Химия

Влияние заместителей на электрофильное замещение

В молекуле бензола электронная плотность равномерно распределена по всему кольцу. Если молекула бензола содержит заместитель, электронная плотность бензольного кольца перераспределяется, и место атаки электрофильного реагента определяется его электронными эффектами:

• индуктивным (влияние передается по s-связям)
• мезомерным (р-электроны заместителя вступают в сопряжение с π-электронной плотностью бензольного кольца).

Если заместитель подает в бензольное кольцо электронную плотность, то эффект является положительным (+M, +I), а если вытягивает электронную плотность из кольца – отрицательным (–M, –I). Наиболее сильно эффекты проявляются в орто- и пара- положениях.

Заместители первого рода обладают +M или +I эффектом и ориентируют замещение в орто- и пара-положения. Они повышают электронную плотность в π-электронной системе бензольного кольца и обычно облегчают замещение.

Заместители второго рода обладают –I эффектом или сочетанием –M и –I эффекта. Они снижают электронную плотность в π-электронной системе и затрудняют реакции замещения. В мета-положении электронная плотность уменьшается в меньшей степени, поэтому замещение идет туда (табл. 1).

Табл. 1. Заместители в бензольном кольце

Влияние углеводородного радикала на электрофильное замещение

Углеводородный радикал является заместителем первого рода - реакции замещения у аренов протекают легче, чем у бензола, и замещение происходит в орто- и пара- положения.

Например:

При нитровании бензола невозможно получить тринитробензол. А в толуоле возможно замещение трех атомов водорода в молекуле:

Продукт 2,4,6-тринитротолуол, он же тротил, тол, ТНТ – одно из наиболее известных взрывчатых веществ.

Влияние бензольного кольца на реакции углеводородного радикала

1. Окисление

Гомологи бензола, в отличие от самого бензола, легко окисляются при нагревании с подкисленным раствором перманганата калия. Бензольное кольцо в этой реакции остается неизменным.

2. Радикальное замещение

Эта реакция происходит легче, чем у алканов, благодаря влиянию бензольного кольца. Замещение протекает в a-положение (промежуточный радикал наиболее энергетически выгоден вследствие сопряжения с бензольным кольцом).

Применение производных бензола

Бензол, толуол и ксилолы используют как растворители.

Из аренов синтезируют соединения, необходимые для получения лаков, красок, моющих средств, лекарственных препаратов, полимерных материалов, взрывчатых веществ, ядохимикатов (см. рис. 1).

Рис. 1. Применение бензола

Подведение итога урока

Вы познакомились с темой «Ориентационные эффекты заместителей. Методы получения и синтезы на основе ароматических углеводородов». В ходе этого занятия вы узнали о методах получения и синтезе, которые проводятся на основе ароматических углеводородов. Узнали об ориентационных эффектах заместителей.

Список литературы

1. Рудзитис Г. Е. Химия. Основы общей химии. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. – 14-е издание. – М.: Просвещение, 2012.
2. Химия. 10 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений / В. В. Еремин, Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунин и др. – М.: Дрофа, 2008. – 463 с.
3. Химия. 11 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений / В. В. Еремин, Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунин и др. – М.: Дрофа, 2010. – 462 с.
4. Хомченко Г. П., Хомченко И. Г. Сборник задач по химии для поступающих в вузы. – 4-е изд. – М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2012. – 278 с.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал «Органическая химия» (Источник)
2. Интернет-портал «Химик» (Источник)

Домашнее задание

1. №№ 9, 10 (с. 62) Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. Химия: Органическая химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. – 14-е издание. – М.: Просвещение, 2012.
2. Чем объясняется большая реакционная способность производных бензола по сравнению с бензолом?
3. Напишите уравнения реакций ,показывающих влияние радикала на бензольное кольцо.