Органикалык химия №9

№ 9- сабак

I.Сабактын темасы. Жыпар жыттуу углеводороддор (арендер). Бензолдун гомологтору

1. Арендерге жалпы түшүнүк

Карбоциклдүү бирикмелердин курамы көмүртек, суутек элементтеринин атомдорунан турат. Бул бирикмелерде молекуласы туюк чынжырдан (шакектен) туруп, алардын молекуласындагы химиялык байланыштын мүнөзү өзгөчө.

Бирикмедеги көмүртек атомдору алты бурчтуу шакекти пайда кылышат. Мындай бирикмелер жыпар жыттуу же ароматикалык углеводороддор деп аталат. Молекулалары шакекти пайда кылып жагымдуу жытка ээ болгондуктан ошондой аталып калган. Мындай аталыш тарыхый мааниде, ал азыркы учурда дагы ошол аты сакталып, кийинки кезде көптөгөн карбоцикилдүү бирикмелер табылып жыты жок же жагымсыз жыттуу заттар болсо дагы ушул топтогу заттарга кошулуп окулушат

Молекуласынын курамында бензол шакекчеси же бензол ядросун камтыган көмүртек менен суутектин бирикмелери жыпар жыттуу углеводороддор деп аталат.

Жыпар жыттуу углеводороддор Эл аралык систематикалык (ИЮПАК) номенклатурасы боюнча арендер деп аталат. Арендердин башкы өкүлү бензол болот. Булардын жалпы формуласы С _nН _{2n – 6}

1825 – жылы англиялык окумуштуу М.Фарадей таш көмүрдөн бөлүп алган.

1833 - жылы Э. Митчерлих бензой кислотасын акиташты катыштыруу менен ысытып, бензолду бөлүп алган. Ал алынган затты бензин деп атаган, андан кийин бензол деген атка ээ болгон. Э. Митчерлих бензолдун эмприкалык формуласын – С ₆Н₆ деп көрсөткөн.

Бензолдун түзүлүшү жана изомерлери

Бензолдун түзүлүшүн чагылдырган формуланы биринчи болуп немец химиги А. Кекуле (1865) сунуш кылган, ал төмөнкүдөй жазылат.Бензолдун молекуласынын түзүлүшү:

Бул формулада бирикменин курамындагы алты көмүртек атому өзү менен байланышкандан тышкары бирден суутек атомдоун кошуп алса, кезектешкен кош байланыштар аркылуу көмүртектин валенттүүлүгү толук байланышка катышканы көрсөтүлөт.

Жыпар жыттуу углеводородор дагы алкандар сыяктуу радикалдарды пайда кылышат. Бензолдун радикалы фенил болот. С₆Н₆ – бензол, С ₆Н₅ – фенил.

Бензолдун молекуласында ар бир көмүртектин 6-атому SP² гибриддешүү абалында болот.

Кванттык механикалык теориянын негизинде электрондук булуттар, алардын ар кандай формалары бири- бири менен өз ара капталуусунун натыйжасында SP² гибриддик электрондук булуттар келип чыгат. Алар мейкиндикте жайланышканда гибриддик алты көмүртек атомдоруунун электрондук булутчалары кайрадан өз ара капталышат.

Демек,жанындагы көмүртек атомдору жана суутектин атомдору менен үч

б-байланыштары менен байланышат. Натыйжада жалпак алты бурчтук бирикме келип чыгат. Көмүртектин алты атомунун бары С - С жана С – Н пайда кылган

б –байланыштары бир тегиздикте жатышат.

Көмүртектин атомунун дүүлүкөн абалында гибридге катышпаган 2р электрондук булуттары, тегиздиктеги б- байланышынын булуттарына перпендикуляр багытта жайланышат. Ушундай алты көмүртек атомунун 2р электрондук булуттары өз ара капталышат. Капталышкан электрондук булуттар шакек жайланышкан тегиздиктин астында жана үстүндө капталышат.

Эми электрондук 2Р z- булуттардын капталышын көрсөтүлдү.

Ушул электрондук булуттардын таасиринин натыйжасында көмүртек атомдорунун ортосундагы аралыктар 0. 154 нм ден 0,140 нм ге чейин кыскарат.

Гибриддешүүгө катышпай калган алты көмүртек атомунун 2Р электрондук булуттары өз ара гибриддешүүдөн үч π- байланыштарын пайда кылышат. Пайда болгон үч π- байланышынын электрондук булуттарынын жыштыгы алты көмүртек атомунда бирдей болушат.

Бензолдун молекуласындагы электрон тыгыздыгынын алты көмүртек атомуна бирдей бөлүштүрүлүшүн көрсөтүү үчүн анын түзүлүш формуласын жазууда алты бурчтук шакектин ичине тегерекче чийилип жазылат. Тегерекче (0) бензолдун молекуласындагы үч π- байланышынын электрондук булуттарынын тыгыздыгы бардык алты көмүртек атомдоруна бирдей дегенди көрсөтөт.

Бензолго окшош көп ароматикалык углеводороддор – бензолдун гомологдору белгилүү. Бензолдун молекуласындагы суутектин атомдору менен ар кандай радикалдар орун алмашканда бензолдун гомологдору пайда болот:

С₆Н₅ – СН₃ С₆Н₅ – СН ₂ – СН₃ С₆Н₅ –СН₂ – СН₂ – СН₃

Метилбензол(толуол) этилбензол пропилбензол

С ₆Н₄ (СН₃ ) – диметил бензолдун изомерлери бар. Арендерге үч түрдүү изомер туура келет: орто – о, мета – м, пара – п изомерлер.

