Идентификация органических соединений (4 курс 1 семестр, Оразова Найла Абдрасиловна)

Качественные реакции на ароматические углеводороды

             (бензол, нафталин, дифенил, хлорбензол, бромбензол)

Цель работы:

1 Ознакомить студентов со способами обнаружения аренов  по характерным свойствам.

2 Научить выделять полученный продукт из реакционной массы.

3 Закрепить знания по способам получения и химическим свойствам ароматических углеводородов

4 Выработать навыки обращения с химической посудой, реактивами.

5 Ознакомить с побочными процессами, проходящими при проведении синтеза, со способами утилизации отработанных реактивов.

6 Привить навыки работы со справочной литературой и развить умение формулировать выводы из

проделанной работы.

Ароматические соединения способны давать с некоторыми веществами окрашенные комплексы, что может быть использовано для обнаружения ароматических систем. Так, взаимодействие бензола и его аналогов с хлороформом в присутствии хлорида алюминия сопровождается образованием окрашенных продуктов и служит качественной реакцией на ароматические углеводороды.

   а) Реакция с хлороформом в присутствии хлорида алюминия – является качественной реакцией для отличия ароматических углеводородов от алифатических. При взаимодействии бензола с хлороформом, в присутствии хлорида алюминия в качестве основного продукта реакции образуется бесцветный трифенилметан, а в качестве побочного продукта образуется яркая красно-оранжевая соль трифенилхлорметана с хлоридом алюминия:

              3С6Н6 + СНСI3 /АlCl3→ (C6H5)3CH + 3HCI

          5C6H6 + 2CHCI3/ АlCl3 →(C6H5)3CCI + (C6H5)2CH2 + 5HCI

           (C6H5)3CCI + AlCI3 → [(C6H5)3C ]+AlCI4-

    Дифенил в этой реакции дает пурпурную окраску, нафталин синюю, антрацен – зеленую. Эта реакция также характерна и для обнаружения ароматических галогенпроизводных.

Методика.     К 1-2 мл хлороформа (над хлоридом меди) прибавить 2-3 капли

бензола (или другого ароматического соединения), перемешивают и пробирку

слегка наклоняют, чтобы смочить стенки. Затем добавляют 0.5-0.6 г хлорида

алюминия так, чтобы часть порошка попала на стенки пробирки. Обращают

внимание на окраску порошка на стенке и на цвет раствора.

Реакция нитрования

Для ароматических углеводородов и большинства их производных весьма

характерна способность при взаимодействии их с азотной кислотой превращаться в нитросоединения, причем нитрогруппа замещает водород при атоме углерода ароматического ядра. Например, нитрование бензола (реакция электрофильного замещения) идет по схеме :

Реакция нитрования протекает для разных веществ с различной легкостью,

в зависимости от чего применяют или разбавленную, или концентрированную

азотную кислоту. Для облегчения хода нитрования часто применяют смесь

концентрированных азотной и серной кислот – нитрующую смесь. В такой смеси образуется катион нитрония, который и является электрофильным нитрующим реагентом:

HNO3 + 2H2SO4 ↔ NO₂⁺ + 2HSO₄^– + H3O⁺.

Механизм можно представить в следующем виде:

Нитропроизводные ароматических углеводородов (нитробензол, динитробензол) выделяются в виде тяжелого желтоватого масла, мутного от капелек

воды.

Методика. К 0,1 г вещества (лучше в растворе CCl4) при непрерывном

встряхивании добавляют 3 мл нитрующей смеси (смесь концентрированной

азотной и серной кислот в соотношении 1:2). Затем под тягой нагревают 5 минут на водяной бане при 45–50 °С и выливают на 10 г измельченного льда. Если

при этом выпадает твердое вещество или образуется нерастворимое в воде масло, то можно судить о наличии ароматической системы.

Осторожно! Иногда реакция проходит очень бурно.

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте правило номенклатуры ИЮПАК образования названий аренов. Приведите примеры.

2. Перечислите особенности (тип гибридизации атомных орбиталий (АО)

углерода, характер связей, валентные углы строения молекул:

бензола и толуола. Сформулируйте признаки ароматичности органического соединения.

3. Напишите уравнения реакции получения всеми возможными способами:

А) бензола;

Б) . изопропилбензола. Укажите области применения углеводородов.

4. Охарактеризуйте химические свойства аренов (на примере толуола).