Właściwości chemiczne

arenów

- Spalanie oraz katalitycznie utlenianie

- Reakcje addycji ,

- Reakcje substytucji,

- Reakcje alifatycznych pochodnych benzenu,

- Reakcje substytucji w pierścieniu

aromatycznym –
halogenowanie, nitrowanie, sulfonowanie

benzenu

Reakcje spalania i

utleniania

• Spalanie w powietrzu atmosferycznym

– benzen spala

się żółto-pomarańczowym,

silnie kopcącym

płomieniem

– spalanie niecałkowite:

• 2C

6

H

6

+ 3O

2

 12C + 6H

2

O

• Benzen trudno ulega utlenieniu katalitycznemu

(KMnO

4

)

, natomiast

jego homologi znacznie łatwiej

: -

utlenienie metylobenzenu (toluenu)

CH

3

COOH

C C

HC CH HC CH
+ 3[O]  +

H

2

O

HC CH HC CH

CH CH

• Metylo

benzen (toluen)

Kwas benzoesowy

(

benzeno

karboksylowy)

Reakcje

addycji

na

pierścieniu benzenowym

• Reakcje addycji

– zachodzą trudno, pod

wpływem

uv

ulegają halogenowaniu

(

rodnikowe przyłączenie

) , pod wpływem

katalizatorów

r. uwodornienia

(hydrogenacji)

CH

1

CH

Cl

HC CH

6

Cl

HC

2

CH

Cl

+

3Cl

2

uv/T

HC CH

5

Cl

HC

3

CH

Cl

CH

4

CH

Cl

• benzen

1,2,3,4,5,6-

heksa

chloro

cyklo

heksan

• C

6

H

6

+ 3H

2

Ni

C

6

H

12

(

cyklo

heksan)

Reakcje

substytucji

(podstawienia)

alifatycznych pochodnych

benzenu

• Chlorowanie

metylo

benzenu (toluenu) w obecności

uv

–

substytucja

zachodzi na grupie

alifatycznej, -

C

6

H

5

grupa fenylowa (fenyl):

•

CH

3

+

Cl

2

uv

CH

2

– Cl +

H

Cl

| |
C

6

H

5

C

6

H

5

metylo

benzen (toluen)

chloro

fenylo

metan

• Bromowanie

etylo

benzenu w obecności

uv

–

substytucja

zachodzi

na grupie

alifatycznej

zgodnie z

regułą Zajcewa

• CH

2

– CH

3

+

Br

2

uv

1

CH

Br

–

2

CH

3

+

H

Br

oraz

2

CH

2

–

1

CH

2

-

Br

| |

|

C

6

H

5

C

6

H

5

C

6

H

5

etylo

benzen

1

-

brmo

-

1

-fenylo

etan

1

-

bromo

-

2

-fenylo

etan

Polimeryzacja

fenylo

alk

enów

• Polimeryzacja

fenylo

etenu

(

styrenu

) – w

przypadku gdy boczny łańcuch

pochodnej

benzenu

zawiera

wiązanie podwójne

, to

związki te ulegają, tak jak alkeny, reakcji

addycji

oraz

polimeryzacji

• n

CH = CH

2



CH – CH

2

n

| |
C

6

H

5

C

6

H

5

• styren

(fenylo

eten

)

poli

styren

(

poli

fenylo

eten

)

• Spieniony propanem i sprasowany

polistyren to styropian, który stosowany jest
w budownictwie do termoizolacji,
w przemyśle spożywczym do produkcji
opakowań.

Substytucja elektrofilowa

w pierścieniu benzenowym

• Cząsteczki alkanów ulegają reakcji

substytucji rodnikowej

, natomiast w

przypadku związków aromatycznych

zachodzi

substytucja elektrofilowa.

• Zdelokalizowany sekstet elektronowy

w

pierścieniu aromatycznym (

ruchliwe

eletrony π

) oddziaływuje na

drobiny

poszukujące elektronów (elektrofile

), do

tych drobin należą

kationy

i

cząsteczki

silnie spolaryzowane

(

substraty

elektrofilowe

),

• Elektrofile

biegunem dodatnim dipola

atakują

elektrony π

w pierścieniu

aromatycznym.

Substytucja elektrofilowa

w pierścieniu benzenowym

cd

• Chlorowanie

benzenu (

Cl

2

)

• C

6

H

5

– H +

Cl - Cl

FeCl

3

/opiłki Fe

C

6

H

5

–

Cl

+ H

Cl

• benzen

chloro

benzen

• Nitrowanie

benzenu

(HNO

3

+

H

2

SO

4

)

• C

6

H

5

– H

+

HO – NO

2

H

2

SO

4

C

6

H

5

–

NO

2

+ H

2

O

• benzen

nitro

benzen

• Sulfonowanie

benzenu

(H

2

SO

4

)

• C

6

H

5

– H +

HO - SO

3

H

C

6

H

5

–

SO

3

H

+ H

2

O

• benzen kwas

benzeno

sulfonowy

•

Uwaga: - mechanizm substytucji elektrofilowej będzie przedmiotem

odrębnej prezentacji