1,2 дәріс Органикалық заттар және олардың жіктелуі


АРОМАТТЫ КӨМІРСУТЕКТЕР (АРЕНДЕР)



жүктеу 1.83 Mb.
бет9/13
Дата26.10.2017
өлшемі1.83 Mb.
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   13

АРОМАТТЫ КӨМІРСУТЕКТЕР (АРЕНДЕР)
Бензолдың жалпы формуласы. Гомологтық қатары.

Изомериясы және номенклатурасы (аталуы)
Ароматты көмірсутектер (арендер) деп – молекуласында циклогексатриендік цикл бар, физикалық және химиялық қасиеттерімен ерекшеленетін көмірсутектерді атайды. Ароматты қосылыстардың барлығына циклдік құрылыс және жоғары қанықпаушылық тән. Жалпы формуласы: СnH2n-6. Ароматты көмірсутектердің қарапайым өкілі - бензол- С6Н6. Бензол молекуласында көміртек пен сутек атомдары бір жазықтықтың бойында орналасқан. Көміртек атомдар арасындағы барлық байланыстардың ұзындығы бірдей - 1,4 А0, байланыстар арасындағы бұрыш 1200 тең болады. Бензол молекуласы С6Н6. Бензолдың қарапайым моноорынбасқан туындыларын атау үшін, «бензол» деген сөздің алдында орынбасарды атайды.





метилбензол

этилбензол



винилбензол (стирол)

Бензолдың кейбір орынбасарлы туындыларын тривиалдық атаулармен атайды. Мысалы: метилбензол - толуол С6Н5СН3; аминобензол - анилин С6Н5NH2, винилбензол стирол С6Н5С2Н3



Екі орынбасарлы бензолдар. Бензол сақинасында екі орынбасар болса, оларды атағанда, орынбасардың тұрған орнын да көрсету қажет. Үш мүмкін изомерлерді орто- мета-, пара- (қысқаша о-, м-, n-) деп белгілейді.

Егер екі орынбасар көрші көміртегі атомдарында қатар орналасса, ондай изомерді орто- о-изомер дейді.

Егер орынбасар бір көміртегі атомынан кейін орналасса, ондай изомерді мета- м-изомер дейді.

Егер орныбасар екі көміртегі атомынан кейін орналасса, ондай изомерді пара- n-изомер дейді.




Химиялық қасиеттері
Барлық ароматты көмірсутектер орынбасу реакциясына бейімді, ал қосып алу реакциясына өте қиын түседі. Арендер галогендеу, нитрлеу, сульфирлеу реакцияларына, ал гомологтары тотығу реакциясына қатысады. Бензол сақинасында π-электрон бұлттары бір келкі таралғандықтан нуклеофильдік реакциялар қиын, ал электрофильдік орынбасу реакциялары оңай жүреді.

1. Нитрлеу реакциясын жүргізу үшін, концентрлі азот пен күкірт қышқылдарының қоспасын алады. Бұл нитрлейтін агент нитроний ионын NO2+ береді.
НО – NO2 + 2H2SO4 ↔ NO2+ + H3O+ + 2HSO4-
Электрофильдік орын басу реакциясы екі сатыда жүреді. Алдымен электрофильдік топ бензол сақинасының π- орбитальдарын шабуылдап, π- комплекс түзеді. Екінші сатыда π- комплекс, тұрақсыз σ- комплекске өтеді. Содан кейін пайда болған тұрақсыз карбокатионнан протон бөлініп, нитробензол түзіледі.


2. Галогендеу реакциясы. Бензол және оның гамологтары хлорланады, бромданады, иодталады. Реакция жүру үшін галогенді полярлайтын катализатор қажет: темір немесе алюминий галогенидтері.

3. Сульфирлеу реакциясы (күкірт қышқылын қосу):

бензолсульфоқышқыл


4. Алкилдеу реакциясы. Бензол сақинасына алкил тобын енгізу үшін бензолды галогеналкандармен әрекеттестіреді.

этилбензол

Реакция тек катализатор қатысында жүреді. Катализатор ретінде алюминий хлориді немесе темір (III) бромиді қолданылады. Бұл катализатордың тиімділігін бірінші рет Фридель мен Дж. Крафтс ашқандықтан, мұндай реакцияларды Фридель-Крафтс реакциялары деп атайды.

5.Фридель – Крафтс реакциясы бойынша ацилирлеу - молекулаға ацил тобын енгізу. Ацилирлеу процесін Льюис қышқылы қатысында карбон қышқылдарының галогенангидридтерімен жүргізеді.


6.Тотығу реакциясы.Қалыпты жағдайда мына тотықтырғыштар - азот қышқылы, хром қоспасы, калий перманганаты, сутегі пероксиді – бензолға әсер етпейді.Тек жоғары температурада, ванадий (V) оксиді қатысында бензол ауамен малеин ангидридіне дейін тотығады.

малеин ангидриді


Бензол гомологтарын катализатор (КМnO4, К2Сr2О7) қатысында тотықтырса, ароматты қышқылға айналады.

пропилбензол бензой қышқылы


Бензол молекуласы озонды қосып алып, алдымен триозонид түзеді, ол су әсерінен бұзылып, глиоксаль-диальдегид түзеді, сосын дикарбон қышқылы түзіледі.

.

глиоксаль қымыздық қышқылы

Бензол сақинасындағы бағытталу ережесі
Бензол сақинасындағы барлық көміртегі атомдары бір - бірімен тең, сондықтан электрофильді агенттер сақинадағы кез келген көміртегі атомын шабуылдайды. Егер бензол сақинасында бір орынбасар болса, онда келесі жаңа орынбасар белгілі орынға ие болады. Бензол қатарындағы көмірсутектердің электрофильдік орын басу реакциялары орынбасардың химиялық табиғаты және бағыттаушы қабілеті бойынша екі топқа бөлінеді.

1. о-, n- бағыттаушы орынбасарлар бірінші текті орынбасарлар (ориентанттар) деп аталады. Олар электрон беруге (электрондонорлар) бейім топтар: алкил ( -СН3, -СН2R), галогендер жатады, тағы - ОН, -NH2, - NHR, - NR2, -ОН, OR, - NHCOR, -OCOR, -SH.

2. м- бағыттаушы орынбасарлар екінші текті орынбасарлар (ориентанттар) деп аталады. Олар электрон қабылдауға (электрон акцепторлы) бейім топтар: – CF3, - NO2, - SO3H, - COOH, - CN, -COR, -COOR, -CCl3 жатады.

Мысалы: толуолды нитрлеу реакциясын қарастырайық. Толуолда метил тобы бар, ол бірінші текті орынбасарға жатады. Метил тобы электрон бұлттарын сақинадағы көміртегіне ығыстырып индуктивтік эффект көрсетеді. Сондықтан о- және n- орындарында электрон тығыздығы өсіп, сол жерде орын басу реакциясы жүреді.


Ал екінші текті орынбасарлар, керісінше сақинадағы көміртегі атомдарының электрон бұлттарын өзіне тартып қосарлану (мезомерлік) эффект көрсетеді. Сондықтан м- орында электрон тығыздығы өсіп, осы жерде орынбасу реакциясы жүреді.



Өзін-өзі тексеру сұрақтары
1. Изомерия, номенклатура, мысалдар.

2. Алу, химиялық қасиеттері.

3. Бензол, қасиеттері.

4. Мына қосылыстардың структуралық формуласын жазу керек: м-нитротолуол; м-динитробензол; о-бромфенол; 2,6-дибром-4-хлортолуол; о-хлоранилин.

5. 7,2 г бензоат натрий 600 мл 0,5М натрий гидроксиді ерітіндісімен әрекеттескенде неше грамм бензол түзіледі? Жауабы: 3,9г.

12 Зертханалық сабақтың тақырыбы



Бензол және оның гомологтарының қасиеттерін зерттеу
Жұмыстың мақсаты: Бензол және толуолды мысал ретінде алып, ароматты көмірсутектердің химиялық қасиеттерімен танысу

Реактивтер мен жабдықтар: Бензол, толуол, бром суы, калий перманганатының ерітіндісі, 10% күкірт қышқылы, пробиркалар .

1-тәжірибе. Бензол гомологтарын бромдау

Жұмыс барысы: Пробиркаға 5 тамшы толуол құйып, үстіне 5 тамшы бром суын қосыңыздар. Реакция бірден жүрмейді, пробирканы шайқап, аздап қыздырыңыздар. Бром суы түссізденеді.Осы тәжірибені бензолмен де жүргізіңдер, реакция жүре ме?

2-тәжірибе: Ароматты көмірсутек молекуласындағы бүйір тізбектің тотығуы.

Жұмыс барысы: Екі пробирка алып, екеуіне 5- тамшы калий перманганатының ерітіндісін және 5-тамшы күкірт қышқылының ерітіндісін құйындар. Бірінші пробиркаға бір тамшы бензол, екінші пробиркаға бір тамшы толуол тамызыңыздар. Екі пробирканы ақырындап қайнағанша қыздырыңдар.
Өзін-өзі бақылауға және зертханалық жұмыстарды қорғауға арналған сұрақтар:

1. Қалыпты жағдайда бүйір тізбектегі сутегінің орнын бром басатын орынбасу реакциясының теңдеуін жазыңдар.

2. Неліктен бензол гомологтары орынбасу реакциясына жеңіл түседі?

3. Екі пробиркада түстерінде өзгеріс бар ма? Неліктен? (2-тәжірибедегі)

4. Неліктен толуол тотығады, ал бензол тотықпайды?

5.Толуолдың бүйір тізбегінің тотығу реакциясы теңдеуін жазындар. Реакция өнімі бензой қышқылы болатынын ескеріндер. С6Н5 – СООН бензой қышқылы

6. Бензол және оның гомологтарының тотықтырғыштарға әсері туралы түйін жасаңыздар.
Ароматты көмірсутектер тақырыбына есептер мен жаттығулар
1. Изомерия және номенклатура

1.1. а) триметилбензол; б) тетраметилбензол; в) метилдиэтилбензол қосылыстары изомерлерінің структурасын жазып, атау керек.

1.2. Ароматты көмірсутектерді көрсетіңдер С2Н4; С2Н2; С6Н6; С2Н6; С6Н4(СН3)2; С6Н5СН3? Аттарын жазу керек.

1.3. С8Н10 изомерлердің структуралық формуласын жазып, аттарын атау керек.

1.4. Барлық изомерлерінің С7Н7Сl формуласын жазып, аттарын атау керек.
2. Химиялық қасиеттері

2.1. Бензол үшін реакция теңдеулерін (бір ғана алмасу болған туындылар түзілу керек); а) сульфирлеу; б) нитрлеу; в) бромдау; г) хлорлау жазып реакциялардың жүру жағдайларын көрсетіңдер. Түзілген қосылыстарды атау керек.

2.2. Толуолды бромдау реакциясының теңдеуін (монобромалмасқан қосылыс түзілген) а) катализаторсыз, қыздырып; б) катализатор ретінде темір не алюминий алып, жазыңдар. Алынған заттары атаңдар.

2.3. Бензолға қосылу реакцияларының теңдеулерін: 2) бромның үш молекуласының қосылуын; б) хлордың үш молекуласының қосылуын; в) толық гидрленуінің, жазу керек. Бұл реакциялар жүруінің жағдайларын көрсетіп, алынған заттарды атау керек.

2.4. Мына қосылыстардың қайсылары бромды оңай түссіздендіреді және қайсылары түссіздендірмейді: а) фенилэтилен (стирол) б) этилбензол; в) n-толуилацетилен; г) n-метилэтилбензол; д) 1-фенил-2-бутен? Бромның сәйкесінше қосылу реакцияларының теңдеулерін жазу керек. Түзілген галогентуындыларды атаңдар.

2.5. Тотығу реакцияларының теңдеулерін (бүйірдегі тізбектердің толық тотығуының) а) толуолдың; б) изопропилбензолдың; в) n-метилизопропилбензолдың, жазу керек. Тотығу реакцияларының өнімдері ?

2.6. С9Н10 ароматты көмірсутек бром ерітіндісін оңай түссіздендіреді, бұл жағдайда тек бір бром молекуласын қосып алады, ал ол қосылысты С9Н10 тотықтырғанда қышқыл түзіледі. Қосылыстың формуласын жазып, жүрген реакциялар теңдеулерін жазу керек.

