Материал: Химия органических соединений. Барсукова Л.Г., Хорохордина Е.А
Рис. 3. Схема прибора для получения ацетилена:
1 – пробирка с карбидом кальция; 2 – химический стакан с водой; 3 – газоотводная трубка; 4 – пробирка с раствором реагента; 5 – штатив
Затем ацетилен последовательно пропустите через водные растворы брома, перманганата калия, аммиачный раствор оксида серебра. Образующийся осадок ацетиленида серебра отфильтруйте, осторожно подсушите и внесите в пламя за спущенной шторкой вытяжного шкафа.
Подожгите выделяющийся газ. Обратите внимание на то, что ацетилен горит коптящим пламенем. Допишите уравнения реакций получения ацетилена из карбида кальция, его бромирования, горения, окисления и образования ацетиленида:
СаС2 + 2Н2О → ... , НС≡СН + 2Br2 → ... ,
НС≡СН + О2 → ... ,
НС≡СН + 4 [О] → ... , НС≡СН + 2 [Ag(NH3)2]OH → ... .
3.4.Выводы
•Дайте характеристику реакционной способности и химических свойств алкенов и алкинов.
•Сравните реакционную способность алкенов и алкинов объясните их различие особенностями электронного строения С=С и С≡С связей.
3.5.Контрольные упражнения
•Приведите уравнения реакций получения пропилена.
•Напишите уравнения реакций полимеризации этилена, пропилена и хлорэтилена.
•Осуществите превращения по схеме:
С8Н18 → Х→С4Н9Вr → Y → (C4H8)n.
• С помощью химических реакций отличите пропан, пропен, пропин.
16
Работа 4. АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ
4.1. Цель работы
•Изучить строение и свойства ароматических углеводородов.
•Познакомиться с важнейшими представителями ароматических углеводородов и их использованием.
4.2.Подготовка к работе
•Повторите свойства насыщенных, ненасыщенных углеводородов алифатического ряда и валентные состояния углерода.
Теоретические сведения
К ароматическим углеводородам относится большая группа соединений карбоциклического ряда, молекулы которых содержат устойчивую группировку атомов С6Н6 – бензольное кольцо
.
«Ароматичность» - это совокупность свойств:
1)устойчивость ароматического кольца к действию окислителей:
2)реакции присоединения могут идти только в жестких условиях преимущественно по всем π-связям:
3)склонность к реакциям замещения, а не присоединения, несмотря на формальную ненасыщенность кольца:
17
Под влиянием заместителей, имеющихся в бензольном кольце, нарушается равномерное распределение электронной плотности, что вносит свои особенности в свойства этих соединений. Заместители в бензольном кольце делятся на две группы – I и II рода.
Заместители I рода (Х): - OH, -NH2, -CH3, -C2H5, -Cl, -Br, -J. Они обладают электронодонорными свойствами (смещают электронную плотность в кольцо) и ориентируют новый заместитель в орто- и параположения:
Заместители II рода(Y): -NO2, -SO3H, -COOH, -CНО. Они обладают электроноакцепторными свойствами (уменьшают электронную плотность кольца), затрудняют вхождение заместителя в кольцо, ориентируя его в мета – положение.
Литература: [1, гл. IX; §§ 1-11].
18
4.3.Рабочее задание
4.3.1.Бромирование ароматических углеводородов
При отсутствии катализатора (гомолитический процесс)
В две пробирки налейте по 1 мл бензола и толуола. В каждую пробирку добавьте 0,5 мл раствора брома, закройте пробирки пробками и энергично встряхивайте в течение 2-3 мин, затем содержимое обеих пробирок нагрейте до кипения. Толуол при этом бромируется легко, а бромирование бензола не происходит даже при нагревании.
Допишите реакцию бромирования толуола в боковую цепь и объясните неактивность бензола.
Вприсутствии катализатора(гетеролитический процесс)
Вдве пробирки прилейте по 1 мл бензола и толуола, добавьте ~ 0,5 мл раствора брома и на кончике микрошпателя катализатор (железные опилки). Встряхивайте 2-3 минуты, а затем нагрейте. Убедитесь, что в присутствии катализатора бромируется не только толуол, но и бензол.
Допишите уравнения соответствующих реакций, учитывая, что в присутствии катализатора замещаются атомы водорода бензольного кольца.
19
4.3.2. Нитрование толуола
Приготовьте нитрующую смесь, смешав в сухой пробирке 1 мл концентрированной азотной кислоты и 1,5 мл концентрированной серной кислоты. Охладите смесь кислот и добавьте 1 мл толуола. Энергично встряхивайте содержимое пробирки 3-4 минуты, периодически помещайте пробирку в водяную баню, нагретую до 50-55 0С. Затем вылейте реакционную смесь в заранее подготовленную пробирку с водой. На дно пробирки опускается капля тяжелого чуть желтоватого нитротолуола, имеющего запах горького миндаля.
Допишите уравнение реакции нитрования толуола.
Укажите роль концентрированной серной кислоты Н2SO4 в этой реакции. Почему гомологи бензола нитруются легче, чем бензол? Какие изомеры
при этом получаются?
4.3.3. Окисление толуола
Налейте в пробирку 1 мл раствора перманганата калия и 1 мл серной кислоты. Добавьте 1 мл толуола и энергично встряхивайте в течение 1–2мин. Розовая окраска постепенно исчезает, и перманганат калия обесцвечивается, восстанавливаясь до MnSO4. Проведите аналогичный опыт с бензолом и убедитесь, что розовая окраска KMnO4 не исчезает.
Гомологи бензола окисляются легче, чем бензол, но и в них ароматическое кольцо более устойчиво к действию окислителя, чем соединенный с кольцом углеводородный радикал.
Допишите уравнение наблюдаемой реакции.
Как окисляются другие гомологи бензола, например, пропилбензол и диметилбензол? Ответ подтвердите уравнениями химических реакций.
20