5-ma'ruza uchun tarqatma

5-ma'ruza

AROMATIK vodorod

Kalit SO‘ZLAR: uglevodlardagi aromatik, arenlar, sp2-gibridlanish, yagona p-elektronli hid, dumaloq-robin, ion almashinish reaksiyasi mexanizmi, elektrofil almashtirish, nitrifikatsiya, galogenlash, Fridel-Krafts alkilatsiyasi, alkenamillanish

BUDOV MOLEKULASI BENZOL. AROMATLIK

Aromatik uglevodlar (arenlar) - molekulalari bir va bir nechta benzol halqalari bilan almashtirilishi mumkin bo'lgan uglevodlar.

Aromatik uglevodlarning eng oddiy vakili benzol bo'lib, uning molekulyar formulasi 6 H 6 dir. Benzol molekulasining uglerod atomlari bir tekislikda yotib, muntazam oltita egri chiziq hosil qilishi aniqlandi (1-rasm). Uglerodning teri atomi bir atom suvga bog'langan. Dovzhini barcha ko'mir-ko'mirni bog'laydi, ammo u 0,139 nm ni tashkil qiladi.

Formulalar a) va b) 1865 yilda nemis kimyogari Avgust Kekule tomonidan kiritilgan. Budovning benzol molekulalarini aniq etkaza olmaydiganlardan qat'i nazar, ular ko'pincha Kekule formulalari deb ataladi.

Tarixiy jihatdan, "uglevodlardagi aromatik" nomi tabiiy manbalardan birinchi bo'lib ko'rinadigan benzolga juda o'xshash kichik hidga ega bo'lganligi sababli paydo bo'lgan.

Nini píd podnyattyam "aromatik" mum haqida uvazy, o'ylab ko'raylik, nutqlar reaktsion binoning maxsus tabiati, jinnilik, o'z qora rang, bu spoluks molekulalari hayotining o'ziga xos xususiyatlari.

Nima uchun maxsus xususiyatlar mavjud?

Taxminan C 6 H 6 molekulyar formulaga qadar benzol keng tarqalgan emas va yangi boul uchun alken reaktsiyalari uchun odatiy ekanligi aniq. Aql uchun prote, ba'zi alkenlarda, reaktsiyaga kirish oson, benzol reaksiyaga kirishmaydi va to'g'ri reaksiyaga kirishadi. Benzol i xarakterli kislotali reaktsiyalarni bermaydi, uglevodlarda kuchsiz: sharob bromli suv va kaliy permanganat suviga qarshi bo'lmang.

Reaksion zdatnostning bu tabiati, olingan tizimning aromatik halqasida - bitta bo'lishi bilan izohlanadi. p- elektron tuman.

Benzol molekulasida terining uglerod atomi stantsiya atrofida harakat qiladi sp 2-troomani duragaylash va bog'lash s- ikkita uglerod atomi va bitta suv atomi bilan bog'langan uglerod atomining chorak valent elektroni p-molekula tekisligiga perpendikulyar orbitallar R-teri atomining uglerod orbitallari R-har ikkala o'z joniga qasd qiluvchi atomlarning orbitallari birlashadi (2-rasm) Buning natijasida yagona p-elektron buluti, benzol halqasining yer osti bo'ylab tarqalish - dumaloq muvaffaqiyat.

G'amgin, olti elektronli yoydan tashkil topgan bunday tsiklik tizim energetik jihatdan hayotiydir; Shuning uchun aromatik halqalarni saqlaydigan reaktsiyalarga benzolni kiritish muhimroqdir.

a

b

Guruch. 2. Benzolning elektron Budov molekulalari: a) ustma-ust tushish sxemasi R-orbitallar; b) bitta p-elektron tumanligi.

Yana bir bor, benzol molekulasida uchta qaram va uchta oddiy bog'lanishni ko'rish mumkin emas. Elektron bo'shliq molekulada teng bo'linadi va uglerod atomlari orasidagi bog'lanishlar mutlaqo bir xildir. Shunga ko'ra, Kekule formulasi ko'pincha benzolni tasvirlashda qo'llanilganidek, aqliy va haqiqiy hayot molekulasini anglatmaydi.

Keyinchalik, aromatik - yarmi, molekulalarida - bog'lanishning maxsus xarakteriga ega bo'lgan st_yke tsiklik guruhlash. Yo'qlikning yuqori darajasini ko'rsatadigan molekulyar formulaga qaramasdan, nutq, ammo mavjud bo'lmagan kabi reaksiyaga kirishmaydi, aksincha, aromatik tizimni saqlab qolishdan almashtirish reaktsiyasiga kiradi.

BENZOL GOMOLOGLARI,

IZOMERIA, NOMENCLATURA

CnH2n-2 ning umumiy formulasi aromatik uglevodlar qatoriga homolog.

Benzolga eng yaqin gomolog metilbenzoldir. Eng keng tarqalgan vikariy nomi toluoldir:

Benzol va toluol aromatik izomerlarni keltirib chiqarmaydi. Bu nutqlar uchun u kamroq xarakterlidir sinflararo izomeriya. Shunday qilib, molekulyar formula C 6 H 6 i, demak, benzol izomer formulalari uglevodlarda o'tkazilmaydigan siklikdir, shuning uchun molekulada ikkita yo'qotish yoki ikkita subvin va bitta yo'qotish aloqasi mavjud, masalan:

Sakkiz uglerod atomi bo'lgan arenalardan boshlab, izomeriya ehtimoli bilan bog'liq. uglevod radikallarining ombori va o'zaro chirishi. Agar ikkita shafoatchi benzol halqasi bilan bog'langan bo'lsa, u holda hidni uch xil holatda, hatto bittadan birida o'zgartirish mumkin: zaryad (bunday pozitsiya prefiks bilan ko'rsatilgan. orto-), bitta uglerod atomi orqali ( meta-) va birining qarshisida ( juft-). Dimetilbenzol ksilen

Shunday qilib, C 8 H 8 molekulyar formulasi uglevodlarda ba'zi izomerik aromatik moddalar mavjudligini ko'rsatadi:

Uglevodlardagi aromatik moddalar organik birikmalarning siklik qatorining muhim qismiga aylanadi. Bunday uglevodlarning eng oddiy vakili benzoldir. Nutq tilining formulasi nafaqat uni boshqa uglevodlardan ko'rdi, balki yangi to'g'ridan-to'g'ri organik kimyoning rivojlanishiga turtki berdi.

Aromatik uglevodlar miqdori

19-asrning kobiga qo'shilgan aromatik uglevodlar. O'sha paytda ko'chalarni yoritish uchun eng keng tarqalgan olov engil gaz edi. Ushbu kondensatdan buyuk ingliz fizigi Maykl Faraday 1825 yilda uch gramm yog'li nutqni ko'rgan, xabarlarga ko'ra, kuch yogasini tasvirlab, uni shunday deb atagan: karbüratsiya suvi. 1834 yil Nemis ta'limoti, kimyogar Mitcherlix, vaping bilan benzoik kislotani isitish, benzolni olib tashlash. Reaksiya berilgan formula quyida keltirilgan:

C6 H5 COOH + CaO qotishmasi C6 H6 + CaCO3.

Ba'zida benzoy kislotasi tropik o'simliklar tomonidan ko'rish mumkin bo'lgan benzo qatronlaridan chiqarildi. 1845 yilda rozí yangi z'êdnannya tosh ko'mir smolasida aniqlandi, go'yo u sanoat miqyosidagi otrimanna yangi nutqi uchun butun foydalanish mumkin bo'lgan sirovina edi. Inshim dzherelom benzol ê nafta, deyakih avlodidan olingan. Sanoat korxonalarining benzolga bo'lgan ehtiyojini ta'minlash uchun asiklik karbongidrat naftasining ma'lum guruhlarini aromatizatsiya qilish yo'lidan foydalanish mumkin.

Liebixning nemis ta'limotini ilgari surgan holda joriy variantni nomlang. "Benzol" so'zining o'zagi arab tilida slid shukati bo'lib, u erda "tuatqoq" deb tarjima qilingan.

Benzolning jismoniy kuchi

Benzol o'ziga xos hidga ega bo'lgan barrelsiz vatandir. Nutq 80,1 S haroratda qaynaydi, 5,5 S da qattiqroq va bir vaqtning o'zida oq kristall kukunga aylanadi. Benzol amalda issiqlik va elektr tokini o'tkazmaydi; Benzolning aromatik kuchi sizning ichki hayotingiz tuzilishining mohiyatini aks ettiradi: bu benzol yadrosi va ahamiyatsiz ombor uchun tushunarli.

Benzolning kimyoviy tasnifi

Benzol va yoga gomologlari - toluol va etilbenzol - tsiklik uglevodlarning aromatik seriyasidir. Budovning teri venasi benzol halqasi deb ataladigan eng keng tuzilishga ega. Nutqlarning ortiqcha qismidan terining tuzilishi, ayniqsa, oltita uglerod atomi tomonidan yaratilgan tsiklik guruhdir. Von benzol aromatik yadrosi nomini oldi.

Tarix

Ichki benzolni o'rnatish o'n yilga uzaytirildi. Hayotning asosiy tamoyillari (Kiltsev modeli) 1865 yilda kimyogar A. Kekule tomonidan kiritilgan. Yak rozpovidaê afsonasi, nímetsky vcheniy pobachiv formula tsgogo element ví sní. O'tmishda ular nutqning tuzilishini oddiyroq yozishni talab qilishdi, bu shunday deb ataladi: benzol. Nutq formulasi olti qismdan iborat. Olti bo'lakning burchaklarida roztashovani ko'rinadigan ko'mir va suvning ramzlari tushiriladi. Ushbu tartibda, chizilgan yon tomonlarida bitta va pastki simli chiziqlar bilan oddiy oddiy oltita bo'lak chiqib ketishi kerak. Benzolning umumiy formulasi quyida keltirilgan.

Aromatik uglevodlar va benzol

Ushbu elementning kimyoviy formulasi benzol uchun reaktsiyalarning xarakterli emasligini aniqlashga imkon beradi. Yangi uchun, aromatik qatorning boshqa elementlari kabi, tipik reaktsiya benzol halqasida atomlarni suv bilan almashtirishdir.

Sulfatlanish reaktsiyasi

Konsentrlangan sulfat kislota va benzolning o'zaro ta'sirini yuvish, reaktsiya haroratini oshirish uchun siz benzosulfonik kislota va suvni olib tashlashingiz mumkin. Ushbu reaksiyadagi benzolning struktura formulasi quyidagicha ko'rinadi:

Reaksiya galogenlash

Benzol bilan o'zaro ta'sir qiluvchi katalizator ishtirokida brom yoki xrom. Xiyoma galogenli hosilalarga ega. Va nitratsiya reaktsiyasining o'qi konsentrlangan nitrat kislotaning g'alabalariga bog'liq. Reaksiyaning yakuniy natijasi azotning yarmi:

Qo'shimcha yordam uchun biz vibuxovning nutqini olib tashlaymiz - TNT yoki trinitotoluen. Benzol tananing asosi ekanligini kam odam biladi. Benzol halqasiga asoslangan boshqa ko'plab nitrospoluklar ham vibuxov nutqi kabi vikoristan bo'lishi mumkin.

Benzolning elektron formulasi

Benzol halqasining standart formulasi ichki benzolni to'liq aks ettirmaydi. Shunga ko'ra, benzol uchta mahalliylashtirilgan p-bog'larning onasi uchun javobgardir, teri esa ikkita uglerod atomi bilan o'zaro ta'sir qilish uchun javobgardir. Ale, isbot sifatida, benzolda muhim subordinatsion bog'lar yo'q. Benzolning molekulyar formulasi benzol halqasida aloqalar mavjudligiga imkon beradi. Ularning terisi 0,140 nm ga yaqin bo'lishi mumkin, bu standart bog'lanishning o'rtacha qiymati (0,154 nm) va to'xtatilgan etilen aloqasi (0,134 nm) o'rtasidagi oraliq qiymatdir. Quyidagi havolalarda tasvirlangan benzolning tuzilish formulasi to'liq emas. Benzolning yanada ishonchli va ahamiyatsiz modeli, chunki u quyidagi kichik rasmda ko'rsatilgan.

Benzol halqasi atomlarining terisi sp 2 -gibridlanish stantsiyasida joylashgan. Uch valentlik elektronning sigma-bog'lanishlarini qabul qilish bo'yicha Vín vitray. Qi elektronlari uglevoddagi ikkita o'z joniga qasd qiluvchi atomni va suvdagi bitta atomni bo'g'adi. Elektronlar yordamida va C-C, H-H bog'lari bir xil tekislikda.

To'rtinchi valentlik elektron benzol halqasi tekisligiga perpendikulyar ravishda yoyilgan hajmli og'irlik shaklida tuman hosil qiladi. Bunday elektron qorong'ulikning terisi benzol halqasi maydonida va to'g'ridan-to'g'ri uning ostida ikkita suidnyh uglerod atomining qorong'iligidan kesishadi.

Nutqning qorong'u p-elektron chiziqlarining qalinligi uglerodli aloqalar bilan bizning oramizda teng ravishda bo'linadi. Shunday qilib, yagona Kiltsev elektron tuman o'rnatiladi. Global kimyoda bunday tuzilma aromatik elektron sextet nomini oldi.

Benzoldagi ichki bog'larning ekvivalentligi

Oltita kosaning barcha yuzlarining tengligi aromatik aloqalarning jonliligi bilan izohlanadi, ular benzolning mavjudligi kabi xarakterli kimyoviy va jismoniy kuchni aks ettiradi. P-elektron xromning teng taqsimlanishi va barcha ichki bog'lanishlarning tengligi formulasi quyida ko'rsatilgan.

Ko'rib turganingizdek, chizilgan yagona va podvynyh guruchni almashtirish, qoziqning ko'rinishida ichki tuzilmani tasvirlaydi.

Benzolning ichki tuzilishining mohiyati uglevodlarning ichki va tsiklik tabiatini tushunish va amaliy zastosuvanya tsikh nutqlari imkoniyatlarini kengaytirish kalitini beradi.

Uglevodlardagi aromatik- molekulalarida benzol halqasi bo'lgan suvning yarmi ko'mir. Aromatik uglevodlarning eng muhim vakillari benzol va homologlardir - benzol molekulasidagi bir yoki bir nechta suv atomlarining uglevod miqdori ortig'i bilan almashinishi natijasida hosil bo'lgan mahsulotlar.

