5) Полимеризация алкенов и их производных в присутствии кисло протекает по механизму ае:

nCH₂=CHR → (-CH₂-CHR-)_n,

где R — Н, СНз, Cl, C ₆H₅ и т.д. Молекулу CH₂=CHR называют мономе ром, полученное соединение — полимером, число п — степенью полимеризации.

Полимеризация различных производных алкенов дает ценные промышленные продукты: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид другие (см. гл. 32).

Кроме присоединения, для алкенов характерны также реакции окисления. При мягком окислении алкенов водным раствором перманганат калия (реакция Вагнера) образуются двухатомные спирты:

ЗСН₂=СН₂ + 2КМпО₄ + 4Н₂О > ЗНОСН₂-СН₂ОН + 2MnO₂↓ + 2KOH.

В результате протекания этой реакции фиолетовый раствор перманганата калия быстро обесцвечивается и выпадает коричневый осадок оксид марганца (IV). Эта реакция, как и реакция обесцвечивания бромной воды, является качественной на двойную связь. При жестком окислении алкенов кипящим раствором перманганата калия в кислой среде проис­ходит полный разрыв двойной связи с образованием кетонов, карбоновых кислот или СО₂, например:

СН₃-СН=СН-СНз → 2СН₃-СООН.

6.Электронное строение бензола. Раскройте значение термина «ароматические свойства».

Химические свойства бензола. Механизм реакций S_Е.

АРОМАТИЧНОСТЬ КАРБОЦИКЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ.

Под ароматичностью понимают способность некоторых непре­дельных соединений легко вступать в реакции замещения, а не при­соединения, и устойчивость к действию окислителей, температуры и т. п. Это понятие сформировалось в результате изучения свойств соединений, ряда бензола, в частности углеводородов состава С_nН_2n-6, которые, несмотря на формальную ненасыщенность, легко вступают в реакции замещения и устойчивы по отношению к окис­лителям.

Важнейшим представителем ароматических углеводородов яв­ляется бензол С₆Н₆. Молекула бензола состоит из шести атомов углерода и шести атомов водорода, образующих шестичленный цикл. Молекулу бензола принято изображать следующей формулой (Кекуле, 1858): Но эта формула, соответствуя элементарному составу бензола, не отвечает многим его особенностям:

бензол не даёт качественных реакций на непредельность;

для бензола характерны реакции замещения, а не присоединения;

формула Кекуле не в состоянии объяснить равенства расстояний между углеродными атомами, что имеет место в реальной молекуле бензола.

Чтобы выйти из этого затруднения, Кекуле допустил, что в бензоле происходит непрерывное перемещение двойных связей.

Рис. 1. Схема образования -связей в молекуле бензола

В настоящее время нет единого способа графического изображения молекулы бензола с учётом его реальных свойств. Но, чтобы подчеркнуть выравненность -электронной плотности в молекуле бензола, прибегают к помощи следующих формул:

Химические свойства бензола. 1. Галогенирование. Бензол не взаимодействует с хлором или бромом в обычных условиях. Реакция может протекать только в присутствии катализаторов — безводных АlСl₃, FeСl₃, АlВr₃. В результате реакции образуются галогенозамещенные арены:

Роль катализатора заключается в поляризации нейтральной молекулы галогена с образованием из нее электрофильной частицы:

2. Нитрование. Бензол очень медленно реагирует с концентрированной азотной кислотой даже при сильном нагревании. Однако при действии так называемой нитрующей смеси (смесь концентрированных азотной и серной кислот) реакция нитрования проходит достаточно легко:

3. Сулъфирование. Реакция легко проходит под действием “дымящей” серной кислоты (олеума):

4. Алкилирование по Фриделю—Крафтсу. В результате реакции происходит введение в бензольное ядро алкильной группы с получением гомологов бензола. Реакция протекает при действии на бензол галогеналканов RСl в присутствии катализаторов — галогенидов алюминия. Роль катализатора сводится к поляризации молекулы RСl с образованием электрофильной частицы:

В зависимости от строения радикала в галогеналкане можно получить разные гомологи бензола:

5. Алкилирование алкенами. Эти реакции широко используются в промышленности для получения этилбензола и изопропилбензола (кумола). Алкилирование проводят в присутствии катализатора АlСl₃. Механизм реакции сходен с механизмом предыдущей реакции:

Все рассмотренные выше реакции протекают по механизму электрофильного замещения S_E.

Реакции присоединения к аренам приводят к разрушению ароматической системы и требуют больших затрат энергии, поэтому протекают только в жестких условиях.

6. Гидрирование. Реакция присоединения водорода к аренам идет при нагревании и высоком давлении в присутствии металлических катализаторов (Ni, Pt, Pd). Бензол превращается в циклогексан, а гомологи бензола — в производные циклогексана:

7. Радикальное галогенирование. Взаимодействие паров бензола с хлором протекает по радикальному механизму только под воздействием жесткого ультрафиолетового излучения. При этом бензол присоединяет три молекулы хлора и образует твердый продукт — гексахлорциклогексан(гексахлоран) С₆Н₆Сl₆:

8. Окисление кислородом воздуха. По устойчивости к действию окислителей бензол напоминает алканы. Только при сильном нагревании (400 °С) паров бензола с кислородом воздуха в присутствии катализатора V₂О₅ получается смесь малеиновой кислоты и ее ангидрида: