Номенклатура и изомерия

Для ряда ароматических углеводородов сохранились тривиальные названия:

СН₃

СН₃

СН₃

CH₃

CH₃

бензол толуол м –ксилол п- ксилол о – ксилол стирол

(1,2 –диметил- (1,4-диметил- (1,3-диметил-

бензол) бензол) бензол)

Для бензола и его гомологов характерна изомерия положения боковых радикалов. Так, для двух одинаковых боковых радикалов кроме наименьших числовых обозначений, существует и буквенные обозначения. Например, диметилбензол (ксилол) существует в виде трёх изомеров (см.выше): 1,2 –диметилбензол или о- ксилол, 1,3 –диметилбензол или м –ксилол, 1,4 –диметилбензол или п –ксилол. Изомер, у которого два заместителя стоят у соседних атомов углерода кольца, называется орто – изомером; изомер с расположение заместителей через один атом углерода в кольце – мета –изомером; изомер с расположением заместителей на противоположных сторонах кольца – пара –изомером

В молекуле бензола все атомы углерода совершенно равноценны. Поэтому замещение любого из них, например атомом брома, даст один и тот же бромбензол:

Другие ароматические углеводороды рассматриваются как гомологи бензола или перечисленных выше углеводородов, если вводимый заместитель не идентичен имеющемуся в данном соединении заместителю. Во всех остальных случаях ароматические углеводороды называют как производные бензола.

1,2.4- триметил- о –хлортолуол п –метил- п -бромэтилбензол

бензол стирол

Названия некоторых одновалентных радикалов ароматических углеводородов (арилов):.

фенил о-толил 2,3- ксилил бензил

Радикал с двумя свободными валентностями С₆Н₄< носит название фенилен (о-, м- или п-фенилен).

Таблица 11

Некоторые способы получения ароматических углеводородов

Название реакции

Примеры

1. Сухая перегонка каменного угля 2. Простая перегонка, пиролиз или крекинг некоторых сортов нефти 3. Ароматизация алканов 4. Дегидрогенизация циклоалканов (реакция Зелинского) 5. Полимеризация ацетилена 6. Декарбоксилирование солей ароматических кислот 7. Реакция Фриделя – Крафтса 8. Реакция Вюрца – Фиттига

Каменный уголь коксовый газ + кокс + аммиачная вода + каменноугольная смола Каменноугольная смола → фенол, бензол, нафталин, антрацен, пиридин, тиофен Большое количество ароматических соединений 2,5 – диметилгексан п - ксилол С6Н11 – СН3 С6Н5 – СН3 + 3Н2 метилцикло- толуол гексан 3СН≡СН С6Н6 С6Н5 – СООNa + NaOH → C6H6 + Na2CO3 C6H6 + C2H5Cl C6H5 – C2H5 + HCl C6H5Br + 2Na + Br – C2H5 → C6H5 – C2H5 + бромбензол этилбензол + 2NaBr

К реакциям электрофильного замещения (S_E) способен не только бензол, но и его гомологи, а также разнообразные ароматические соединения, уже содержащие другие заместители. Заместители, имеющиеся в бензольном ядре, направляют вновь вступающую группу в строго определённые положения, т.е. оказывают ориентирующее (направляющее) действие.

По своему направляющему действию все группы делятся на:

ориентанты первого рода, направляющие вступающий заместитель в орто- и пара-положения, кроме того они обладают способностью облегчать вступление второго заместителя и увеличивать скорость процесса. Это гидроксил ОН, аминогруппа NH₂, алкильные группы (СН₃, С₂Н₅), галогены;

ориентанты второго рода, направляющие вступающий заместитель в мета-положение и затрудняющие вступление этого заместителя, т.е. уменьшающие скорость реакции. К ним относятся аммониевая группа NH₃⁺, нитрогруппа NO₂, сульфогруппа SO₃H, карбоксильная группа COOH и её функциональные производные, карбонильная группа CO.

Таблица 12

Основные реакции ароматических углеводородов

Название реакции	Примеры
Реакции замещения: галогенирование нитрование сульфирование алкилирование ацилирование Реакции присоединения: гидрирование галогенирование	C6H6 + Cl2 C6H5Cl + HCl хлорбензол C6H6 + HNO3 C6H5NO2 + H2O нитробензол C6H6 + H2SO4 → C6H5 – SO3H + H2O фенилсульфокислота C6H6 + CH3Cl C6H5CH3 + HCl толуол C6H6 +CH3COCl C6H5COCH3+ HCl ацетилхлорид ацетофенон C6H6 + 3H2 C6H12 циклогексан C6H6 + 3Cl2 C6H6Cl6 гексахлорциклогексан

Вариант 1

17. Какие хлорпроизводные могут быть получены замещением одного атома водорода на хлор в пропане? Напишите схему реакции хлорирования. Укажите условия проведения реакции. Назовите образующееся монохлорпроизводное.

Вариант 2

17. Напишите уравнения реакций присоединения бромистого водорода к пропилену. Назовите образующееся соединение и объясните реакцию.

Вариант 3

17. Напишите и объясните реакцию гидратации ацетиленовых углеводородов (реакция М.Г.Кучерова), взяв в качестве исходного следующее соединение: ацетилен. К какому классу соединений относится образующееся вещество?

Вариант 4

17. Назовите по международной номенклатуре углеводороды строения:

а) СН₃ – СН₂ –СН₂ –СН₂ – СН – СН₂ – СН₃;

│

СН₃

б) СН₃ – СН – СН₂ – СН₃ ; в) СН₃ – СН – СН – СН₂ ;

│ │ │ │

СН₃ – С – СН₃ СН₃ СН₂ СН₂

│ │ │

СН₂ – СН – СН₃ СН₃ СН₂ – СН₃

│

СН₃

Вариант 5

17. Напишите эмпирическую формулу гептанов. Выведите все изомерные углеводороды этого состава (их девять); назовите каждый изомер по международной номенклатуре.

Вариант 6

17. Какие хлорпроизводные могут быть получены замещением одного атома водорода на хлор в бутане. Напишите схему реакции хлорирования. Укажите условия проведения реакции. Назовите образующееся монохлорпроизводное.

Вариант 7

17. Напишите и объясните реакцию гидратации ацетиленовых углеводородов (реакция М.Г.Кучерова), взяв в качестве исходного вещества – бутин-1. К какому типу соединений относится образующееся вещество?

Вариант 8

17. Какие хлорпроизводные могут быть получены замещением одного атома водорода на хлор в 2-метилбутане. Напишите схему реакции хлорирования. Укажите условия проведения реакции. Назовите образующееся монохлорпроизводное.

Вариант 9

17. Напишите уравнение реакции присоединения хлористого водорода при действии его на 2,4,4-триметилпентен-2. Назовите образующееся соединение и объясните реакцию.

Вариант 10

17. Напишите схему реакции, протекающей при действии азотной кислоты (реакция нитрования, или реакция М.И.Коновалова) на предельный углеводород – бутан. Укажите условия и преимущественное течение реакции. Назовите образующееся нитросоединение.