2.7. Екі ароматты көмірсутек С10Н10 бром ерітіндісін оңай түссіздендіреді, екеуі де бромның екі молекуласын қосып ала алады. Егер олар сутегінің екі молекуласын қосып алса, п-диэтилбензолға айналады. Осы көмірсутектердің бірі [Cu(NH3)2]Cl қосылысымен тұнба береді. Реакция теңдеулерін жазу керек, екі көмірсутектің де формуласын көрсету қажет.

2.8. Мына өзгерістерді жүзеге асыратын реакциялар теңдеулерін жазу керек:

а) С2Н6 →С2Н2 → С6Н6 → С6Н12

б) СаС2 → С2Н2 → С6Н6 →С6Н5NO2

в) С→СаС2 → С2Н2 → С6Н6 →С6Н5Cl6

2.9. 67,2 л ацетиленнен (қ.ж.) а) шығымы теориялыққа тең; б) шығымы 25% болса, неше грамм бензол алынады?

2.10. 117 г бензол 280 г броммен әрекеттескенде 157 г бромбензол түзілсе, ол теориялық шығымның неше пайызын құрайды?


3. Бензол қатарының көмірсутектерін алу әдістері

3.1.Бензол қатарының көмірсутектерін каталитикалық дегидрлеу арқылы а) циклогександы; б) циклогексенді; в) 1,4-диметилциклогександы, алу керек. Алынған заттарды атау керек.

3.2. Метилацетиленді полимерлегенде қандай зат алынады?

3.3. Вюрца-Фиттиг әдісін пайдаланып мына ароматты көмірсутектерді алу керек: а) этилбензолды; б) изопропилбензолды; в) 2-метил-2-фенилбутанды. Әр жағдайда қандай қосымша өнімдер түзіледі? Реакция теңдеулерін жазу керек.

3.4. Фридель-Крафтс әдісі арқылы бензолды алкилдеу арқылы мына көмірсутектерді алу керек: а) пропилбензолды; б) вторбутилбензолды; в) изобутилбензолды. Реакциялардың жүру жағдайларын көрсету керек.

3.5. Каталитикалық дегидрлеу арқылы а) изопропилбензолды; б) этилбензолды (сутегінің бір молекуласын алып) жүретін реакциялар теңдеулерін жазу керек, алынған заттарды атаңдар.

3.6. 1 т гексахлоран (гексахлорбензол) алу үшін қанша циклогексан және хлор (массалары бойынша) алу керек? Гексахлоранның структуралық формуласын жазып, ондағы хлордың пайызды мөлшерін көрсету керек.

3.7. Полистиролдың макромолекуласын алу реакциясының теңдеуін жазу керек.

3.8. Стиролдың бутадиенмен сополимеризация реакциясының теңдеуін жазу керек. Алынған қосылыстың негізі қолданылу саласы.

3.9. Дивинилстирол каучугін алу үшін қандай қатынаста (масса бойынша) дивинил мен стиролды алу керек?

3.10. Полистирол деген не? Оның қандай қасиеттері бар және қай жерде қолданылады?

3.11.Тығыздығы 0,88 г/мл 22,17 мл бензолдан бромбензол алынғанда бөлінген газды 4,48 л изобутиленмен әрекеттестірген. Қандай заттар түзілді және олардың массасы қанша, егер бромбензол шығымы теориялықпен салыстырғанда 80% болса, изобутиленмен реакция 100% жүрсе.


ФЕНОЛДАР

Изомериясы. Номенклатурасы
Фенолдар деп бензол сақинасындағы сутегінің біреуі немесе бірнешеуі гидроксил тобымен алмасқан қосылыстарды айтады.

Құрамындағы гидроксил тобының санына қарай бір - С6Н5ОН, екі С6Н4(ОН)2 үш С6Н3(ОН)3 атомды фенолдар болып бөлінеді.


Бір атомды фенолдар






Екі атомды фенолдар


Үш атомды фенолдар


Бір атомды фенолдардың ішіндегі ең қарапайымы – фенол - С6Н5ОН. Гидроксил тобының электрондарының сақинаға ығысуына байланысты, фенол әлсіз қышқылдық қасиет көрсетеді.
Алу әдістері

1.Фенолдың табиғи көздері. Таскөмірлі шайырды құрғақтай айдау арқылы фенол алынады.

2. Бензолдың галогентуындыларын катализатор қатысында сілтілермен қыздырып:

3.Сульфоқышқылдардың натрий тұздарын сілтілермен балқытып:




Бензолсульфоқышқылы

Бензолсульфоқышқылдың натрий тұзы

Натрий феноляты

Фенол


4.диазоний тұздарының айрылуы:

5. Кумолдың тотығуы (кумолды әдіс). Фенолды алудың негізгі өндірістік әдісі:


Химиялық қасиеттері
1. Фенолдар сілтілермен әрекеттесіп, феноляттар түзеді.
С6Н5ОН + NaOH → C6H5ONa + H2O

натрий феноляты


2. Нитрлеу реакциясы. Фенолдар нитрлеу реакциясына жеңіл түседі. Бөлме температурасында фенолды сұйытылған азот қышқылымен нитрлейді.


Егер фенолды концентрлі азот қышқылымен әрекеттестірсе, пикрин қышқылы (үш нитрофенол) түзіледі.

пикрин қышқылы



3. Жай және күрделі эфирлер түзу. Феноляттарды галогенарендермен әрекеттестіргенде ароматты жай эфирлер түзіледі, ал феноляттарды галогенангидридтермен не карбон қышқылдарының ангидридтерімен әрекеттестіргенде күрделі эфирлер түзіледі.




4.Сульфирлеу. Бұл процесс жеңіл (оңай) жүреді және температураға байланысты о- не n-изомерлер түзіледі.

5. Алкилирлеу және ацилирлеу - Фридель-Крафтс реакциялары жағдайларында жүргізеді.



6. Тотықсыздану реакциясы. Фенолды катализатор қатысында гидрлеу (тотықсыздандыру) нәтижесінде циклогексанол түзіледі.

Өзін-өзі тексеру сұрақтары
1. Изомерия,номенклатура, мысалдар келтіру керек.

2. Физикалық, химиялық қасиеттері.

3. Алу, қолданылуы.

4. Мына қосылыстардың структуралық формулаларын келтіру керек: 3-пентен-2-ол; 2-хлор-1-пропанол; 3-метил-3-пентанол;

5. Егер бір негізді спирт құрамында 60% көміртегі болса, оның формуласы қандай болады?

6. Мына реакциялар теңдеулерін жазу керек: 1-бромбутаннан 1-бутанол алу; 2-бутеннен 2-бутанол алу; толуолдан бензил спиртін алу.


13 Зертханалық сабақтың тақырыбы

Бір атомды фенолдың қосылыстарын алу және қасиеттерін зерттеу
Жұмыстың мақсаты: фенолдың қосылыстарын алу, фенолдың қасиеттерін зерттеу

Реактивтер: 5 % фенол ерітіндісі, 5 % м-крезол ерітіндісі, 5 % п-крезол ерітіндісі, 5% темір (3) хлорид ерітіндісі, бромды су, 5% натрий нитриті, коцентрлі күкірт қышқылы, 2 н. натрий гидроксиді ерітіндісі, 2 н. натрий карбонаты, 2 н. күкірт қышқылы, 2н.натрий гидрокарбонаты, гидрохинон, пирокатехин, 10% темір (3)хлориді ерітіндісі, пирогаллол.

Құрал-жабдық: пипетка, пробирка, газ шығарғыш түтігі бар тығын, химиялық стакандар

1-тәжірибе. Фенолдардың қасиеттерін зерттеу

Реактивтер мен жабдықтар: Пробиркалар, спирт шамы, 1% фенол ерітіндісі, концентрлі НNO3, 10% NaOH ерітіндісі, 1% ҒеСl3 ерітіндісі, 10% HCl ерітіндісі, кристалдық фенол.

а) Натрий фенолятын алу

Жұмыс барысы: Аздаған кристалдық фенолды 10% NaJ(NaOH ерітіндісінде) ерітеді. Натрий феноляты алынады. Оған 10% HCl ерітіндісінің 1 мл қосады. Ерітінді майланады, ол бос күйінде фенол түзілгенін көрсетеді.

Ерітіндінің сыртқы түрі қалай өзгереді? Неліктен ерітінді түссізденеді? Фенол мен сілті арасындағы реакция теңдеуін жазыңдар.Фенол мен бір атомды спирттің сілтіге қатынасы арасындағы қандай айырмашылық бар?



ә) Фенолды нитрлеу реакциясы

1 мл концентрлі азот қышқылына 1 мл фенол ерітіндісін қосады және абайлап спирт шамымен қайнағанша қыздырады. Салқындатқаннан кейін пикрин қышқылының сары кристалдары түскенін бақылайды.

1. Реакция механизмін түсіндіріндер.

2. Реакция теңдеуін жазыңыздар.



б) Фенолға темір хлоридінің сапалық реакция. Пробиркаға 1 мл фенол ерітіндісін және 1 тамшы темір(ІІІ) хлоридінің ерітіндісін қосады.( фенол-күлгін, м-крезол -қызыл-күлгін ,п-крезол- қою көк түс береді). Реакция нәтижесінде не байқалады? Абайла! Фенол тері күйдіргіш зат

2-Тәжірибе. Азотты қышқылмен фенолдың реакциясы

Пробиркаға 0,5 концентірлі күкірт қышқылы және 2-3 тамшы фенол ерітіндісін қосады. Алынған түссіз ерітіндіге тамшылап натрий нитритын қосады. Түс пайда болады. Сұйытылған қышқылда-ашық қызыл түс,сілтіде-жасыл-көк түс пайда болады. Реакция теңдеуін жазыңдар.



3-Тәжірибе. Фенолят түзілуі мен ыдырауы

а) 0,1-0,3 г фенолға 1-2 мл натрий гидроксидін қосады.Біртіндеп фенол ериді.Қоспаны қыздырады. Суытылған ерітіндіге сұйытылған күкірт қышқылын қосады. Ол лайланады. Натрий фенолятының түзілу реакциясын жазыңдар.

б ) Екі пробиркаға 0,1-0,3 г фенол салып бірінші пробиркаға 1-2 мл натрий карбонатын, ал екінші пробиркаға натрий гидрокарбонатын құяды. Екі пробиркада да фенолдың еруі мен біртекті сұйықтықтың түзілуі байқала ма? Фенолдың натрий карбонтымен реакциясы теңдеуін жазыңдар. Фенол сілтімен және натрий карбонатымен әрекеттескенде қандай қасиет көрсетеді?.

4-Тәжірибе. Фенолды бромдау

Пробиркаға 1 мл сусыз фенол ерітіндісін салып, шайқай отыра тамшылап бромды су құяды. Ерітінді түссізденіп, ақ тұнба түзіледі. Бромды суды артық қосқан кезде тұнба сары түске айналады. Теңдеуді жазыңдар: фенолды бромдау және оның механизмін қарастырыңдар. Бензол мен толуолға қарағанда фенолдың бромдалу жеңілдігін түссіндіріңдер.



5-Тәжірибе. Фенолды сульфирлеу

3мл концентірлі күкірт қышқылына 2г фенол қосады. Қоспаны 2 пробиркаға бөледі. Біреуіне біртіндеп 3-5мл суық су қосады, сонда фенол лайланып, иіс пайда болады. Басқа пробирканы су моншасында 5мин қыздырып, суығаннан кейін 10мл суық су құяды. Қоспа біртекті болып, фенол иісі білінбейді. Қоспадағы пайда болған өзгерісті түсіндіріңдер. Фенолды сульфирлеу реакциясының теңдеуін жазыңдар.



6-Тәжірибе. Фенолдың бензоилденуі

Үлкен пробиркада 4г фенолды 8-10мл суда ерітеді (тартқыш шкаф астында!) және оған 1мл хлорлі бензоилді (Абайла! Хлорлы бензоил улы зат !) және 5мл натрий гидроксидін қосады. Қоспаны шайқай отырып, хлорлы бензоил иісі жоғалғанша абайлап қыздырады, одан 15мл суық суы бар стаканға құйып алады. Зат суығаннан кейін бөлінген бензоат қышқылының фенил эфирі түссіз кристаллды май түрінде түзіледі. Реакция теңдеулерін жазу керек.




Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   13


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет