benzena s višestrukim bočnim lancima bilo koje složenosti oksidiraju se u višebazne aromatske kiseline:
Reakcije supstitucije 1. Halogenacija U normalnim uslovima, aromatični ugljovodonici praktički ne reaguju sa halogenima; benzen ne obezboji bromnu vodu, ali u prisustvu katalizatora (FeCl 3, FeBr 3, AlCl 3) u bezvodnoj sredini, hlor i brom snažno reaguju sa benzenom na sobnoj temperaturi:
Reakcija nitracije Za reakciju se koristi koncentrirana dušična kiselina, često pomiješana s koncentriranom sumpornom kiselinom (katalizator):
U nesupstituiranom benzenu, reaktivnost svih šest atoma ugljika u reakcijama supstitucije je ista; supstituenti se mogu vezati za bilo koji atom ugljika. Ako u benzenskom prstenu već postoji supstituent, tada se pod njegovim utjecajem mijenja stanje jezgre, a položaj u koji ulazi bilo koji novi supstituent ovisi o prirodi prvog supstituenta. Iz ovoga proizilazi da svaki supstituent u benzenskom prstenu ispoljava određeni usmjeravajući (orijentirajući) utjecaj i doprinosi uvođenju novih supstituenata samo na položajima koji su specifični za sebe. Prema svom usmjeravajućem utjecaju, različiti supstituenti se dijele u dvije grupe: a) supstituenti prve vrste: Oni usmjeravaju svaki novi supstituent u orto i para položaj u odnosu na sebe. Istovremeno, gotovo svi smanjuju stabilnost aromatske grupe i olakšavaju reakcije supstitucije i reakcije benzenskog prstena:
b) supstituenti druge vrste: Oni svaku novu zamjenu usmjeravaju na meta-poziciju u odnosu na sebe. Oni povećavaju stabilnost aromatične grupe i komplikuju reakcije supstitucije:
Dakle, aromatični karakter benzena (i drugih arena) se izražava u činjenici da se ovo jedinjenje, budući da je nezasićeno po sastavu, manifestuje kao zasićeno jedinjenje u nizu hemijskih reakcija, karakteriše ga hemijska stabilnost i teškoća dodavanja. reakcije. Samo pod posebnim uslovima (katalizatori, zračenje) benzen se ponaša kao da njegov molekul ima tri dvostruke veze. Izbor urednika 
|
