– дәріс. Бензол қатарының көмірсутектері, олардың классификациясы

1. Электрофильді орынбасу реакциясы. (S_Е2) механизмінің жалпы түрі

Ароматты көмірсутектердің қосылу реакцияларынан гөрі орын басу реакцияларына түсу қабілеті күштірек. Мысалы:

1. 
   Орын басу реакциялары:
   

2. 
   Бензол сақинасына қанықпағандығына қарамастан үлкен тұрактылық тән.
   

Әдеттегі тотықтырғыштар бензол гомологтарын бензой қышқылына айналдырады, ал бензол сакинасы сақталып қалады.

КМnО₄

С₆Н₅ – СН₃ С₆Н₅ – СООН

НОН; Т⁰С

Бұл реакциялар ароматты көмірсутектердің қанықпаған көмірсутектер класына жатпайтынын, олардың ерекшеліктерін көрсетеді.

Сонымен Кекуле ұсынған құрылыс формуласының ең үлкен кемшілігі, құрылыс формуласы бойынша бензолдың химиялық қасиетін түсіндіруге болмайды. Бензолдың химиялық құрылысы мен химиялық қасиеттерінің арасында қайшылық туады.

Бензолдың шын құрылыс формуласы соңғы кездегі физикалық зерттеулердің нәтижесін қолдану арқылы анықталған.

Бензол молекуласы дұрыс алты бұрышты сақина, ондағы алты көміртек атомдарының ара қашықтығы өзара бірдей (0,140нм).

Яғни, бензолдағы байланыстар (С – С) жай байланыс ( - 0,154 нм) пен қос байланыстың ( - 0,134 нм) ортасында жатыр.

0,154 нм 0,140 нм 0,134 нм




Н₃С — СН₃ Н₂С СН₂
Неліктен бензолда жай және қос байланыстар жоқ?

Бензолдағы барлық алты көмірсутегі атомы SP² – гибридтелген күйінде, бір жазықтықта орналасқан. Әр көміртегіде үш гибридтелген орбиталар бар, олар келесі көміртегінің гибридтелген орбиталдарымен және сутегінің S – орбиталымен беттесіп – σ (сигма) байланыстарын түзеді. Енді әр көміртегінде бір – бірден гибридтелмеген ρ – орбитал қалды. Олар молекула жазықтығына көлбеу бағытталған. Кез келген алты көміртегінің ρ – орбитальдары тек бір ғана көміртегінің ρ – орбиталымен ғана беттесіп қоймайды (этилендегі сияқты), екі жағындағы көміртегінің ρ – орбиталдарымен де беттеседі. Сондықтан барлық молекулаға ортақ, электрондық тығыздығы біркелкі таралған алты электронды π – бұлты пайда болады (сурет – 1). Міне осындай бензол сақинасында біркелкі тараған электрон бұлты, бензолдағы жай және қос байланыстарды теңестіреді, бензолдың молекуласын қанықпаған көмірсутектермен салыстырғанда тұрақты етеді. Бензолдың қосарлану энергиясы 150 кДж / моль.

Бензол ядросының кейбір жеріндегі қосарланудың бұзылуы бірден тұрақтылықтың жоғалуына әкеліп соқтырады. Сондықтан қос байланысты үзу арқылы жүретін реакциялар (қосылу реакциялары) бензол сақинасында өте қиын жүреді, керісінше орынбасу реакциялары бензол сақинасындағы қосарлану бұзылмайды, оңай жүреді.

М ысалы: СІ

СІ₂ (АІСІ₃) + НСІ +1,2 кДж/ моль

S

қосарлану бұзылмайды

сақталады.

СНСІ

СІ₂ (hν)

СНСІ

қосарлану бұзылады,

ароматтылық сипаты

жоғалады

Сонымен бензол мен оның туындыларының рентген – және электронограммаларын зерттеу арқылы алынған деректердің, термодинамикалық деректердің арқасында қазіргі кезде бензолдың мына төмендегідей құрылыс формуласы анықталған:

7 – сурет

Бензол молекуласының

құрылысы.