Sodobni pogled na strukturo benzena: ravna molekula, katere atomi ogljika so v stanju sp 2 hibridizacije in so združeni v pravilen šesterokotnik.

Slika molekule benzena:

Aromatičnost- nenavadno nizka energija nevzbujenega stanja, ki jo povzroča delokalizacija π-elektronov.

Aromatičnost- koncept, ki označuje celoto strukturnih, energetskih lastnosti in značilnosti reaktivnosti cikličnih struktur s sistemom konjugiranih vezi

Znaki aromatičnosti Vsaka spojina je aromatična, če ima: a) ravno zaprt cikel; b) konjugirani π-elektronski sistem, ki pokriva vse atome cikla; c) če število elektronov, vključenih v konjugacijo, ustreza Hückelovi formuli (4n + 2., kjer je n število ciklov).

izomerija

Nomenklatura

orto-, meta- in par- zamenjano:

Fizične lastnosti

Vse aromatične spojine imajo vonj. benzen, toluen, ksileni, etilbenzen,

kumen, stiren - tekočine, naftalen, antracen - trdne snovi.

26. Aromatični ogljikovodiki iz serije benzena. Nomenklatura. Izomerija. Metode pridobivanja benzena in njegovih homologov: iz premogovega katrana, aromatizacija in dehidrociklizacija parafinov, po Wurtz-Fittigovi reakciji, Friedel-Craftsova alkilacija z olefini, halogenidni alkili, alkoholi, iz soli benzojske kisline, trimerizacija alkinov.

Areni (aromatski ogljikovodiki) so ciklične spojine, katerih molekule vsebujejo eno ali več jeder benzena. Empirična formula benzena C6H6

izomerija

Za di-, tri- in tetrasubstituirane aromatske ogljikovodike je značilna izomerija položaja substituenta in izomerija stranske alkilne verige.

Mono-, penta- in heksa-substituirani areni nimajo izomerov, povezanih s položajem substituenta v obroču.

Nomenklatura

Derivati ​​benzena se imenujejo substituirani benzeni. Za mnoge od njih se uporabljajo trivialna imena ali pa je substituent označen s predpono pred besedo "benzen". Pri monosubstituiranih benzenih imena ne vključujejo številk, saj je vseh šest ogljikovih atomov v molekuli benzena enakovrednih, za vsak substituent je možen le en monosubstituiran benzen.

Če sta v molekuli benzena dva substituenta, so lahko trije različni disubstituirani benzeni. Ustrezno so poimenovani orto-, meta- in par- zamenjano:

Če so v benzenu trije ali več substituentov, je treba njihov položaj v obroču označiti samo s številkami. V vseh primerih so imena substituentov navedena pred besedo "benzen" po abecednem vrstnem redu. Številko 1 v imenu lahko izpustite, nadomestek, s katerega se odštevanje začne, je v tem primeru vključen v osnovo imena:

Račun:

1. Predelava premogovega katrana, destilacija olja, suha destilacija

lesa.

2. Aromatizacija olja.

3. Dehidrociklizacija heksana in heptana.

C6H14 → C6H6 + 4H2

C 7 H 16 → C6H5-CH3 + 4H2

4. Wurtz-Fittig:

Alkiliranje po Friedel-Craftsu. Sprejeta sta dva možna mehanizma za reakcijo. V prvem primeru je elektrofilni delec karbokation, ki nastane kot posledica interakcije haloalkana z aluminijevim kloridom (Lewisova kislina):

V drugem primeru lahko domnevamo, da alkilna skupina polarnega kompleksa AlCl 3 z alkil halidom služi kot elektrofil.

Alkiliranje benzena (Friedel-Craftsova reakcija)

C 6 H 6 + C 2 H 5 Cl → C 6 H 5 -C 2 H 5 + HCl

27.Elektrofilna substitucija v aromatskem nizu (nitriranje, sulfoniranje, halogeniranje, alkilacija in Friedel-Craftsova acilacija). Koncept - in -kompleksov. Mehanizem reakcij elektrofilne substitucije

Prva skupina reakcij so substitucijske reakcije. Rekli smo, da areni v molekularni strukturi nimajo več vezi, ampak vsebujejo konjugiran sistem šestih elektronov, ki je zelo stabilen in daje dodatno moč benzenovemu obroču. Zato pri kemijskih reakcijah najprej pride do zamenjave vodikovih atomov in ne do uničenja benzenskega obroča.

S substitucijskimi reakcijami smo se že srečali, ko smo govorili o alkanih, vendar so pri njih te reakcije potekale po radikalnem mehanizmu, medtem ko je za arene značilen ionski mehanizem substitucijskih reakcij.

Prvič kemična lastnost - halogeniranje. Zamenjava atoma vodika za atom halogena - klor ali brom.

Reakcija poteka pri segrevanju in vedno s sodelovanjem katalizatorja. V primeru klora je lahko aluminijev klorid ali železov klorid tri. Katalizator polarizira molekulo halogena, kar povzroči prekinitev heterolitične vezi in dobimo ione.

Pozitivno nabiti kloridni ion reagira z benzenom.

Če reakcija poteka z bromom, potem delujeta kot katalizator železov tribromid ali aluminijev bromid.

Pomembno je omeniti, da reakcija poteka z molekularnim bromom in ne z bromovo vodo. Benzen ne reagira z bromovo vodo.

Halogeniranje homologov benzena ima svoje značilnosti. V molekuli toluena metilna skupina olajša substitucijo v obroču, reaktivnost se poveča in reakcija poteka v blažjih pogojih, torej že pri sobni temperaturi.

Pomembno je omeniti, da se substitucija vedno zgodi v orto in para položajih, tako da dobimo mešanico izomerov.

Drugič lastnost - nitriranje benzena, uvedba nitro skupine v benzenski obroč.

Nastane težka rumenkasta tekočina z vonjem grenkih mandljev - nitrobenzen, zato je reakcija lahko kakovostna za benzen. Za nitriranje se uporablja mešanica za nitriranje koncentrirane dušikove in žveplove kisline. Reakcija poteka s segrevanjem.

Naj vas spomnim, da je bila za nitriranje alkanov v Konovalovi reakciji uporabljena razredčena dušikova kislina brez dodatka žveplove kisline.

Pri nitriranju toluena, pa tudi pri halogeniranju nastane mešanica orto- in para-izomerov.

Tretjič lastnost - alkilacija benzena s haloalkani.

Ta reakcija omogoča vnos ogljikovodikovega radikala v benzenov obroč in se lahko šteje za metodo za pridobivanje homologov benzena. Aluminijev klorid se uporablja kot katalizator, ki spodbuja razgradnjo molekule haloalkana na ione. Potrebuje tudi ogrevanje.

četrti lastnost - alkilacija benzena z alkeni.

Na ta način lahko dobimo na primer kumen ali etilbenzen. Katalizator je aluminijev klorid.

2. Reakcije dodajanja benzenu

Druga skupina reakcij so adicijske reakcije. Rekli smo, da te reakcije niso značilne, so pa možne v precej težkih pogojih z uničenjem pi-elektronskega oblaka in tvorbo šestih sigma vezi.

peti lastnost na splošnem seznamu - hidrogeniranje, dodajanje vodika.

Temperatura, tlak, katalizator nikelj ali platina. Toluen lahko reagira na enak način.

šesti lastnost - kloriranje. Upoštevajte, da govorimo posebej o interakciji s klorom, saj brom ne vstopi v to reakcijo.

Reakcija poteka pod močnim ultravijoličnim obsevanjem. Nastane heksaklorocikloheksan, drugo ime za heksakloran, trdna snov.

Pomembno si je zapomniti, da za benzen ni mogoče adicijske reakcije vodikovih halogenidov (hidrohalogenacija) in dodajanje vode (hidratacija).

3. Substitucija v stranski verigi homologov benzena

Tretja skupina reakcij zadeva samo homologe benzena - to je substitucija v stranski verigi.

sedmi lastnost na splošnem seznamu je halogenacija pri alfa ogljikovem atomu v stranski verigi.

Reakcija se pojavi pri segrevanju ali obsevanju in vedno samo pri alfa ogljiku. Ko se halogenacija nadaljuje, se bo drugi atom halogena vrnil v položaj alfa.

4. Oksidacija homologov benzena

Četrta skupina reakcij je oksidacija.

Benzinski obroč je premočan, torej benzen ne oksidira kalijev permanganat - ne razbarva svoje raztopine. To je zelo pomembno zapomniti.

Po drugi strani pa se homologi benzena pri segrevanju oksidirajo z nakisano raztopino kalijevega permanganata. In to je osma kemična lastnost.

Izkazalo se je benzojska kislina. Opažena je sprememba barve raztopine. V tem primeru, ne glede na to, kako dolga je ogljikova veriga substituenta, se po prvem atomu ogljika vedno zlomi in alfa atom se oksidira v karboksilno skupino s tvorbo benzojske kisline. Preostali del molekule se oksidira v ustrezno kislino ali, če je samo en ogljikov atom, v ogljikov dioksid.

Če ima homolog benzena več kot en ogljikovodikov substituent na aromatskem obroču, potem oksidacija poteka po enakih pravilih - ogljik v položaju alfa se oksidira.

V tem primeru dobimo dvobazično aromatsko kislino, ki se imenuje ftalna kislina.

Na poseben način opažam oksidacijo kumena, izopropilbenzena, z atmosferskim kisikom v prisotnosti žveplove kisline.

To je tako imenovana kumenska metoda za proizvodnjo fenola. Praviloma se je treba s to reakcijo ukvarjati v zadevah, povezanih s proizvodnjo fenola. To je industrijski način.

deveti lastnost - zgorevanje, popolna oksidacija s kisikom. Benzen in njegovi homologi izgorejo v ogljikov dioksid in vodo.

Zapišimo enačbo za zgorevanje benzena v splošni obliki.

Po zakonu o ohranjanju mase mora biti na levi strani toliko atomov, kot je atomov na desni. Ker navsezadnje pri kemijskih reakcijah atomi ne gredo nikamor, ampak se vrstni red vezi med njimi preprosto spremeni. Torej bo molekul ogljikovega dioksida toliko, kolikor je ogljikovih atomov v molekuli arena, saj molekula vsebuje en atom ogljika. To je n CO 2 molekul. Molekul vode bo pol manj kot atomov vodika, to je (2n-6) / 2, kar pomeni n-3.

Na levi in ​​desni je enako število atomov kisika. Na desni je 2n iz ogljikovega dioksida, ker sta v vsaki molekuli dva kisikova atoma, plus n-3 iz vode, skupaj 3n-3. Na levi strani je enako število atomov kisika - 3n-3, kar pomeni, da je molekul pol manj, ker molekula vsebuje dva atoma. To je (3n-3)/2 molekuli kisika.

Tako smo sestavili enačbo za izgorevanje homologov benzena v splošni obliki.

Kemična struktura

Ogljikovi atomi v molekuli benzena tvorijo pravilen ravni šesterokotnik, čeprav je običajno narisan podolgovat.

Struktura molekule benzena je bila končno potrjena z reakcijo njenega nastanka iz acetilena. Strukturna formula prikazuje tri enojne in tri dvojne izmenične vezi ogljik-ogljik. Toda takšna slika ne izraža prave strukture molekule. Dejansko so vezi ogljik-ogljik v benzenu enakovredne in imajo lastnosti, ki niso podobne tistim enojnih ali dvojnih vezi. Te značilnosti je razloženo z elektronsko strukturo molekule benzena.

