Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Ароматичні сполуки



План:


Введення

Бензол - одне з найбільш поширених ароматичних сполук

Ароматичні сполуки - циклічні органічні сполуки, які мають у своєму складі ароматичну систему. Основними відмітними властивостями є підвищена стійкість ароматичної системи і, незважаючи на ненасиченість, схильність до реакцій заміщення, а не приєднання.

Розрізняють бензоідние (арени і структурні похідні аренів, містять бензольні ядра) і небензоідние (всі інші) ароматичні з'єднання. Серед небензоідних ароматичних сполук добре відомі азулен, аннулени, гетарени ( піридин, пірол, фуран, тіофен), фероцен. Відомі й неорганічні ароматичні сполуки, наприклад боразол ("неорганічний бензол"). Іноді поняття "ароматичні з'єднання" розширюють і розповсюджують ще й на такі сполуки як гуанидин, гомобензол, [4,2] спірарен, карбоніли металів, циклопропан та ін

У структурі молекул багатьох сполук можна виділити кілька ароматичних систем, які можуть бути по відношенню один до одного ізольованими або конденсованими. Як приклади бензоідних сполук з ізольованими бензоловими ядрами можна назвати такі сполуки як дифенилметана і полістирол, з віддаленими один від одного бензольні ядра, а також дифеніл і терфеніли з безпосередньо пов'язаними ядрами. Прикладами бензоідних сполук з конденсованими (аннелірованнимі) бензоловими ядрами є такі сполуки як нафталін, пірен та інші ПАУ. У структурі дифенілів бензольні ядра безпосередньо пов'язані один з одним, але, на відміну від дифенілу, у дифенілів бензольні ядра не є ізольованими. Якщо взяти до уваги той факт, що в одній молекулі може різним чином поєднуватися різне число різних ароматичних і неароматичних груп, то стає очевидно, що число можливих ароматичних сполук та їх різноманітність практично не обмежені.

Широко поширені і мають велике практичне значення бензоідние ароматичні вуглеводні (арени). Крім бензольних кілець арени часто містять інші різноманітні вуглеводневі групи (аліфатичні, нафтенові, поліциклічні). Основним джерелом отримання ароматичних вуглеводнів служать кам'яновугільна смола, нафта і нафтопродукти. Велике значення мають синтетичні методи отримання. Найбільш важливими аренами є: бензол С 6 Н 6 і його гомологи ( толуол С 6 Н 5 СН з, ксилоли З 6 Н 4 (СН з) 2, дурол, мезітілен, етилбензол), кумол, нафталін C 10 H 8, антрацен З 14 Н 10 і їх похідні. Ароматичні вуглеводні - вихідна сировина для промислового одержання кетонів, альдегідів і кислот ароматичного ряду, а також багатьох інших речовин.


1. Критерії ароматичності

Єдиної характеристики, що дозволяє надійно класифікувати з'єднання як ароматичне або неароматичних не існує. Основними характеристиками ароматичних сполук є:

  • схильність до реакцій заміщення, а не приєднання (визначається найлегше, історично перша ознака, приклад - бензол, на відміну від етилену не знебарвлює бромну воду)
  • виграш по енергії, порівняно з системою непарного подвійних зв'язків. Також називається Енергією Резонансу (вдосконалений метод - Енергією Резонансу Дьюара) (виграш настільки великий, що молекула зазнає значні перетворення для досягнення ароматного стану, наприклад ціклогексадіен легко дегидрируются до бензолу, двох і трьохатомні феноли існують переважно у формі фенолів ( еноли), а не кетонів і.т.д.).
  • наявність кільцевого магнітного струму (спостереження вимагає складної апаратури), цей струм забезпечує усунення хім-зрушень протонів, пов'язаних з ароматичним кільцем в слабке поле (7-8 М.Д. для бензольного кільця), а протонів розташованих над / під площиною ароматичної системи - в сильне поле (спектр ЯМР).
  • наявність самої площини (мінімально спотвореної), в якій лежать усі (або не все - гомоароматічность) атоми утворюють ароматичну систему. При цьому кільця пі-електронів, що утворюються при сполученні подвійних зв'язків (або електронів входять в кільце гетероатомів) лежать над і під площиною ароматичної системи.
  • практично завжди дотримується Правило Хюккеля : ароматний може бути лише система, що містить (в кільці) 4n +2 електронів (де n = 0, 1, 2, ...). Система, що містить 4n електронів є антіароматічной (у спрощеному розумінні це означає надлишок енергії в молекулі, нерівність довжин зв'язків, низька стабільність - схильність до реакцій приєднання). У той же час, у разі пери-зчленування (є атом (и), що належить (е) одночасно 3 циклам, тобто біля нього немає атомів водню або заступників), загальне число пі-електронів не відповідає правилу Хюккеля (фенален, пірен, корони). Також передбачається, що якщо вдасться синтезувати молекули у формі стрічки Мебіуса (кільце досить великого розміру, щоб закручування в кожній парі атомних орбіталей було мало), то для таких молекул система з 4n електронів буде ароматичності, а з 4n +2 електронів - антіароматічной.

2. Отримання

  • Каталітична дегидроциклизации алканів, тобто відщеплення водню з одночасною циклізацією. Реакція здійснюється при підвищеній температурі з використанням каталізатора, наприклад оксиду хрому.
  • Каталітичне дегідрування циклогексану і його похідних. В якості каталізатора використовується паладієва чернь або платина при 300 C. ( Н. Д. Зелінський)
  • Циклічна трімерізація ацетилену і його гомологів над активованим вугіллям при 600 C. ( Н. Д. Зелінський)
  • Алкілування бензолу галогенопохідні або олефінами. ( Реакція Фріделя - Крафтса)

3. Класифікація

У загальних рисах ароматичні вуглеводні можна класифікувати наступним чином:

Системи з 2 π-електронами.

Представлені похідними катіона ціклопропенілія і дікатіон ціклобутадіена. Наприклад перхлорат ціклопропенілія.

Системи з 6 π-електронами.

  1. Бензол і його гомологи
  2. Ціклопентадіеніл-аніон
  3. Ціклогептатріеніл-катіон
  4. Діаніон ціклобутадіена, дікатіон ціклооктатетраена
  5. П'яти-і шестичленні цикли, що містять один або декілька гетероатомів, звичайно азоту, кисню або сірки. Найбільш відомі серед них пірол, фуран, тіофен, піридин.

Системи з 10 π-електронами.

  1. Нафталін. Широко зустрічається в природі, конденсовані бензольні кільця.
  2. Азулен. Ізомер нафталіну, містить у собі 5 - і 7-членні кільця. Зустрічається в ефірних маслах.
  3. Діаніон ціклооктатетраена, аніон ціклононатетраена, азонін, 1,6-заміщені-[10]-аннулени (мостіковие).
  4. Індол, хінолін, ізохінолін, хіназоліну, хіноксалін, інші системи, засновані на бензольному кільці, конденсованому з іншим кільцем, в якому знаходиться гетероатом. Широко поширені в природі.
  5. Хінолізідін, пірролізідіна, пурин, птерідін (їх аналоги) - біциклічні похідні піролу, піридину і т. д. Містять атоми азоту (рідше - кисню в точці сполучення або кілька гетероатомів, в обох кільцях). Широко поширені в природі.

Системи з 14 π-електронами.

  1. Антрацен, Фенантрен, в певному сенсі - фенален - конденсовані бензольні кільця. Сполуки такого типу називають поліценамі (наступний - тетрацен).
  2. [14]-аннулен. Як сам по собі, так і його мостіковие варіації (транс-15 ,16-діметілгідропірен, син-1 ,6:8,13-бісоксідо [14] аннулен). Також ароматіч дегідро [14] аннулен.

Системи з більш ніж 14 π-електронами.

  1. 18-Аннулен, Кекуле [1].
  2. Короні - ароматичні поліциклічні вуглеводні, що містить 24 π-електрони, що означає по правилу Хюккеля його антіароматічность. Однак π-електронна система корона складається з двох концентричних кілець, що містять 18 (зовнішнє) і 6 (внутрішнє) електронів [2].

Гомоароматічние системи

Один з атомів кільця, яке не може розташуватися в площині, різко виведений з цієї площини, зберігає sp - гібридизацію і не бере участі в сполученні. Так, при розчиненні ціклооктатетраена в сірчаної кислоти утворюється гомотропіліевий іон. Аналогічну структуру має трісгомоціклопропенільний катіон

Сіднони

І інші мезоіонние з'єднання. Належність сіднонов до ароматичних сполук так і не була однозначно прийнята всіма ученими (пропонував В. Бекер). Втім єдиний протон, пов'язаний з вуглецем, вступає в багато реакції, характерні для аренів (нітрування, сульфування, хлорування, меркурірованіе і.т.д.), а сам сіднон містить циклічну систему пі-орбіталей.

Спіроароматіческіе системи

Представник - [4,2] спірарен. Підкоряється правилу Хюккеля.


4. Властивості

Як правило, ароматичні з'єднання - тверді або рідкі речовини. Відрізняються від аліфатичних і аліциклічних аналогів високими показниками заломлення і поглинання у близькій УФ і видимій області спектра. Для ароматичних сполук характерні реакції заміщення, як електрофільного (галогенування, нітрування, сульфування, алкілування, ацилювання, тощо), так і нуклеофільного (по різним механізмам). Можливі реакції приєднання, окислення (для моноядерних аренів - у дуже жорстких умовах і / або з каталізаторами).


Примітки

  1. Дж. Марч. Органічна Хімія. Реакції, механізми і структура. 1 том. з 88
  2. Терне А. Л. Сучасна органічна хімія. т.1. с. 578.

Література

  • Дж. Марч. Органічна Хімія. Реакції, механізми і структура. 1 том.
  • Керрі. Сандберг. Органічна хімія. Механізми реакцій. 1 том.
  • Хімічна Енциклопедія в 5 томах. ред. І. Л. Кнунянц. 1 том.
Вуглеводні
Алкани Метан Етан Пропан Бутан Пентан Гексан Гептан Октан Нона Декан Ундекан Додекан Трідекан Тетрадекан Гексадекан Ейкозан...
Алкени Етилен Пропен Бутен Пента ГЕКСА Гептил октен ...
Алкіни Ацетилен Пропін Бутін
Дієни Бутадієн Изопрен
Інші ненасичені Вінілацетилену Діацетілен
Циклоалкани Циклопропан Ціклобутан Циклопентан Циклогексан Декалін Інду
Ароматичні Бензол Толуол Діметілбензоли Етилбензол Пропілбензол Кумол Стирол Фенілацетілен Інду Ціклобутадіен Дифеніл Дифенилметана Тріфенілметан Тетрафенілметан
Поліциклічні Нафталін Антрацен Пентацен Фенантрен Пірен Бензпирен Азулен Хризо
Органічні речовини
Вуглеводні Алкани Алкени Алкіни Дієни Циклоалкани
Кисневовмісні Спирти Прості ефіри Альдегіди Кетони Кетени Карбонові кислоти Складні ефіри Ортоефіри Вуглеводи Жири Хінони Феноли Еноли Оксикислоти Оксокіслоти
Азотовмісні Аміни Аміди Нітросполуки Нітрозосполуки Оксим Нітрили Амінокислоти Білки Пептиди
Серосодержащіе Меркаптани Тіоефіри Сульфокислоти Тіоальдегідів Тіокетони Тіокарбоновие кислоти
Фосфорсодержащие Фосфіни Фосфоністие кислоти Фосфіновие кислоти Фосфонових кислоти Нуклеїнові кислоти Нуклеотиди
Галогенорганических Фторорганічних з'єднання Хлорорганічні сполуки Броморганічних з'єднання Іодорганіческіе з'єднання
Кремнійорганічні Силани Сілазани Сілтіани Силоксан Силікони
Елементоорганіческіе Германійорганіческіе Борорганіческіе Оловоорганічні Свинецьорганічні Алюмінійорганіческіх Ртутьорганічні Інші металоорганічні
Інші важливі класи Арени До речовин Гетероциклічні сполуки Перфторуглеводороди
Органічна хімія

Ароматичность | Ковалентний зв'язок | Функціональна група | Номенклатура ІЮПАК | Органічна сполука | Органічна реакція | Органічний синтез | Список публікацій з органічної хімії | Спектроскопія | Стереохімія

Список органічних сполук

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Поліциклічні ароматичні вуглеводні
Бінарні сполуки
Хлорорганічні сполуки
Аліфатичні сполуки
Фосфорорганічні сполуки
Гетероциклічні сполуки
Комплексні сполуки
Кисневовмісні органічні сполуки
Азотомісткі органічні сполуки
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru