1. Напишите структурные формулы изомерных алкилбензолов состава с9н 12. Назовите их.

Решение:

Структурная изомерия аренов обусловлена различным составом и строением боковой цепи, различным положением радикалов в кольце. В связи с этим можно представить структурные формулы некоторых изомеров:

а) пропилбензолб) о-метилэтилбенол

в) изопропилбензол г) 1,2,4 –триметилбензол

2. Определите, какие из перечисленных соединений обладают ароматичностью: циклопентадиен, фуран, фенантрен? Укажите типы реакций, присущие данным соединениям.

Решение:

Циклопентадиен по ряду признаков не обладает ароматичностью:

1. цикл неплоский, один из атомов углерода цикла - в sр³ –гибридизации, поэтому его два атома водорода расположены вне плоскости цикла;

2. в кольце нет сопряженной электронной системы;

3. общее число электронов в кольце соответствует 4, следовательно, значение n в формуле Хюккеля будет дробным (4n+2=4, отсюда n=0,5). Циклопентадиен типичный представитель непредельных углеводородов, для него характерны реакции А_R и A_E типов, окисление.

Фуран обладает ароматичностью:

1. все атомы углерода и атом кислорода в sр² -гибридизации, поэтому цикл плоский;

2. в кольце сопряженная электронная система (2р (О)- и 4π – электроны расположены относительно друг друга через одну σ-связь);

3. общее число электронов в кольце соответствует 6, поэтому значение n в формуле Хюккеля будет целочисленным (4n+2=6, отсюда n= 1).

Фенатрен обладает ароматичностью:

1. все атомы углерода в sр² -гибридизации, поэтому циклическая система плоская;

2. в соединении сопряженная электронная система (все π – электроны расположены относительно друг друга через одну σ - связь);

3. общее число электронов соответствует 14, поэтому значение n в формуле Хюккеля будет целочисленным

(4n+2=14, отсюда n= 3).

Для фурана и фенантрена характерны реакции S_E-типа (галогенирование, нитрование, сульфирование, алкилирование и ацилирование).

3. Определите характер группы - осн3 (заместитель 1 или 2 рода, о-, п - или м-ориентант) в молекуле метоксибензола.

Решение:

В молекуле метоксибензола между группой - ОСН₃ и бензольным кольцом действуют следующие электронные эффекты: -I и +М; поскольку мезомерный эффект больше индуктивного, группа - ОСН₃ будет элекронодонорной группой, т.е. заместителем 1 рода и соответственно о -, п – ориентантом в реакциях S_E-типа:

.

4. Напишите уравнения реакций монохлорирования (реакция S_E-типа) следующих соединений: бензола, анилина, бензальдегида. Сравните реакционную активность этих соединений в реакции данного типа. Назовите полученные соединения.

Решение:

При сравнении реакционной активности ароматических соединениий в реакциях S_E-типа следует учитывать характер группы, имеющейся в кольце. Электронодонорные группы (заместители 1 рода) активизируют бензольное кольцо в реакциях этого типа и ориентируют вхождение в кольцо другой группы в о- и п- положения. Электроноакцепторные группы (заместители 2 рода) дезактивируют бензольное кольцо в этих реакциях и ориентируют входящую в кольцо группу в м-положение. В молекуле анилина группа -NH₂ – заместитель 1 рода, в молекуле бензальдегида группа –СН=О – заместитель 2 рода, поэтому реакционная активность указанных соединений будет возрастать в следующем направлении:

бензальдегид < бензол < анилин.

хлорбензол

м-хлорбензальдегид

о-хлоранилин п-хлоранилин