Elektronska struktura benzena

Vsak atom ogljika v molekuli benzena je v stanju sp 2 hibridizacije. S tremi y-vezmi je povezan z dvema sosednjima atomoma ogljika in atomom vodika. Posledično nastane ravni šesterokotnik: vseh šest ogljikovih atomov in vse C--C in C-H y-vezi ležijo v isti ravnini. Elektronski oblak četrtega elektrona (p-elektrona), ki ni vključen v hibridizacijo, ima obliko bučice in je usmerjen pravokotno na ravnino benzenskega obroča. Takšni oblaki p-elektronov sosednjih ogljikovih atomov se prekrivajo nad in pod ravnino obroča. Posledično šest p-elektronov tvori skupni elektronski oblak in eno samo kemično vez za vse ogljikove atome. Dve regiji velike elektronske ravnine se nahajata na obeh straneh ravnine y-veze.

Oblak p-elektronov povzroči zmanjšanje razdalje med ogljikovimi atomi. V molekuli benzena sta enaka in enaka 0,14 nm. V primeru enojne in dvojne vezi bi bile te razdalje 0,154 oziroma 0,134 nm. To pomeni, da v molekuli benzena ni enojnih in dvojnih vezi. Molekula benzena je stabilen šestčlenski cikel identičnih CH-skupin, ki ležijo v isti ravnini. Vse vezi med atomi ogljika v benzenu so enakovredne, kar določa značilne lastnosti benzenovega jedra. To najbolj natančno odraža strukturna formula benzena v obliki pravilnega šesterokotnika s krogom znotraj (I). (Krog simbolizira enakovrednost vezi med ogljikovimi atomi.) Vendar se pogosto uporablja formula Kekule, ki označuje dvojne vezi (II)

Vrsta lekcije: lekcijo učenje nove snovi.

Vrsta lekcije: problemsko predavanje.

Glavni didaktični cilj lekcije: doseči razumevanje vsebine učnega gradiva pri vseh učencih.

Učni cilji lekcije:

• poglobiti znanje o ogljikovodikih;
• učencem na primeru benzena predstaviti novo vrsto kemične vezi, značilno za to skupino spojin; podati pojem aromatičnosti;

Razvoj ciljev lekcije:

• razvijati pri učencih sposobnost izpostavljanja glavnega, bistvenega v učnem gradivu, primerjanja, posploševanja in sistematizacije, ugotavljanja vzročno-posledičnih povezav;
• spodbujati razvoj voljnih in čustvenih lastnosti posameznika;
• posebno pozornost nameniti razvoju zanimanja za predmet in govor učencev.

Izobraževalni cilji lekcije: prispevajo k oblikovanju idej o svetu:

• materialnost sveta;
• kontinuiteta procesa spoznavanja.

Oprema za pouk:

• reagenti: benzen, raztopina KMnO 4, bromova voda;
• kroglični model molekule benzena (po Kekuleju);
• referenčne opombe, tabele.

Med poukom

Epigraf k lekciji:

»Izobraževanje ni sestavljeno iz količine znanja,
ampak v popolnem razumevanju in spretni uporabi vseh
kaj veš."
A. Disterweg.

V zadnji lekciji sem prosil, da ponovim rešitev nalog za iskanje formule snovi in ​​karakterizacijo snovi preučenih razredov.

Rešujemo naloge za iskanje molekulske formule snovi in ​​podajamo opis snovi, ki ustrezajo dobljeni sestavi.

Na tablo:

1 + 2 študenta (rešujejo naloge na karticah).

NALOGA št. 1

Izpeljite formulo snovi, ki vsebuje 82,75 % ogljika 17,25 % vodika. Relativna parna gostota te snovi v zraku je 2.

NALOGA #2

Določite molekulsko formulo ogljikovodika, v katerem je masni delež ogljika 85,7 %, vodika pa 14,3 %. Relativna gostota snovi glede na vodik je 28.

Razred + učenec na tabli:

NALOGA #3

Kakšna je molekulska formula snovi, v kateri je masni delež ogljika 93,2 %. Relativna gostota vodika je 39.

Odgovor: C6H6 je prava formula

Pri reševanju tretjega problema smo dobili število sestave C6H6. Kateremu od znanih razredov ogljikovodikov lahko pripišemo to snov?

Te snovi ne moremo pripisati nobenemu od preučenih razredov ogljikovodikov.

Torej, problem!, ki ga moramo rešiti skupaj. Danes smo Spoznajmo novo skupino ogljikovodikov, imenovano aromatični.

TEMA LEKCIJE: Aromatični ogljikovodiki (areni). Benzen. Struktura molekule.

Naše glavne naloge danes:

1. Poglobiti znanje o ogljikovodikih, razširiti razumevanje raznolikosti organskih spojin.
2. Da se seznanimo z novo vrsto kemične vezi, značilno za to skupino ogljikovodikov.

Načrt predavanja:

1. Areni so eden od razredov ogljikovodikov.
2. Zgodovina odkritja benzena.
3. Struktura molekule benzena.
   a) zgradba benzena po Kekulu;
   b) sodobne ideje o elektronski strukturi benzena;
   c) koncept aromatičnega jedra in poldruge vezi.

D / s s. 51-53, sestavite povzetek predavanja.

Danes v lekciji se bomo seznanili z novo skupino ogljikovodikov, imenovano aromati ali areni.

aromatičen ti ogljikovodiki so dobili ime, ker so imeli prvi znani predstavniki le-teh prijet vonj. Kasneje se je izkazalo, da je večina snovi, ki so kemično. lastnosti spadajo v isto skupino, nimajo dišečega vonja. Vendar pa je zgodovinsko uveljavljeno skupno ime teh spojin ostalo pri njih do danes.

Najpreprostejši predstavnik aromatskih ogljikovodikov je benzen.

Prejšnji razredi ogljikovodikov so bili proučevani na podlagi vzročno-posledičnih razmerij: sestava - struktura - lastnosti - uporaba. Za zdaj bomo pustili isto logično načelo.

Sestavljen snovi mi ustanovljeno- C 6 H 6. To je benzen. Benzen je tudi ogljikovodik, vendar ogljikovodik, ki se bistveno razlikuje od obravnavanih. Kaj je benzen?

Ugotovimo zgodovino odkritja benzena. (Študentska sporočila).

1. študent.

Leta 1825 je M. Faraday iz svetlobnega plina, ki so ga takrat proizvajali v Angliji, izoliral iz premoga, tekočine, sestavljene iz ogljika in vodika. Nekaj ​​let pozneje (leta 1834)

E. Mitcherlich je med destilacijo benzojske kisline pridobil snov, identično Faradayjevi, jo je imenoval bencin, da bi poudaril genetsko razmerje z benzojsko kislino, in ugotovil, da ima elementarno sestavo C 6 H 6 (v anglosakson. države je to ime še vedno ohranjeno za benzen).

Kasneje je J. Liebig priporočil, da tej spojini damo zakoreninjeno ime - benzen (končnica - ol označuje njen oljni značaj iz latinskega oleim - olje). Leta 1845 je A.V. Hoffmann prvič izoliral benzen iz premogovega katrana.

2. študent.

"Rojstni dan" teorije o strukturi benzena kot aromatične spojine je 27. januar 1865 - dan, ko so bile informacije o "Ustavi aromatičnih snovi" objavljene v Biltenu Pariškega kemijskega društva.

Pojdimo na naslednji korak: Ugotovimo strukturo molekule benzena. Kot smo že ugotovili, benzena ne moremo pripisati nobenemu od znanih razredov ogljikovodikov. Toda poskusimo si predstavljati, kakšne so lahko različice njegove formule:

Izmislite lahko tudi izomere, ki se razlikujejo po položaju dvojnih in trojnih vezi.

Zdaj imamo to, kar se imenuje delovna hipoteza. Poskusimo preveriti. Če je mogoče dokazati pravilnost ene od struktur, ki smo jih predlagali, hipoteza postane teorijače ne, bomo še razmišljali.

Obstajajo zelo preprosta reakcija ki dovoljuje hitro in zanesljivo vzpostaviti razpoložljivost dvojne ali trojne vezi v nenasičenih ogljikovodikih. kateri?

To je dodajanje broma preko več vezi. Če predpostavimo, da je 3. formula pravilna, potem je treba dobiti naslednjo spojino: CH 2 Br-CHBr-CBr 2 -CBr 2 -CH 2 Br-CH 2 Br

Dovolj je, da nenasičen ogljikovodik večkrat pretresemo z bromovo vodo, saj rumena raztopina postane brezbarvna.

Demonstracijska izkušnja.

Pretresite benzen z bromovo vodo - nobenega učinka!

Torej naše domneve so napačne.

Na molekulo benzena lahko poskusite pritrditi ne brom, ampak vodik. V naših razmerah tega ni mogoče storiti. Če pa se to naredi v posebni napravi nad katalizatorjem, potem je mogoče dobiti ogljikovodik iz benzena s formulo

Če ukrepate z bromovo vodo - reakcija je negativna. Potem je treba domnevati, da ogljikovodik IZ6 N 12 ima zaprto ciklično strukturo. Ta obroč je sestavljen iz šestih skupin CH2:

očitno, benzena tudi ima ciklično strukturo. In formula za to je:

Z dvojnimi vezmi? Ampak bromova voda!???

račun za recimo da se tri dvojne vezi, združene v en šestčlenski obroč, nekako obnašajo na nov način.

Formula benzena - šesterokotnik s tremi dvojnimi vezmi - potrjena sinteza benzena iz acetilena. Tri molekule acetilena tvorijo en benzenov obroč. V tem primeru ena od treh vezi acetilena tako rekoč preide na tvorbo preproste vezi z ogljikovim atomom druge molekule, dve pa ostaneta. Rezultat je izmenjava dvojnih in enojnih vezi.

Tako ali kaj takega je razmišljal nemški kemik Fiedrich August Kekule, ko je leta 1865 prvič prišel do zaključka, da benzen je šesterokotnik z izmeničnimi dvojnimi in enojnimi vezmi.

Kekulejeva formula je bila burno sprejeta razprava, ki se že dolga desetletja ne umirijo. Dejansko so nekatere lastnosti benzena ta formula dobra pojasnil, in nekaj v nasprotju.

Izkazalo se je, da lahko benzen pod določenimi pogoji še vedno dodamo halogene, na primer šest atomov klora na vseh treh dvojnih vezjih. Po drugi strani pa atomi vodik v benzenu je lahko zelo enostavno zamenjali drugim skupinam (o tem bomo govorili kasneje). Ta sposobnost je ena glavnih lastnosti benzena v kompleksu, ki se imenuje aromatičnost. Aromatičnost (tj. sposobnost enostavno zamenjati vodikove atome) ni razložena s Kekulejevo formulo. Nadalje. Za vsak disubstituiran benzen, sodeč po tej formuli, mora obstajati dva izomera. Na primer, za orto-ksilen so to izomeri:

Res nihče ni mogel izbrati dva izomera orto-ksilena. Ustvarjalec teorije strukture benzena je moral v svojo formulo vnesti "pojasnila". Kekule je predlagal to dvojko povezave niso fiksne v benzenu, vendar ves čas se premikajo.

polemika okoli teorije strukture benzena prenehalšele pred nekaj desetletji. Kaj so sodobne ideje o elektronski stavbe benzen?

Nemški kemik E. Hückel je uporabil kvantno mehansko teorijo za aromatske spojine in pokazal, da je vsak ogljikov atom v SP² hibridiziranem stanju. Kaj to pomeni?

razred(učenec pri tabli).

Od štirih elektronov vsakega ogljika en S in dva P - elektrona tvorita tri popolnoma enake SP² - hibridne orbitale, ki ležijo v isti ravnini pod kotom 120 ° med seboj. Dve od teh orbital se uporabljata za prekrivanje z istimi orbitalami dveh sosednjih ogljikov, ena pa se uporablja za tvorbo z atomom vodika.

Vsi ti elektroni nastanejo elektronska hrbtenica benzena.

Nad in pod vsakim atomom ogljika je volumetrična številka P - elektron.

Zdaj si predstavljajte, da je v benzenovem obroču osem P - elektroni v parih prekrivajo "strani" tiste. tvorijo tri dvojne vezi. To je elektronski model benzena, ki ga na papirju opisuje Kekulejeva formula. (pokaži model krogle in palice).

Če je Kekulejeva formula pravilna, potem razdalja v molekuli benzena morata biti med dvema sosednjima ogljikovima atomoma različna: 0,154 nm med atomi, v katerih se p-oblaki ne prekrivajo in 0,133 nm med vezanimi ogljiki P- komunikacija.

Toda študija benzena s fizikalnimi metodami je pokazala, da so vse razdalje v molekuli strogo enake in je dolžina C-C vezi 0,140 nm, tiste. povprečje med dolžinami enojne in dvojne vezi. Logično je domnevati, da je vsaka elektronska osmica orbitala prekriva enako in hkrati z istimi osmicami dveh sosedov.

V projekciji na ravnino molekule se bodo pojavili ti elektronski oblaki prekrivajoči se krogi(pokaži glede na tabelo). V molekuli, ne tri ločene P- povezave in enoten P– elektronski sistemšestih elektronov, skupnih vsem ogljikovim atomom. Pod vplivom tega skupnega za molekulo P- elektronski oblak in razdalja se zmanjšuje med ogljikovimi atomi 0,154 do 0,140 nm.

V tabeli (prikaz) je predstavljen skalni (volumetrični) model molekule benzena. Ker je elektronska gostota v molekuli enakomerno porazdeljena, so vse vezi med atomi C popolnoma enake.

Torej kemikalija povezave v benzenu, ne enojni in ne dvojni, ampak kot je običajno reči ena in pol, vmesne narave. Te povezave se imenujejo tudi aromatičen, oni močnejši P– povezave(zato se bromova voda ne razbarva – atomi broma se ne vežejo).

Za prikaz enakomerne porazdelitve el. Gostota v molekuli benzena, njena strukturna formula je pogosto prikazana kot šesterokotnik s krogom znotraj:

Takšna struktura se imenuje benzena oz aromatično jedro. In ogljikovodiki v sestavi molekul, ki vsebujejo aromatično jedro, se imenujejo aromatični ogljikovodiki.

Pravzaprav ta struktura molekule benzena nosi strukturne značilnosti tako prve kot druge strukture in predstavlja kvalitativno nov sistem. Na podlagi vašega biološkega znanja potegnimo analogijo: hibrid konja in osla je mula. Mula ima značilnosti tako konja kot osla, vendar je povsem nova žival z lastnostmi, ki so lastne samo njej. In zato, če želimo to žival opisati človeku, ki še nikoli ni videl mule, lahko govorimo o konju, o oslu in potem rečemo: mula je nekaj vmes.

Toda tudi zdaj se formula Kekule pogosto še vedno uporablja, ob upoštevanju, da le pogojno prenaša strukturo molekule.

Naj povzamemo:(utrjevanje znanja)

1. Katere ogljikovodike imenujemo aromatični?
2. Kakšna vrsta hibridizacije je značilna za aromatično jedro?
3. Kaj je benzenski obroč?
4. Kako je poenoten P- povezava?
5. Kakšni so koti med smeremi vezi v aromatičnem jedru?
6. Kakšna je razdalja med ogljikovimi atomi?
7. Katere vezi se imenujejo aromatične (ena in pol) vezi?

Lekcije konec! Zbogom!

Aromatike (arene) - To so organske spojine, v molekulah katerih je en ali več benzenskih obročev. Benzenov obroč ali jedro je ciklična skupina ogljikovih atomov s posebno naravo vezi.

Splošna formula- C n H 2n-6

1. Predstavniki:

ENONUKLEARNA

1. C 6 H 6 - benzen, prednik homolognega niza arenov

2. C 6 H 5 - CH 3 - toluen (metilbenzen)

3. С 6 H 5 - CH \u003d С H 2 - stiren (vinilbenzen)

4. ksilen (orto-, para-, meta-ksilen)

VEČJEDRNI (SKODEN)

1. Naftalin

2. antracen

2. Struktura aromatskih ogljikovodikov :

Prvo strukturno formulo benzena je leta 1865 predlagal nemški kemik F. A. Kekule:

C atomi v molekuli benzena tvorijo pravilen ravni šesterokotnik, čeprav je pogosto narisan podolgovat.

Zgornja formula pravilno odraža enakovrednost šestih atomov C, vendar ne pojasnjuje številnih posebnih lastnosti benzena. Na primer, kljub nenasičenosti ne kaže nagnjenosti k reakcijam dodajanja: ne razbarva bromove vode in raztopine kalijevega permanganata, t.j. zanj niso značilne kvalitativne reakcije, značilne za nenasičene spojine .

V strukturni formuli Kekule so tri enojne in tri dvojne izmenične vezi ogljik-ogljik. Toda takšna slika ne izraža prave strukture molekule. Dejansko so vezi ogljik-ogljik v benzenu enakovredne. To je posledica elektronske strukture njegove molekule.

Vsak atom C v molekuli benzena je v stanju sp 2 hibridizacije. Na dva sosednja atoma C in na atom H je vezan trije σ -povezave. Posledično nastane ravni šesterokotnik, kjer je vseh šest atomov C in vseσ Vezi -C–C in C–H ležita v isti ravnini (kot med vezmama C–C je 120 o).

riž. Izobraževalna shema -vezi v molekuli benzena.

Tretja p-orbitala ogljikovega atoma ni vključena v hibridizacijo. Ima obliko dumbbell in je usmerjen pravokotno na ravnino benzenskega obroča. Takšne p-orbitale sosednjih atomov C se prekrivajo nad in pod ravnino obroča.

riž. Nehibridne 2p orbitale ogljika v molekuli benzena

Posledično šest p-elektronov (od vseh šestih atomov C) tvori skupno π -elektronski oblak in ena sama kemična vez za vse atome C.

riž. Molekula benzena. Lokacija π - elektronski oblak

π - Elektronski oblak povzroči zmanjšanje razdalje med atomi C.

V molekuli benzena sta enaka in enaka 0,139 nm. V primeru enojne in dvojne vezi bi bile te razdalje 0,154 oziroma 0,134 nm. To pomeni, da v molekuli benzena ni menjave preprostih in dvojnih vezi, ampak obstaja posebna vez - "ena in pol" - vmesna med enojno in dvojno, tako imenovano aromatično vez. Za prikaz enakomerne porazdelitve oblaka p-elektronov v molekuli benzena je pravilneje, da ga prikažemo kot pravilen šesterokotnik s krogom v notranjosti (krog simbolizira enakovrednost vezi med atomi C):

3. Izomerija, nomenklatura

Izomerija je posledica izomerije ogljikovega skeleta obstoječih radikalov in njihovega medsebojnega položaja v benzenovem obroču. Položaj dveh substituentov je označen s predponami: orto- (o-) če so pri sosednjih ogljikovih atomih (položaj 1, 2-), meta- (m-) za ločeno z enim ogljikovim atomom (1, 3-) in par- (p-) za tiste nasproti drug drugemu (1, 4-).

Na primer, za dimetilbenzen (ksilen):

orto-ksilen (1,2-dimetilbenzen)

Aromatični ogljikovodiki radikali se imenujejo arilni radikali . Radikal C 6 H 5 - imenovan fenil.