Электронное строение бензола. Хим св-ва. Механизм реакции se.

Под ароматичностью понимают способ-ть некот-х непре­дельных соед-й легко вступать в реакции замещ-я, а не при­соединения, и устойч-ть к действию окисл-ей, темпер-ы и т. п. Это понятие сформир-сь в рез-те изуч-я св-в соед-й, ряда бензола, в частности углеводородов состава С_nН_2n-6, кот-е, несмотря на формальную ненасыщенность, легко вступают в реакции замещения и устойчивы по отнош-ю к окис­лителям.Важнейшим представ-ем ароматических УВ яв­-ся бензол С₆Н₆. Мол-ла бензола состоит из 6 атомов углерода и 6 атомов водорода, образ-х шестичленный цикл. Мол-лу 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 м\у углеродными атомами, что им-т 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.  Все реакции протекают по механизмуэлектрофильного замещения S_E.

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:

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:

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:

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: