Хлор на свету какой продукт
Арены (ароматические углеводороды) – это непредельные (ненасыщенные) циклические углеводороды, молекулы которых содержат устойчивые циклические группы атомов (бензольные ядра) с замкнутой системой сопряженных связей.
Общая формула: CnH2n–6при n ≥ 6.
Строение, номенклатура и изомерия ароматических углеводородов
Способы получения ароматических углеводородов
Химические свойства ароматических углеводородов
Арены – непредельные углеводороды, молекулы которых содержат три двойных связи и цикл. Но из-за эффекта сопряжения свойства аренов отличаются от свойств других непредельных углеводородов.
Для ароматических углеводородов характерны реакции:
- присоединения,
- замещения,
- окисления (для гомологов бензола).
Из-за наличия сопряженной π-электронной системы молекулы ароматических углеводородов вступают в реакции присоединения очень тяжело, только в жестких условиях — на свету или при сильном нагревании, как правило, по радикальному механизму
Бензольное кольцо представляет из себя скопление π-электронов, которое притягивает электрофилы. Поэтому для ароматических углеводородов характерны реакции электрофильного замещения атома водорода у бензольного кольца.
Ароматическая система бензола устойчива к действию окислителей. Однако гомологи бензола окисляются под действием перманганата калия и других окислителей.
1. Реакции присоединения
Бензол присоединяет хлор на свету и водород при нагревании в присутствии катализатора.
1.1. Гидрирование
Бензол присоединяет водород при нагревании и под давлением в присутствии металлических катализаторов (Ni, Pt и др.).
При гидрировании бензола образуется циклогексан:
При гидрировании гомологов образуются производные циклоалканы. При нагревании толуола с водородом под давлением и в присутствии катализатора образуется метилциклогексан:
1.2. Хлорирование аренов
Присоединение хлора к бензолу протекает по радикальному механизму при высокой температуре, под действием ультрафиолетового излучения.
При хлорировании бензола на свету образуется 1,2,3,4,5,6-гексахлорциклогексан (гексахлоран).
Гексахлоран – пестицид, использовался для борьбы с вредными насекомыми. В настоящее время использование гексахлорана запрещено.
Гомологи бензола не присоединяют хлор. Если гомолог бензола реагирует с хлором или бромом на свету или при высокой температуре (300°C), то происходит замещение атомов водорода в боковом алкильном заместителе, а не в ароматическом кольце.
Например, при хлорировании толуола на свету образуется бензилхлорид
Если у гомолога бензола боковая цепь содержит несколько атомов углерода – замещение происходит у атома, ближайшему к бензольному кольцу («альфа-положение»).
Например, этилбензол реагирует с хлором на свету
2. Реакции замещения
Реакции замещения у ароматических углеводородов протекают по ионному механизму (электрофильное замещение). При этом атом водорода замещается на другую группу (галоген, нитро, алкил и др.).
2.1. Галогенирование
Бензол и его гомологи вступают в реакции замещения с галогенами (хлор, бром) в присутствии катализаторов (AlCl3, FeBr3).
При взаимодействии с хлором на катализаторе AlCl3 образуется хлорбензол:
Ароматические углеводороды взаимодействуют с бромом при нагревании и в присутствии катализатора – FeBr3 . Также в качестве катализатора можно использовать металлическое железо.
Бром реагирует с железом с образованием бромида железа (III), который катализирует процесс бромирования бензола:
На нём возникает избыток электронной плотности, который далее передается на бензольное кольцо.
Поэтому гомологи бензола легче вступают в реакции замещения в бензольном кольце. При этом гомологи бензола вступают в реакции замещения преимущественно в орто— и пара-положения
Например, при взаимодействии толуола с хлором образуется смесь продуктов, которая преимущественно состоит из орто-хлортолуола и пара-хлортолуола
Мета-хлортолуол образуется в незначительном количестве.
При взаимодействии гомологов бензола с галогенами на свету или при высокой температуре (300оС) происходит замещение водорода не в бензольном кольце, а в боковом углеводородном радикале.
Если у гомолога бензола боковая цепь содержит несколько атомов углерода – замещение происходит у атома, ближайшему к бензольному кольцу («альфа-положение»).
Например, при хлорировании этилбензола:
2.2. Нитрование
Бензол реагирует с концентрированной азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты (нитрующая смесь).
При этом образуется нитробензол:
Серная кислота способствует образованию электрофила NO2+:
Толуол реагирует с концентрированной азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты.
В продуктах реакции мы указываем либо о-нитротолуол:
либо п-нитротолуол:
Нитрование толуола может протекать и с замещением трех атомов водорода. При этом образуется 2,4,6-тринитротолуол (тротил, тол):
2.3. Алкилирование ароматических углеводородов
- Арены взаимодействуют с галогеналканами в присутствии катализаторов (AlCl3, FeBr3 и др.) с образованием гомологов бензола.
Например, бензол реагирует с хлорэтаном с образованием этилбензола
- Ароматические углеводороды взаимодействуют с алкенами в присутствии хлорида алюминия, бромида железа (III), фосфорной кислоты и др.
Например, бензол реагирует с этиленом с образованием этилбензола
Например, бензол реагирует с пропиленом с образованием изопропилбензола (кумола)
- Алкилирование спиртами протекает в присутствии концентрированной серной кислоты.
Например, бензол реагирует с этанолом с образованием этилбензола и воды
2.4. Сульфирование ароматических углеводородов
Бензол реагирует при нагревании с концентрированной серной кислотой или раствором SO3 в серной кислоте (олеум) с образованием бензолсульфокислоты:
3. Окисление аренов
Бензол устойчив к действию даже сильных окислителей. Но гомологи бензола окисляются под действием сильных окислителей. Бензол и его гомологи горят.
3.1. Полное окисление – горение
При горении бензола и его гомологов образуются углекислый газ и вода. Реакция горения аренов сопровождается выделением большого количества теплоты.
2C6H6 + 15O2 → 12CO2 + 6H2O + Q
Уравнение сгорания аренов в общем виде:
CnH2n–6 + (3n – 3)/2 O2 → nCO2 + (n – 3)H2O + Q
При горении ароматических углеводородов в недостатке кислорода может образоваться угарный газ СО или сажа С.
Бензол и его гомологи горят на воздухе коптящим пламенем. Бензол и его гомологи образуют с воздухом и кислородом взрывоопасные смеси.
3.2. Окисление гомологов бензола
Гомологи бензола легко окисляются перманганатом и дихроматом калия в кислой или нейтральной среде при нагревании.
При этом происходит окисление всех связей у атома углерода, соседнего с бензольным кольцом, кроме связи этого атома углерода с бензольным кольцом.
Толуол окисляется перманганатом калия в серной кислоте с образованием бензойной кислоты:
Если окисление толуола идёт в нейтральном растворе при нагревании, то образуется соль бензойной кислоты – бензоат калия:
Таким образом, толуол обесцвечивает подкисленный раствор перманганата калия при нагревании.
При окислении других гомологов бензола всегда остаётся только один атом С в виде карбоксильной группы (одной или нескольких, если заместителей несколько), а все остальные атомы углерода радикала окисляются до углекислого газа или карбоновой кислоты.
Например, при окислении этилбензола перманганатом калия в серной кислоте образуются бензойная кислота и углекислый газ
Например, при окислении этилбензола перманганатом калия в нейтральной кислоте образуются соль бензойной кислоты и карбонат
Более длинные радикалы окисляются до бензойной кислоты и карбоновой кислоты:
При окислении пропилбензола образуются бензойная и уксусная кислоты:
Изопропилбензол окисляется перманганатом калия в кислой среде до бензойной кислоты и углекислого газа:
4. Ориентирующее действие заместителей в бензольном кольце
Если в бензольном кольце имеются заместители, не только алкильные, но и содержащие другие атомы (гидроксил, аминогруппа, нитрогруппа и т.п.), то реакции замещения атомов водорода в ароматической системе протекают строго определенным образом, в соответствии с характером влияния заместителя на ароматическую π-систему.
Заместители подразделяют на две группы в зависимости от их влияния на электронную плотность ароматической системы: электронодонорные (первого рода) и электроноакцепторные (второго рода).
Типы заместителей в бензольном кольце
| Заместители первого рода | Заместители второго рода |
| Дальнейшее замещение происходит преимущественно в орто— и пара-положение | Дальнейшее замещение происходит преимущественно в мета-положение |
| Электронодонорные, повышают электронную плотность в бензольном кольце | Электроноакцепторные, снижают электронную плотность в сопряженной системе. |
|
|
Например, толуол реагирует с хлором в присутствии катализатора с образованием смеси продуктов, в которой преимущественно содержатся орто-хлортолуол и пара-хлортолуол. Метильный радикал — заместитель первого рода.
В уравнении реакции в качестве продукта записывается либо орто-толуол, либо пара-толуол.
Например, при бромировании нитробензола в присутствии катализатора преимущественно образуется мета-хлортолуол. Нитро-группа — заместитель второго рода
5. Особенности свойств стирола
Стирол (винилбензол, фенилэтилен) – это производное бензола, которое имеет в своем составе двойную связь в боковом заместителе.
Общая формула гомологического ряда стирола: CnH2n-8.
Молекула стирола содержит заместитель с кратной связью у бензольного кольца, поэтому стирол проявляет все свойства, характерные для алкенов – вступает в реакции присоединения, окисления, полимеризации.
Стирол присоединяет водород, кислород, галогены, галогеноводороды и воду в соответствии с правилом Марковникова.
Например, при гидратации стирола образуется спирт:
Стирол присоединяет бром при обычных условиях, то есть обесцвечивает бромную воду
При полимеризации стирола образуется полистирол:
Как и алкены, стирол окисляется водным раствором перманганата калия при обычных условиях. Обесцвечивание водного раствора перманганата калия — качественная реакция на стирол:
При жестком окислении стирола перманганатом калия в кислой среде (серная кислота) разрывается двойная связь и образуется бензойная кислота и углекислый газ:
При окислении стирола перманганатом калия в нейтральной среде при нагревании также разрывается двойная связь и образуется соль бензойной кислоты и карбонат:
Источник
Дюма был первый исследователь, который обнарулдействие света на процесс хлорирования, установив, что в темноте хлор и метан можно смешать в любом соотношении без того, чтобы вызвать какую-либо реакцию, в то время как смесь 3 частей хлора и 1 части метана взрывает уже на рассеянном свету [2]. Он также наблюдал, что с метаном, разбавленным двуокисью углерода, хлор реагирует спокойно и что при медленном введении хлора в метан на солнечном свету немедленно наступает реакция, которая в зависимости от скорости подачи хлора протекает более или менее бурно. [c.530]
Многие из веществ, производимые промышленностью, например пестициды и многие отходы, особенно растворители, также легко могут попасть в питьевую воду и привести к вредным воздействиям на здоровье. Даже солнечный свет может вызвать образование потенциально вредных веществ при освещении хлорированной воды, если она содержит некоторые примеси. [c.45]
НК хорошо растворяется в бензине, бензоле, хлорированных углеводородах, но нерастворим в спиртах. Обладает высокой клейкостью. Плотность НК — 910-930 кг/м . Резины на основе натурального каучука имеют высокую эластичность, небольшие гистерезисные потери, низкое теплообразование при многократных деформациях, хорошие адгезионные и когезионные свойства. К недостаткам резин на основе НК относят их низкую масло- и химическую стойкость, старение под действием тепла, солнечного света, кислорода. [c.14]
Взаимодействие метана с хлором протекает при 400—500°С( или на прямом солнечном свету) и ведет к образованию смеси продуктов хлорирования, состав которой зависит от исходного соотношения концентраций метана и хлора (рис. Х-33). Ана- [c.552]
Галоидирование толуола в присутствии катализаторов на солнечном свету приводит к образованию смеси о- и л-хлортолуолов, хлорирование же толуола избытком хлора на свету, но без катализаторов дает смесь хлористого бензила, хлористого бензилидена и бензотрихлорида. С лучшим выходом получается хлористый бензил и бензотрихлорид. Хлористый бензилиден всегда загрязнен бензотрихлоридом . [c.176]
В колбу помещают 92 г (1 моль) сухого толуола и несколько кусочков пористого фарфора. Поддерживая жидкость в состоянии легкого кипения,в нее вводят довольно сильный ток хлора. Температура кипения жидкости постепенно повышается и, когда достигает 156°, хлорирование можно считать оконченным. Реакцию следует вести на солнечном свету или при освещении кварцевой лампой Хорошие результаты получаются также при освещении электрической лампой на 200 ватт. Реакционную смесь переносят в колбу Клайзена и, при обычном давлении, отгоняют непрореагировавший толуол, затем в вакууме перегоняют хлористый бензил, который собирают в виде фракции, с т, кип, 64—69°/12 мм рт. ст. (примечание 2). После повторной перегонки продукт кипит при 63—65°/12 мм рт. ст. Выход—90 г (70% от теоретического, считая на взятый толуол). [c.185]
Хлор и бром, обладая неполярной молекулой, присоединяются к акрилонитрилу медленно, лучше на солнечном свету в отсутствие кислорода и воды или в растворе соответствующей галоп довод ор одной кислоты При хлорировании в пиридине на холоду присоединение идет количественно что, повидимому, [c.60]
Прибор устанавливают на хорошо освещенном месте, лучше всего на прямом солнечном свету, так как скорость хлорирования сильно зависит от освещения. Колбу нагревают на кипящей водяной бане и пропускают сильную струю хлора из баллона (нужно по возможности избегать резиновых соединений, так как резина быстро разрушается хлором). Выделяющийся при реакции хлористый водород и непрореагировавший хлор или поглощают раствором щелочи, или при помощи стеклянной трубки отводят в хорошо действующую тягу. Пропускание хлора ведут до тех пор, пока охлажденная проба (взятая в пробирку) не будет застывать при потирании стеклянной палочкой стенок пробирки. В зависимости от интенсивности освещения реакция заканчивается через 6—12 час. [c.57]
При хлорировании пропионовой кислоты в кипящем четыреххлористом углероде (77 ) на солнечном свету хлор вступает преимущественно в -положение но при этом образуется также и а-хлорпропионовая кислота [c.170]
Хлорирование толуола в боковую цепь удобно производить в так называемом хлораторе Зелинского. Пары толуола (т. кип. 110 ) и газообразный хлор вступают во взаимодействие в шарообразном реакторе, освещаемом рассеянным солнечным светом или электрической лампой (на 500 вт). Смесь непрореагировавшего толуола с образовавшимся хлористым бензилом стекает в колбу при хорошо регулируемом нагревании колбы в шар снова попадают только пары толуола. Реакцию прекращают, когда температура газообразной реакционной смеси в шаре начинает снижать ся. При таком способе хлорирования толуола хлористый бензил получается без примеси полихлоридов. [c.182]
Рассмотрим, как протекает реакция хлорирования изобутана. Как и в случае метана, требуется солнечный свет, УФ-облучение (hv), нагревание или катализатор. [c.45]
Полиолефины относятся к материалам, обладающим повышенной химической стойкостью к действию кислот, щелочей, солей, их растворов, воды. Для всех групп полиолефинов максимальное количество абсорбированной воды составляет менее 0,01 /о- Особенно устойчивы полиолефины при комнатной температуре к действию водных растворов аммиака, бромоводород-ной, плавиковой (до 100%), соляной, хромовой, хлорной (10%), фосфорной, азотной (до 50%), серной (до 95%) кислот, пероксида водорода (до 100%) и трихлорида фосфора. Ароматические, алифатические и хлорированные углеводороды при комнатной температуре вызывают незначительное набухание. Органические кислоты, эфирные масла и галогены абсорбируются полиолефинами илн диффундируют сквозь них. При повышенных температурах возникает опасность окисления под действием воздуха или других окисляющих веществ, особенно при одновременном освещении солнечным светом. [c.40]
Полистирол устойчив к воздействию концентрированных растворов щелочей и всех кислот, за исключением азотной. Он не растворяется в спиртах, предельных углеводородах, растительных маслах. Растворим в ароматических углеводородах, сложных эфирах, хлорированных углеводородах и во многих кетонах. Полистирольные лаки применяются для получения электроизоляционных и противокоррозионных покрытий. Длительное воздействие солнечного света вызывает поверхностное пожелтение полистирола. [c.94]
В случае циклогексана реакция протекает количественно (0°С, освещение солнечным светом). Относительная селективность хлорирования вторичного и первичного атомов водорода в н-пентане составляет 33 1. [c.63]
Систематическое изучение реакционной способности хлористого нитрозила проведено neppo – a . Им было показано,что разные соединения реагируют с хлористым нитрозилом с различной степенью легкости. Так, для проведения реакции с ароматическими углеводородами нагревают углеводород с избытком реагента в эвакуированной трубке до 150° или оставляют стоять при комнатной температуре на солнечном свету. Хлорирование осуществляется либо в ядро (для незамещенных углеводородов дифенила, нафталина, антрацена и др.), либо в цепь (для алкилзамещенных толуола, этилбензола, дифенплметана и др.) [c.75]
Покрытия хлорированным каучуком можно применять взамен покрытия нитролаками, особенно в тех случаях, когда покрытия подвергаются действию высокой температуры или солнечного света. Хлорированный каучук негорюч, не плавится. При соприкосновении с открытым пламенем он тлеет и обугливается, но не воспламеняется. Невоспламеняемость, водоупорность, твердая и гладкая поверхность покрытий торнезитом позволяют успешно применять его для окраски частей самолетов. [c.370]
Ароматические углеводороды хлорируются в реакциях замещения либо в ядре, либо в боковой цепочке. Ядерпое замещение осуществляется в том случае, когда хлорирование выполняется в присутствии галогеноносителей, таких как железо, фосфор или йод. В боковой цепочке хлорированпе проходит под прямым солнечным светом и в отсутствии хлороносителя, причем атакуется главным образом а-углерод. Как хлорирующий агент может применяться хлористый сульфурил, и в этом случае наличие перекисей направляет замещение в боковую цепь [691], в то время как присутствие хлористого алюминия вызывает хлорирование в ядро [694]. [c.146]
Реакция хлорирования углеводородов сильно экзотермическая. Под действием солнечного света смесь хлора с метаном или другими углеводородами при отсутствии охлаждения взрыввет. При этом происходит образование хлористого водорода и углерода по уравнению [c.142]
ЗОаОа получается при хлорировании диоксида серы газообразным хлором на солнечном свету или в присутствии катализаторов [c.585]
Примером другой фотохимической реакции может А. п )>, оаапие служить хлорирование метана на солнечном свету [c.337]
В отсутствие солнечного света и радикалов хлор не присоединяется в присутствии кислот Льюиса, оказывающих каталитическое влияние, или их предшественников (см. стр. 145) реакция протекает по механизму электрофильного замещения. При хлорировании толуола в условиях, благоприятствующих радикальной реакции, происходит преимущественное хлорирование метильной группы (замещение), а не присоединение к ароматическому кольцу. Это объясняется большей устойчивостью, а следовательно, и большей легкостью образования начального продукта— радикала бензила РЬСИг-. [c.290]
При воздействии жидкого хлора на бензол в запаянной трубке на солнечном свету 1124) среди продуктов реакции найдены как различные продукты замещения, так л продукты присоединения вплоть до полностью хлорированного додекахлорциклогек-сана . Ijj. [c.106]
При применении к нерааветв ленным гомологам хорошо изученного способа хлорирования уксусной кислоттл хлором в присутствии красного фосфора на солнечном свету (синтез молох лор уксусной кислоты см. [535]) получается смесь хлорзама-щенных [536]. В разветвленных кислотах гладко замещается лишь третичный сс-атом [c.162]
Как известно, диссоциация молекулы хлора происходит не только при высокой температуре, но и при действии света. В связи с этим необходимо отметить, что при хлорировании бензола в особых условиях—облучение солнечным светом и отсутствие катализатора—имеет место радикальная (цепная) реакция иного типа—не замещение водорода, а фотохимическое присоединение хлора по двойным связям бензольного кольца (о механизме присоединения галонда по двойной связи в этиленовых углеводородах — см. стр. 208) [c.176]
В круглодонную колбу, емкостью в литра, вносйт 16 гр. сухого красного фосфора и 200 гр. ледяной уксусной кислоты. Колбу закрывают пробкой, в которую входит коленчатый форштосс боковое колено последнего соединяют с обратвым холодильником, через прямое проходит днинная трубка, доходящая почти до дна (рис. 62) и -соединенная с аппаратом для получения сухого хлора. Конец холодильника закрывают хлоркальциевой трубкой. Когда аппарат налажен, нагревают колбу на песчаной бане и в кипящую жидкость пропускают сухой ток хлора (хлорирование лучше всего производить на прямом солнеч?