Бензолдун шакекчесинде метил тобу 1,2 – көмүртек атомунда удаалаш жайланышса, орто диметилбензол, метил тобу бирден көмүртек атомун таштап жайланышса 1.3 – метадиметил бензол, ал эми 1,4 көмүртек атомдорунда жайланышса, парадиметил бензол деп аталат.

Бензол чексиз углеводороддор менен дагы изомерди пайда кылат. Мындай арендердин жөнөкөй өкүлү винилбензол же стирол саналат.

С₆Н₅ – СН= СН₂

Арендерди алуунун негизги булагы таш көмүрдү кокустоодон (көмүрдү абасыз жерде ысытуу менен ажыратуу) алынган таш көмүр чайырынан жана нефтини буулантып айдоодон алат.

Н.Д. Зелинский нефтиден алынган циклогександан бензолду бөлүп алган

300⁰ С, Рt

1. С₆Н₁₂ С ₆Н₆ + 3 Н₂

300⁰ С, Рt

2. С ₆Н₁₄ С ₆Н₆ + 4Н₂

С, 450-500⁰С

3 С ₂Н₂ С ₆Н₆

Бензолдун касиеттери

Физикалык касиети.

Бензол түссүз, мүнөздүү жыты бар суюктук, жытын жагым­дуу деп айтууга болбойт. Бензол суудан женил (тыгыздыгы 0,88 г/см³), кайноо температурасы 80,4°С, сууда эрибейт. Муздатканда ал оӊой тоӊуп, балкып эрүү температурасы 5,5 ⁰ С болгон кристаллдык ак массага оӊой айланат.

Бензол сууда эрибейт, спирт менен эфирде эрийт. Бензол дагы эриткич. Майларды, чайырларды жана каучуктарды жакшы эритет. Бензолдун буусунун аба менен болгон аралашмасы жарылгыч касиетке ээ.

Химиялык касиеттери. Арендер чектүү жана чексиз углеводороддордон айырмаланышат. Бензолдун ядросу өтө бекем болгондуктан, аны менен байланышкан суутек атомдору орун алмашуу реакциясына катышат. Бензолдо орун алмашуу реакциясы алкандарга караганда жеңил жүрөт.

1.Орун алмашуу реакциясы. 1. Катализатордун – темирдин (Ⅲ) туздарынын катышуусу менен бензол орун алмашуу реакциясына катышып бромбензол алынат.

FeCI₃ t⁰ C

С ₆Н₆ + Br₂ С ₆Н₅ Br + HBr

2.Азот кислотасы менен бензолдун өз ара аракеттенишүүсүнөн, күкүрт кислотасы катализатор катарында катышуусу менен нитробензол алынат.

H ₂ SO₄ t ⁰ C

С₆Н₆ + HO- NO₂ С₆Н₅ –NO₂ + H ₂O

Бензолго катализатордун катышуусу менен галогендүү углеводороддорду таасир этип, суутек атомун алкилдик радикал менен орун алмаштырууга болот

AICI₃ t⁰

С ₆Н₆ + С ₂Н₅ С1 С ₆Н₅ – С ₂Н ₅ + НС1

2.Кошуп алуу реакциясы. Бензол кошуп алыш үчүн өзгөчө шарттар талап кылынат. Жогорку температура, басым, катализаторлор Ni, Pt, жарык менен нурлантуу ж.б. зарыл болот.

Ошентип катализаторлор Ni же Pt болуп жогорку температурада бензол суутекти кошуп алып циклогександы пайда кылат.

Ni t⁰ C

С ₆Н₆ + 3Н₂ С ₆Н ₁₂ циклогексан

Циклогексан- түссүз, учма, бензиндей жыттанган, сууда эрибей турган суюктук.

Ультракызгылт – көк нур менен нурлантканда бензол хлор менен аракеттенишет да. гексахлорциклогексан (гексахлоран) алынат.

жарык

С ₆Н₆ + 3 С1₂ С₆Н₆ С1 ₆ гексахлорциклогексан

Кадимки шартта бензол кошулуу реакциясына кирбейт. Ал реакциялык аралашмага ургаалдуу жарык жиберүүнүн натыйжасында гана хлорду кошуп алат:

3.Кычкылдануу реакциясы. Бензол алкендерден айырмаланып кычкылдандыргычтарга

(КMnO₄ ) өтө туруктуу, бензол ядросун буза албайт. Бензолдун гомологу толуол каптал тизмеги менен тез кычкылданат.Эритменин түсү өзгөрөт, толуолдогу метил тобу кычкылданып карбоксил тобун пайда кылат.

С ₆Н₅ – СН₃ + 3О С ₆Н₅ – СООН + Н ₂О

Бензол,анын гомологдору абада ыштуу жалын менен күйөт.

С ₆Н₆ + 15 О ₂ 12 СО ₂ + 6 Н ₂О

Арендердин колдонулушу.

Бензол боекторду, дары-дармектерди, жарылгыч заттарды, өсүмдүктөрдү коргоочу заттарды, пластмассаларды, синтетикалык булаларды алуу үчүн баалуу продукту болуп саналат. Бензол, толуол органикалык эриткичтер. Органикалык заттардын кээ бир туундулары өсүмдүктөрдү коргоо үчүн пайдаланылат. Мисалы, гексахлорбензол С₆С1₆ менен кара көсөөгө каршы дан өсүмдүктөрүнүн үрөндөрүн дарылашат.