4) alkylace (Friedel-Craftsova)
Zavedení alkylu, alkenylu, cykloalkylu, … na aromatický systém
Činidla : halogenuhlovodíky, alkoholy, nenasycené uhlovodíky
Katalyzátor : Lewisovy kyseliny – nejčastěji AlCl3, funkce je obdobná jako je to popsáno u halogenace – tvorba kationtu – v tomto případě alkylového,…atd.
AlCl3 + CH3Cl [AlCl4]- + CH3+
5) acylace (Friedel-Craftsova)
Vnášení acylové skupiny RCO do molekuly arenu, při kterém vznikají ketony (případně kyselina – v případě formylu)
Činidla : acylhalogenidy, anhydridy karboxylových kyselin
Katalyzátor : AlCl3, reakcí chloridu hlinitého s činidlem vzniká acylový kation (např. od kyseliny octové – kation acetylový CH3CO+, dle IUPAC ethanoylový), reagující dále s arenem jako elektrofil
Vliv substituentů na průběh reakce při vícenásobných substitucích benzenu (třídy substituentů) :
Při pokračující substituční reakci vznikají areny s větším počtem nahrazených vodíkových atomů, ovšem tento proces není náhodný – je ovlivněn působením již přítomných skupin, které způsobují přednostně vznik buď o- a p- (ortho-, para-, polohy 1,2 a 1,4) nebo m- (meta-, poloha 1,3) disubstituovaných arenů
1) substituenty I. třídy – vyznačují se +M (mají tedy na atomu vázaném na aromatický uhlík volný elektronový pár) nebo +I efektem – to vede k rozdílným úrovním elektronové hustoty na jmenovaných polohách a tedy i k přednostní substituci – konkrétně na polohy o- a p-. Patří mezi ně halogeny, alkyly, aminoskupina (NH2), hydroxylová skup. (OH).
2) substituenty II. třídy - vyznačují se –M nebo –I efektem (na vázaném atomu je nízká elektronová hustota). Řídí substituci do polohy m-, patří sem sulfonová skupina (SO3H), nitroskupina (NO2), karboxylová skup.(COOH), kyanoskupina (CN).
II) adiční reakce
Tyto reakce, kdy se areny chovají jako nenasycené uhlovodíky, jsou z důvodů uvedených již v úvodu velmi řídké. Lze je vyvolat např. účinkem tepla nebo UV záření (tedy dodáním energie) a působením katalyzátoru.
Mají radikálový mechanismus, patří sem např. hydrogenace (na Raneyově niklu) – vznik cykloalkanů. Dále adice halogenů – chloru, bromu, působení UV – např. adice chloru na benzen za vzniku 1,2,3,4,5,6 – hexachlorcyklohexanu.
III) oxidace
Areny jsou stálé vůči oxidaci slabými oxidačními činidly, při drsnější oxidaci benzenu, např. kyslíkem při 500C a přítomnosti V2O5, ale vzniká maleinanhydrid (příp. v první fázi p-benzochinon), dochází k destrukci molekuly a k zániku aromatických vlastností.
Obdobnou oxidací naftalenu, která je snadnější, vzniká ftalanhydrid, anthracen a fenanthren se poměrně snadno oxidují na chinony
Na druhé straně – alkylderiváty arenů podléhají oxidaci snadno – k oxidaci dochází na bočním řetězci
Oxidací např. toluenu vzniká takto postupně alkohol, aldehyd a karboxylová kyselina
c) přehled významných arenů a jejich využití
benzen- hořlavá a zdraví škodlivá kapalina o t.v. 80C
- používá se jako rozpouštědlo a jako surovina pro výrobu mnoha organických látek, např. styrenu, ethylbenzenu, fenolu, anilinu, maleinanhydridu,…
- získává se z ropy, příp. z produktů karbonizace uhlí
toluen- methylbenzen
- kapalina podobná benzenu
- používá se k výrobě kys. benzoové, benzaldehydu, výbušniny TNT, sladidla sacharinu,…
- získává se obdobně jako benzen z ropy, karbonizací uhlí
styren- vinylbenzen, ethenylbenzen
- monomer pro výrobu polystyrenu
- vyrábí se katalytickou dehydrogenací ethylbenzenu za zvýšené teploty
kumen- izopropylbenzen
- vyrábí se reakcí propenu s benzenem v přítomnosti kys. sírové
- užívá se jako surovina pro výrobu fenolu a acetonu – oxidací kumenu
xyleny- dimethylbenzeny – o-, m-, p-
- o-xylen se používá k výrobě ftalanhydridu, p-xylen k výrobě kys. tereftalové, v obou případech jde o oxidaci příslušných xylenů
naftalen- krystalická sloučenina obsažená v černouhelném dehtu
- je surovinou pro výrobu důležitých organických sloučenin : kys. ftalové, barviv,…
d) hoření benzenu, nitrace benzenu, sublimace naftalenu
Hoření benzenu na vzduchu : vzhledem k poměru uhlíku a vodíku vznikají saze (uhlík) a voda :
Stejný průběh má i hoření v chloru :
Nitrace benzenu (také viz výše)
Sublimace naftalenu : fyzikální vlastnosti naftalenu jsou příčinou tohoto fyzikálního jevu – naftalen za běžných podmínek sublimuje, stačí jen mírné zahřátí. Jedná se o fázový přechod, při němž látka přechází z pevného skupenství ve skupenství plynné, nastává tehdy, když se tenze par nad pevnou látkou vyrovná vnějšímu tlaku. Sublimace je využívána k čištění naftalenu.
Zaujímavosti o referátoch
Ďaľšie referáty z kategórie