Budov benzol molekulasi

Persha aromatik yarmi - benzol - bula vydkrita 1825 yilda. M. Faraday. Birinchi molekulyar formula kiritildi - Z 6 H 6. chegara uglevod omboridan omborni ko'prik qilish uchun, ugleroddagi atomlarning bir xil sonini qoplash uchun - geksan (Z 6 H 14) bilan, siz benzolni eslay olasiz. suvdagi eng yuqori atomlar tomonidan kamroq olib tashlanishi mumkin. Ko'rinib turibdiki, uglevod molekulasidagi suvdagi atomlar sonining o'zgarishi bir nechta bog'lanish va tsikllarning paydo bo'lishiga olib keladi. 1865 p. F. Kekule siklogeksantrien - 1, 3, 5 sifatida yogo struktura formulasini taklif qildi.

Bunday martabada, ko'rsatadigan molekula Kekule formulalari rishtalardan qasos olish uchun, demak, benzol mavjud bo'lmagan xarakterning onasi uchun aybdor, shuning uchun reaktsiyalarga kirishish oson: gidrogenatsiya, bromovan, hidratsiya va boshqalar.

Biroq, bu raqamli tajribalar shuni ko'rsatdiki, benzol faqat og'ir muhitda (yuqori harorat va yorug'lik tufayli) reaksiyaga kirishadi va oksidlanishga barqaror. Yangi almashtirish reaktsiyasining eng xarakterlisi, xuddi shunday, benzol qo'shni uglevodlarga yaqinroqdir.

Mos kelmaslikni tushuntirishga harakat qilib, benzol tuzilishining turli xil variantlariga ko'plab dalillar keltirildi. Benzol molekulasining qolgan qismi uning eritmasining asetilen bilan reaksiyasi bilan tasdiqlangan. Aslida, ko'mir bir-biriga teng bo'lgan benzoldagi ko'mirli bo'g'inlardir, bu quvvat bitta yoki bo'ysunuvchi bo'g'inlarning kuchiga o'xshamaydi.

Hozirgi vaqtda benzol Kekule formulasi bilan yoki oltita bo'lak bilan belgilanadi, unda kolo tasvirlangan.

Xo'sh, nega benzolning tuzilishi juda o'ziga xos? Oldingi hisobotlar va rosrakxunkivlar ma'lumotlari asosida stansiyada barcha oltita uglerod atomi perebuvayut qilinganlar haqida visnovkalar qilingan. sp 2 -gibridlanish va bir tekislikda yotish. Gibridlanmagan p-kichik zvenolarni hosil qiluvchi uglerod atomlarining orbitallari (Kekule formulasi), halqa tekisligiga perpendikulyar va birga parallel.

Hidi bir-biri bilan kesishib, yagona p-tizimni tashkil qiladi. Ushbu tartibda chizilgan subvariant bog'lanishlar tizimi, Kekule formulasining tasvirlari, o'zaro kesishgan hodisalarning tsiklik tizimi - bog'lanishlar. Tizim benzol halqasining yon tomonlarida joylashgan elektron ekranlashning ikkita toroidal (donutga o'xshash) mintaqasidan iborat. Demak, benzolning markazida qoziqli (p-tizim) muntazam olti bo'lak ko'rinishidagi tasviri mantiqiyroq, pastroq siklogeksatrien-1,3,5 ko'rinishida.

Amerikalik olim L. Pauling elektron bo'shliq ostida ajratilgan va asta-sekin biriga o'tadigan ikkita chegara tuzilmasini ko'rganda benzolni ikki strukturaning o'rtasiga qo'yib, ikkitasini o'rtacha qilib qo'yishni taklif qildi. tuzilmalar.

Dani vimir dozhin zv'yazkív pídtverdzhuyut tsí pripuschennya. Ko'rinib turibdiki, benzoldagi barcha 3-3 bog'lar bir xil bosimga ega (0,139 nm). Hidi bitta C-W liniyalari uchun qisqa (0,154 nm) va pastki qavatlar uchun uzun (0,132 nm).

Ísnuyut ham spoluki, yaky m_stya kilka tsiklíchnyh tuzilmalari molekulalari.

Izomeriya va nomenklatura

Benzolning gomologlari uchun bu xarakterlidir Bir qator shafoatchilarning pozitsiyasining izomeriyasi. Benzolning eng oddiy gomologi toluol (metilbenzol) bunday izomerlarga ega emas; Ba'zi izomerlarni ko'rib chiqishda vakilliklarning ilg'or gomologi:

Kichik o'rnini bosuvchi aromatik uglevodlar nomining asosi so'zdir benzol. Aromatik halqadagi atomlar eng qadimgi shafoatchidan boshlab eng kichigigacha raqamlangan:

Eski nomenklatura uchun 2 va 6-bandlar deyiladi orto pozitsiyalari, 4 - juft-, va 3 va 5 - metapozitsiyalar.

Jismoniy kuch
Benzol va yoga eng zaharli ongdagi eng oddiy gomologlar, hatto xarakterli yoqimsiz hid bilan yanada zaharli. Hidlar suv bilan chirigan, lekin yaxshi - organik sotuvchilarda.

Benzolning kimyoviy kuchi

Almashtirish reaksiyalari. Aromatik uglevodlar almashtirish reaksiyasiga kiradi.
1. Bromuvannya. Brom bilan katalizator ishtirokida reaksiyaga kirishganda, bromid ajralib chiqadi (II), benzol halqasidagi suvdagi bitta atom brom atomi bilan almashtirilishi mumkin:

2. Benzol va yoga gomologlarini nitrlash. Aromatik uglevod sulfat kislota ishtirokida nitrat kislota bilan o'zaro ta'sirlashganda (sulfat va nitrat kislotalar yig'indisi azot yig'indisi deb ataladi), suv atomining -NO 2 nitroguruhiga almashtirilishi:

Ushbu reaksiyaga kirib qolgan nitrobenzolni kiritish anilin - nutqni olib tashlaydi, chunki u anilin barvinlarini olib tashlash uchun zastosovuetsya:

Tsya reaktsiyasi rus kimyogari Zinin nomi bilan atalishi mumkin.
Reaktsiya keldi. Aromatik birikmalar kirib, reaksiyaga kirishib, benzol halqasini hosil qilishi mumkin. Kimda siklogeksan va yogo zaharlanadi.
1. hidratsiya. Benzolning katalitik gidrogenlanishi yuqori haroratlarda, alkenlarning kamroq gidrogenlanishida davom etadi:

2. Xlorli vanna. Ultrabinafsha nurlar va erkin radikal bilan yoritilganda reaktsiya:

Benzol gomologlari

yx molekulalarining ombori n H 2 n-6 formulasiga bog'liq. Benzolning eng yaqin gomologlari:

Toluolga hujum qilganingizda, benzol gomologlari izomerlar bo'lishi mumkin. Izomeriyani shafoatchining soni (1, 2) bilan ham, shafoatchining benzol doirasidagi pozitsiyalari bilan ham bog'lash mumkin (2, 3, 4). Z'ednannya umumiy formulasi Z 8 H 10:

Eski nomenklaturaning orqasida, benzol halqasida bir xil shafoatchilarning ikkitasini yaxshi roztashuvannya joriy etish uchun vikorist sifatida, vikorist prefikslari. orto- (qisqartirilgan pro-) - sudidnik atomlar vugleciu da roztashovani himoyachilari, meta-(m-) - bitta uglerod atomi orqali juft— (P-) - Birga qarshi himoyachilar.
Benzolning gomologik qatorining birinchi a'zolari o'ziga xos hidga ega ridinidir. Suv uchun oldinga boring. Ê garnii chakana sotuvchilari.

Reaksiyaga benzolning gomologlari kiradi almashtirish ( bromovannya, nitruvannya). Toluol qizdirilganda permanganat bilan oksidlanadi:

Otrimanny barvnikiv, zahistu roslin, plastmassa, suyuqliklar uchun zasobyv uchun chakana savdo sifatida vikoristovuyutsya benzolning gomologlari.

Benzol M. Faraday 1825 yil London shahar ko'chalarini yoritish uchun g'alaba qozongan engil gaz bilan iste'mol qilingan kondensat taqdiri. Faraday o'tkir hidli bu engil chirigan nutqni "karbüratlangan suv" (karbüratlangan vodorod) deb atadi. Shuni ta'kidlash kerakki, benzol ko'mir va suvning teng qismlaridan hosil bo'ladi.

Descho píznishe, 1834 yilda, Mitcherlix benzoy kislotasining benzol dekarboksillanishini otrimav. Vin olib tashlangan z'ednannya - Z 6 N 6 elementar omborini o'rnatib, yangisiga o'z ismini aytdi - benzin. Biroq, tsíêyu dan Liebíh nomini kutmagan edim. Siz shunday uzoq tovushlardan benzolni xinin va strixnin bilan bir qatorda nomlashga muvaffaq bo'ldingiz. Liebíha haqida o'ylab, men uni yangi yarmi uchun uzoqqa chaqiraman benzol, uning parchalari benzolning ol kuchiga yaqinligini ko'rsatadi (nemischa shaklida ol- moy). Boshqa takliflar ham bor. Faradayning engil gazdan ko'rgan vahiylaridan benzol parchalari, Loran zaproponuvav (1837) yangi nom uchun feno yunoncha "yorug'lik keltiring". Tsya nomi tasdiqlanmagan, ammo bu benzolning monovalent ortiqcha nomiga o'xshaydi - fenil.

Faraday uglevodni ayamadi. Mo'ylov proponovani yomu nomlari nuqsonli bo'lib chiqdi. Liberal "benzol" nomidan siz u erda bo'lmagan gidroksil guruhidan qasos olishingiz mumkinligi aniq. Shunday qilib, juda mítcherlykhívskiy "benzin" funktsional azot guruhidan o'ch olmaydi. Bundan tashqari, turli nomlarning sababi ko'plab kimyogarlarni keltirib chiqardi. Nemis va rus ilmiy adabiyotlarida "benzol" nomi, ingliz va frantsuz tillarida esa "benzol" ( bensen, toluol, ksilen).

Bir qarashda, budovu benzolni o'rnatish unchalik qiyin emasdek tuyuladi. Benzol molekulasi omboridan oldin faqat ikkita element mavjud, oltita uglerod atomi suvning olti atomiga tushadi. Shu vaqtgacha benzolning fizik va kimyoviy kuchi allaqachon ma'lum qilingan. Biroq, bu ish yaxshi o'n yil davom etdi va 1931 yildan kamroq vaqt ichida yakunlandi.

Benzolning tuzilishini ochishdagi eng muhim to'siqlar taniqli nemis kimyogari Kekule tomonidan amalga oshirilgan podolan edi. Hozirgi bilimlar cho'qqisidan, benzol molekulasi tsiklik bo'lgan gipotezaning ahamiyatini tushunish va baholash muhimdir (1865). Biroq, xuddi shu e'tirof, birgalikda qabul qilinganda, benzollarning mono- va disobstitusiyalaridagi izomerlar soniga qarab, Kekulening aniq formulasiga olib keldi. Kekule fikricha, benzol olti a'zoli tsiklik birikma bo'lib, uchta bog'liq bo'g'inlar chizilgan, tobto. siklogeksatrien

Strukturaning o'zi bir yoki bir nechta monosubstitusiyalangan benzol va ikki o'rinbosar benzollarning uchta izomerini ishlatish uchun javob beradi.

Kekule tuzilmasi paydo bo'lgan paytdan boshlab, tanqid boshlandi, afsuski, bunga to'liq loyiq edi. Xushbo'y guruch guruchga xos ekanligi allaqachon o'ylab topilgan - uning asosiy aromatik xususiyati. Benzol uchun Kekule tuzilishi aromatik birikmalarning o'ziga xos xususiyatlarini tushuntirish imkonsiz bo'lib tuyuldi. Bir qator hollarda, u izomerlarning mavjudligini ham tushuntira olmadi, garchi benzol uchun siklogeksatrien formulasi uni tushuntirishga imkon berdi. Shunday qilib, orto-benzol o'rnini bosish ikkita izomerga ega bo'lishi mumkin

prote viyaviti í̈x zírvalsya. Shunisi muhimki, Kekule uchun benzolni siklogeksatrien sifatida maydalangan, qattiq emas, ayirish aloqalari bilan qarash qiyin edi. Shvetsiyadagi o'zgarishlardan keyin I o'qi II va endi benzol o'zini teng miqdorlardan tashkil topgan bi kabi tuzilish kabi tutadi Iі II.

Shuningdek, benzol Kekule ning asosiy tanqisligi uning molekulasidagi benzol halqasining aromatik xususiyatini shu asosda tushuntirishning mumkin emasligidir. Yakbi benzol buv siklogeksatrien, tobto. z'ednannyam uchta pastki havola bilan, vin mav bi:

KMnO 4 ning sovuq suv eritmasi bilan oson oksidlanadi,

Xona haroratida ham brom qo'shing va boshqa elektrokimyoviy qo'shilish reaktsiyalariga osonlik bilan kirishing,

Shvidko xona haroratida nikel borligida suv bilan hidratlanadi,

Reaksiyada benzol alkenlar kabi emas, balki istaksiz kiradi. Va almashtirish reaktsiyasining o'qi yarim aromatik qator uchun yanada xarakterlidir. Bu benzol siklogeksatrien va bo'lishi mumkin emasligi aniq Kekule formulasi benzolning asl tabiatini aks ettirmaydi. Benzol Kekule ning asosiy tanqisligi yangi obligatsiyalarning mavjudligi. Yakby yo'q edi, keyin u hukmronlik ko'rsatish uchun benzol bir iz emas edi, tamanny alkenív. Cim bilan bog'langanda, biz nima uchun har bir kishi uzoqroqda, Kekule formulasini "tugatish" yoki benzol uchun tsiklik budovani olib, vv podvíynyh zvíyazkív shaklini kamaytirishga harakat qilishini tushunamiz. Bunday formulalar III – VII Klaus (1867), Dyuar (1867), Armstrong-Bayer (1887), Tiele (1899) va Ladenburg (1869) tomonidan taklif qilingan.

Ushbu formulalardan biri benzolning barcha kuchlarini tushuntirib bera olmadi. Tse faqat kvant kimyosining rivojlanishi bilan mumkin bo'ldi.

Ko'rinib turibdiki, hozirgi kunga qadar budovu benzol molekulasining ko'rinishi tekis, muntazam olti bo'lakdan iborat bo'lib, u erda joylashgan qandaydir uglerod atomlarining tepasida joylashgan. sp 2-gibrid po'lat. Uchta trigonal gibrid orbitallarning har bir rahuniga oltita uglerod atomining terisi ikkitadan iborat σ -quruq ko'mirdan va yana bitta suvdan bog'lanish. kaput ostida bir xil tekislikda barcha zv'yazki raztashovani 120 birga bir. Gibridlanishdan uchtadan ikkitadan kamroq taqdirni oling R- elektron uglerod atomlari σ - benzol halqasining olti uglerodining terisida chaqishlar bir vaqtning o'zida yana bittadan qoladi R-elektron. Boy o'n yilliklarga cho'zilgan benzolning kashf etilishi tarixidan ma'lumki, uning namoyon bo'lishi. R-Elektron binolar faqat yorug'lik bilan emas, balki birma-bir ustma-ust tushadi π - tovushlar. Ba'zi mebel uchun soyada bo'lishi mumkin R- elektron tarzda, xuddi o'ng qo'l sucidomidan, shuning uchun susidom zlivadan

Shuning uchun biz molekula sifatida bir xil o'qdagi uglerodlar orasida tsiklik bo'lishi mumkin. R- elektronlar bir-biriga parallel. Miyaning qolgan qismi xuddi molekula tekislangandek harakatsiz holatda.

Shu sababli, benzol va uglerod atomlarining molekulalari bir-biriga oddiy bo'lmagan va qaram bog'lar orqali bog'langan. Tsí zv'yazki, hamma narsa uchun svvidshe, síd bíd bídnesti "bir yarim" gacha. Kristalli benzolning rentgen nurlanishini tahlil qilish natijalaridan nimani taxmin qilish mumkinligini taxmin qilish mumkin emas, benzoldagi barcha uglerod-uglerod aloqalari bir xil masofada 0,14 nm, shuningdek, oraliq (0,154 nm) va pastki ko'mir (0,134 nm) bog'lari.

Bu unvonda, joriy ko'rinishlari bilan zgídno benzolning ko'mirlar orasidagi tipik subordinatsion aloqalari yo'q. Otzhe, bunday holatda va keyingi, qo'ng'iroqlar va hushtaklar bilan aqldan ozgan kuchlarni ko'rsating. Aynan o'sha soatda benzol molekulasining sezilarli darajada yo'qligini ortiqcha baholab bo'lmaydi. Oltita uglerodli sikloalkan (sikloheksan) 12 ta suv atomini o'z ichiga oladi, benzol esa jami 6 taga ega. Ko'rinib turibdiki, benzol uchta bog'liq bog' bilan bog'lanishi mumkin va reaksiyalarda o'zini siklotrien kabi tutadi. Aslida, reaktsiyalarning aqli uchun benzol uchta suv molekulasida, halogenlardan ozongacha bo'ladi.

Ushbu soatda ilmiy va texnik adabiyotlar benzolning ikkita grafik tasvirini qo'lga kiritdi

Ulardan biri benzolning mavjud emasligini, aks holda uning aromatikligini tasdiqlaydi.

Budovu benzolni o'ziga xos ustunligi, etakchi darajasi, aromatik xususiyati bilan qanday bog'lash mumkin? Nima uchun benzol o'ziga xos termodinamik barqarorlikni ko'rsatadi?

O'z vaqtida alkenlar osongina suv molekulasini qo'shib, alkanlarga aylanishi mumkinligi ko'rsatilgan. Bu reaktsiya issiqlik ko'rinishidan kelib chiqadi, teri ligamentiga 125,61 kJ ga yaqin va suvning iliq ovozi. Gidrogenlanish issiqligini benzolning termodinamik barqarorligini baholash usuli bilan urishga harakat qilaylik.

Aslida siklogeksen, siklogeksadien va benzol siklogeksanga gidrogenlanadi.

Siklogeksenning gidrogenlanish issiqligi 119,75 kJ ni tashkil qildi. Keyin siklogeksadienning taxminiy qiymati 119,75 x 2 = 239,50 kJ (aslida 231,96 kJ) bo'lishi mumkin. Yakbi benzol mav uchta bog'liq bo'g'inlar (siklogeksatrien Kekule), keyin yangi kichik buti uchun gidroliz issiqligi 119,75 x 3 = 359,25 kJ. Kunning qolgan qismidagi eksperimental ahamiyati ko'zda aniq ko'rinadi. Benzolni gidrogenlashda 208,51 kJ dan kam issiqlik ko'rinadi, bu taxminiy qiymatdan 359,25 - 208,51 = 150,73 kJ ga kam. Tsya energiya jaranglaydi energiya rezonansi. Biroq, benzol gidrogenlanganda, u taxmin qilingan qiymatdan 150,73 kJ kamroq energiya ko'rinadi, ammo bu benzolning o'zi 150,73 kJ kamroq energiya, past faraziy siklogeksatrien ekanligini anglatadi. Ko'rinib turibdiki, benzol siklogeksatrienning onasi bo'la olmaydi. Rezonans energiyasi qiymati bo'yicha benzol molekulasining barqarorligi izolyatsiyalangan simli aloqalarda mavjudligi va seksetga bitta elektron qorong'ilikning ko'rinishi natijasidir. R-elektron.

Nabuvayuchi zavdyaki vygoda vygodov uning yuqori termodinamik barqarorligi, barqarorligini saqlab qolish uchun kimyoviy reaksiyalar jarayonida benzol. Vídomo, scho faqat barqaror holatda benzol halqasining kimyoviy reaktsiyasida tejash uchun amalga oshirilishi mumkin. Bunday imkoniyat faqat almashtirish reaktsiyasi bilan beriladi va ko'pincha aromatik seriyalar o'rnini bosish reaktsiyasiga, quyi aralashmaga ko'proq xosdir. Elektrotrofik qo'shilish reaktsiyalari jarayonida aromatik birikma aromatik bo'lishni to'xtatadi, rezonans energiyasi bilan bir vaqtda vino barqarorligini in'ektsiya qiladi, bu barqarorlikni yaxshilaydi. aromatik spoluchy sabablarga ko'ra, boy katlanmış, past, masalan, alkenler qachon reaktsiya kiriting. Xushbo'y o'simliklar ishtirokida sodir bo'ladigan reaktsiyalarning yana bir o'ziga xos xususiyati - bu murosasizlik zanjiri. Xushbo'y hidlar kelganda reaksiyaga qo'shiladi yoki birdaniga keladi. Qisman gidrogenlash yoki benzol bilan xlorlash mahsulotlarini hisobga olmaslik kerakligini tasdiqlash uchun tse haqida. Agar reaktsiyalar sodir bo'lsa, u holda ular to'liq gidrogenatsiya yoki xlorning yo'qolishi mahsulotlari darhol paydo bo'ladigan tarzda boradi.

Bunday rivojlanish podíy po'yazany z tim, olti scho êdina elektron tuman. R- Benzoldagi elektronika mavjud yoki yo'q, yangi kalit uchun oraliq variantlar.

Uglevodlardagi aromatik (areni)

Aromatik uglevodlar vakillari - benzol C 6 H 6 va gomologlar tsiklik bo'lishi mumkin. hidlar nasichenny yoki nassycheni bíchny lancers emas onalari bo'lishi mumkin. Deyakí s pokhídnih benzol hidni hidlashi mumkin. Shu sababli, ularning tarixiy nomi saqlanib qoldi - uglevodlardagi aromatik. Bugungi kunda kundalik va kimyoviy kuchlar ortida juda ko'p nutqlar bor, yak, aromatik uglevodlarga o'tish mumkin. Benzol aromatik uglevodlarning tipik vakili bo'lib, molekulasi oltita uglerod atomiga ega.

Eksperimental ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, benzol molekulasi atsetilen molekulasi bilan bir xil 92,3% uglerodga ega. Bundan tashqari, benzolning eng oddiy formulasi asetilen bilan bir xil bo'lishi mumkin - CH. Ale, kuniga benzol bug'ining miqdori 39, yoga kuyalarining massasi esa 78 g (2D H = 2‣‣‣39). Agar benzol formulasi haqiqiy bula b CH bo'lsa, unda yoga massasi 78 yil emas, balki buti 13 r aybdor. Keyinchalik, benzol molekulasi olti atom uglerod va olti atom suvdan tashkil topgan (78: 13 = 6) va uning molekulyar formulasi C 6 H b.

Tajribalar shuni ko'rsatdiki, harorat ko'tarilganda va katalizatorlar ishtirokida benzolning teri molekulasiga uchta molekula suv va siklogeksan qo'shiladi. Benzol tsiklik bo'lishi mumkin degan xulosaga kelish kerak. Bu tajriba benzol molekulasining bog'lari teng ekanligini ko'rsatdi.

Hozirgi topilmalarga asoslanib, benzol molekulasi uglerodning teri atomida gibridlangan bitta s- va ikkita p-elektron globulasiga ega. (sp 2 - gibridlanish), va bitta p-elektron bulut gibridlanmagan. Har uch gibridlangan elektron globulalar, ugleroddagi susdnyh atomlarining gibridlangan ranglari va suvdagi atomlarning s-xmarlari bilan bir-biriga yopishib, xuddi bir tekislikda joylashgan kabi uchta s-bog'lanishni o'rnatadi. Uglerodda gibridlangan bo'lmagan p-elektron xrom atomlari tekislikka perpendikulyar roztashovani to'g'ri s-bog'lanadi. Qi g'amgin tezh birma-bir qoplanadi (40-rasm).

Guruch. 40. Budov benzol molekulasi

Benzol molekulasi siklida uchta pastki qatlamli bog'lanish mavjud emas: birinchi uglerod atomining gibridlanmagan p-elektroni gibridlanmagan uglerod bilan ustma-ust tushadi.

Benzol molekulasining elektron kuchi teng bo'linganligi sababli, benzolning to'g'ri tuzilish formulasi o'rtada qoziqli oltita bo'lak shaklida tasvirlangan. Benzolga o'xshash ko'plab aromatik uglevodlar mavjud - benzolning homologlari. Z'ednannya ko'mir va suv, ularning molekulalarida benzol halqasi yoki yadrosi ko'rinadi. aromatik uglevodlar . Bugun g'olib formula I (Fridrich Kekule (1829-1896) 1865) yoki III. Radikal -Z 6 H 5 chaqirilishi qabul qilingan fenil.

Budovning benzol molekulalari - buni ko'rishingiz mumkin. "Budova molekulasi benzol" toifasining tasnifi va o'ziga xos xususiyatlari 2017, 2018 yil.