პრობლემის გადაჭრის მაგალითები. თვისებრივი რეაქციები ფენოლზე

ქალბატონმა ხიმიამ საბოლოოდ და შეუქცევად შეიძინა ისეთი ნაერთი, როგორიცაა ბენზოლი მხოლოდ 1833 წელს. ბენზოლი არის ნაერთი, რომელსაც აქვს ცხარე, შეიძლება ითქვას, ფეთქებადი ხასიათი. როგორ გაიგეთ?

ამბავი

იოჰან გლაუბერმა 1649 წელს ყურადღება მიიპყრო ნაერთზე, რომელიც წარმატებით წარმოიქმნა, როდესაც ქიმიკოსი ამუშავებდა ქვანახშირის ტარს. მაგრამ მას სურდა ინკოგნიტოდ დარჩენილიყო.

დაახლოებით 170 წლის შემდეგ, უფრო ზუსტად რომ ვთქვათ, მე-19 საუკუნის 20-იანი წლების შუა ხანებში, შემთხვევით, ბენზოლი ამოღებულია მანათობელი გაზიდან, კერძოდ გამოთავისუფლებული კონდენსატიდან. კაცობრიობა ამგვარ ძალისხმევას ევალება ინგლისელი მეცნიერის მაიკლ ფარადეის.

ბენზოლის შეძენის ხელკეტი გერმანელმა ეილგარდ მიცჩერლიხმა აიღო. ეს მოხდა ბენზოის მჟავას უწყლო კალციუმის მარილების დამუშავების დროს. ალბათ ამიტომაც ეწოდა ნაერთს ასეთი სახელი - ბენზოლი. ალტერნატიულად, მეცნიერმა მას ბენზინი უწოდა. საკმეველი, თუ არაბულიდან თარგმნილია.

ბენზოლი ლამაზად და კაშკაშა იწვის ამ დაკვირვებებთან დაკავშირებით, ოგიუსტ ლორანმა ურჩია მას "ფენ" ან "ბენზოლი" ეწოდოს. ნათელი, ანათებს - თუ თარგმნილია ბერძნულიდან.

ელექტრონული კომუნიკაციის ბუნების კონცეფციისა და ბენზოლის თვისებების საფუძველზე, მეცნიერმა წარმოადგინა ნაერთის მოლეკულა შემდეგი სურათის სახით. ეს არის ექვსკუთხედი. მასში ჩაწერილია წრე. ზემოაღნიშნული ვარაუდობს, რომ ბენზოლს აქვს სრული ელექტრონული ღრუბელი, რომელიც უსაფრთხოდ მოიცავს ციკლის ექვს (გამონაკლისის გარეშე) ნახშირბადის ატომს. არ შეინიშნება დამაგრებული ორობითი ბმები.

ბენზოლი ადრე გამოიყენებოდა გამხსნელად. მაგრამ ძირითადად, როგორც ამბობენ, ის არ იყო წევრი, არ მონაწილეობდა, არ იყო ჩართული. მაგრამ ეს მე-19 საუკუნეშია. მნიშვნელოვანი ცვლილებები მოხდა XX საუკუნეში. ბენზოლის თვისებები გამოხატავს ყველაზე ძვირფას თვისებებს, რაც დაეხმარა მას უფრო პოპულარული გახდეს. ოქტანურმა რიცხვმა, რომელიც მაღალი აღმოჩნდა, შესაძლებელი გახადა მისი, როგორც საწვავის ელემენტის გამოყენება მანქანების საწვავის შესავსებად. ეს ქმედება იყო ბენზოლის ფართო გაყვანის სტიმული, მისი მოპოვება ხორციელდება როგორც კოქსირებული ფოლადის წარმოების მეორადი პროდუქტი.

ორმოციანი წლებისთვის ბენზოლის გამოყენება დაიწყო ქიმიურ სფეროში იმ ნივთიერებების წარმოებაში, რომლებიც სწრაფად აფეთქდებიან. მე-20 საუკუნე დაგვირგვინდა იმით, რომ ნავთობგადამამუშავებელი ინდუსტრია აწარმოებდა იმდენ ბენზოლს, რომ დაიწყო ქიმიური მრეწველობის მიწოდება.

ბენზოლის მახასიათებლები

უჯერი ნახშირწყალბადები ძალიან ჰგავს ბენზოლს. მაგალითად, ეთილენის ნახშირწყალბადების სერია თავს ახასიათებს, როგორც უჯერი ნახშირწყალბადს. დამახასიათებელია დამატების რეაქცია. ბენზოლი ადვილად შედის ამ ყველაფერში იმავე სიბრტყეში მყოფი ატომების წყალობით. და როგორც ფაქტი - კონიუგირებული ელექტრონული ღრუბელი.

თუ ფორმულაში არის ბენზოლის რგოლი, მაშინ შეგვიძლია მივიდეთ ელემენტარულ დასკვნამდე, რომ ეს არის ბენზოლი, რომლის სტრუქტურული ფორმულა ზუსტად ასე გამოიყურება.

ფიზიკური თვისებები

ბენზოლი არის სითხე, რომელსაც არ აქვს ფერი, მაგრამ აქვს სამწუხარო სუნი. ბენზოლი დნება, როდესაც ტემპერატურა 5,52 გრადუს ცელსიუსს მიაღწევს. ადუღდება 80,1-ზე. სიმკვრივეა 0,879 გ/სმ 3, მოლური მასა 78,11 გ/მოლი. წვისას ბევრს ეწევა. ჰაერის შესვლისას ფეთქებადი ნაერთები წარმოიქმნება. ქანები (ბენზინი, ეთერი და სხვა) უპრობლემოდ ერწყმის აღწერილ ნივთიერებას. წყალთან ერთად ქმნის აზეოტროპულ ნაერთს. აორთქლებამდე გათბობა იწყება 69,25 გრადუსზე (91% ბენზოლი). 25 გრადუს ცელსიუსზე წყალში იხსნება 1,79 გ/ლ.

ქიმიური თვისებები

ბენზოლი რეაგირებს გოგირდის და აზოტის მჟავასთან. ასევე ალკენებით, ჰალოგენებით, ქლოროალკანებით. ჩანაცვლების რეაქცია არის მისთვის დამახასიათებელი. წნევის ტემპერატურა გავლენას ახდენს ბენზოლის რგოლის გარღვევაზე, რაც ხდება საკმაოდ მძიმე პირობებში.

ჩვენ შეგვიძლია განვიხილოთ თითოეული ბენზოლის რეაქციის განტოლება უფრო დეტალურად.

1. ელექტროფილური ჩანაცვლება. ბრომი, კატალიზატორის თანდასწრებით, რეაგირებს ქლორთან. შედეგად, ჩვენ ვიღებთ ქლორბენზოლს:

С6H6+3Cl2 → C6H5Cl + HCl

2. Friedel-Crafts რეაქცია, ანუ ბენზოლის ალკილაცია. ალკილბენზოლების გამოჩენა ხდება ალკანებთან კომბინაციის გამო, რომლებიც ჰალოგენის წარმოებულებია:

C6H6 + C2H5Br → C6H5C2H5 + HBr

3. ელექტროფილური ჩანაცვლება. აქ ხდება ნიტრაციის და სულფონაციის რეაქცია. ბენზოლის განტოლება ასე გამოიყურება:

C6H6 + H2SO4 → C6H5SO3H + H2O

C6H6 + HNO3 → C6H5NO2 + H2O

4. ბენზოლი წვისას:

2C6H6 + 15O2 → 12CO2 + 6H2O

ზე გარკვეული პირობებიავლენს გაჯერებული ნახშირწყალბადებისთვის დამახასიათებელ ხასიათს. P-ელექტრონული ღრუბელი, რომელიც განლაგებულია მოცემული ნივთიერების სტრუქტურაში, ხსნის ამ რეაქციებს.

დამოკიდებულია სპეციალურ ტექნოლოგიაზე სხვადასხვა სახისბენზოლი აქ არის ნავთობის ბენზოლის მარკირება. მაგალითად, გაწმენდილი და მაღალგანწმენდილი, სინთეზისთვის. ცალკე მინდა აღვნიშნო ბენზოლის ჰომოლოგები და უფრო კონკრეტულად მათი ქიმიური თვისებები. ეს არის ალკილბენზოლები.

ბენზოლის ჰომოლოგები ბევრად უფრო ადვილად რეაგირებენ. მაგრამ ბენზოლის ზემოაღნიშნული რეაქციები, კერძოდ ჰომოლოგები, გარკვეული განსხვავებებით მიმდინარეობს.

ალკილბენზოლების ჰალოგენაცია

განტოლების ფორმა ასეთია:

C6H5-CH3 + Br = C6H5-CH2Br + HBr.

ბრომის ტენდენცია ბენზოლის რგოლში არ შეინიშნება. გვერდიდან გამოდის ჯაჭვში. მაგრამ Al(+3) მარილის კატალიზატორის წყალობით, ბრომი ადვილად შედის რგოლში.

ალკილბენზოლების ნიტრაცია

გოგირდის და აზოტის მჟავების წყალობით ნიტრატირდება ბენზოლები და ალკილბენზოლები. რეაქტიული ალკილბენზოლები. წარმოდგენილი სამი პროდუქტიდან მიიღება ორი - ეს არის პარა- და ორთო-იზომერები. შეგიძლიათ დაწეროთ ერთ-ერთი ფორმულა:

C6H5 - CH3 + 3HNO3 → C6H2CH3 (NO2)3.

ოქსიდაცია

ეს მიუღებელია ბენზოლისთვის. მაგრამ ალკილბენზოლები ადვილად რეაგირებენ. მაგალითად, ბენზოის მჟავა. ფორმულა მოცემულია ქვემოთ:

C6H5CH3 + [O] → C6H5COOH.

ალკილბენზოლი და ბენზოლი, მათი ჰიდროგენიზაცია

გამაძლიერებლის თანდასწრებით წყალბადი იწყებს რეაქციას ბენზოლთან, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ციკლოჰექსანი, როგორც ზემოთ განვიხილეთ. ანალოგიურადალკიბენზოლები ადვილად გარდაიქმნება ალკილციკლოჰექსანებად. ალკილციკლოჰექსანის მისაღებად საჭიროა სასურველი ალკილბენზოლის ჰიდროგენიზაცია. ეს ძირითადად აუცილებელი პროცედურაა სუფთა პროდუქტის წარმოებისთვის. და ეს არ არის ბენზოლისა და ალკილბენზოლის ყველა რეაქცია.

ბენზოლის წარმოება. მრეწველობა

ასეთი წარმოების საფუძველი ეფუძნება კომპონენტების დამუშავებას: ტოლუოლის, ნაფტას, ტარს, რომელიც გამოიყოფა ქვანახშირის გახეხვის დროს და სხვა. ამიტომ, ბენზოლი იწარმოება ნავთობქიმიურ და მეტალურგიულ საწარმოებში. მნიშვნელოვანია იცოდეთ როგორ მივიღოთ ბენზოლი სხვადასხვა ხარისხის სისუფთავით, რადგან წარმოების პრინციპი და დანიშნულება პირდაპირ დამოკიდებულია ამ ნივთიერების ბრენდზე.

ლომის წილი მიიღება კაუსტობიოლიტის ნაწილის თერმოკატალიზური რეფორმით, დუღილის 65 გრადუსზე, ექსტრაქტის ეფექტის მქონე, დიმეთილფორმამიდით დისტილაციით.

ეთილენისა და პროპილენის წარმოებისას მიიღება თხევადი პროდუქტები, რომლებიც წარმოიქმნება სითბოს გავლენის ქვეშ არაორგანული და ორგანული ნაერთების დაშლისას. მათგან იზოლირებულია ბენზოლი. მაგრამ, სამწუხაროდ, ბენზოლის მოპოვების ამ ვარიანტისთვის არც ისე ბევრი წყაროა მასალა. მაშასადამე, ის ნივთიერება, რომელიც ჩვენ გვაინტერესებს, მოპოვებულია რეფორმით. ამ მეთოდით იზრდება ბენზოლის მოცულობა.

610-830 გრადუს ტემპერატურაზე პლიუსის ნიშნით დელკილირებით, წყლისა და წყალბადის დუღილის შედეგად წარმოქმნილი ორთქლის არსებობისას ტოლუოლისგან მიიღება ბენზოლი. არსებობს კიდევ ერთი ვარიანტი - კატალიზური. როდესაც შეინიშნება ცეოლიტების, ან, ალტერნატიულად, ოქსიდის კატალიზატორების არსებობა, ექვემდებარება ტემპერატურულ რეჟიმს 227-627 გრადუსს.

არსებობს ბენზოლის განვითარების კიდევ ერთი, უფრო ძველი მეთოდი. შთანთქმის გზით ორგანული წარმოშობაიგი იზოლირებულია კოქსის საბოლოო შედეგიდან ქვანახშირი. პროდუქტი არის ორთქლის-გაზის პროდუქტი და წინასწარ გაცივებულია. მაგალითად, გამოიყენება ნავთობი, რომლის წყაროა ნავთობი ან ქვანახშირი. როდესაც დისტილაცია ხორციელდება ორთქლით, შთამნთქმელი გამოყოფილია. ჰიდრომკურნალობა ხელს უწყობს ჭარბი ნივთიერებების მოცილებას ნედლი ბენზოლიდან.

ქვანახშირის ნედლეული

მეტალურგიაში ქვანახშირის გამოყენებისას, უფრო სწორად, მშრალი გამოხდისას მიიღება კოქსი. ამ პროცედურის დროს ჰაერის მიწოდება შეზღუდულია. არ დაგავიწყდეთ, რომ ნახშირი თბება 1200-1500 ცელსიუს ტემპერატურამდე.

ქვანახშირის ქიმიური ბენზოლი საჭიროებს საფუძვლიან გაწმენდას. აუცილებელია მეთილის ციკლოჰექსანისა და მისი მეგობარი n-ჰეპტანისგან თავის დაღწევა. ასევე უნდა ჩამოერთვას. ბენზოლის წინაშე დგას გამოყოფისა და გაწმენდის პროცესი, რომელიც განხორციელდება არაერთხელ.

ზემოთ აღწერილი მეთოდი უძველესია, მაგრამ დროთა განმავლობაში ის კარგავს თავის მაღალ პოზიციას.

ნავთობის ფრაქციები

0,3-1,2% - ეს არის ჩვენი გმირის შემადგენლობის მაჩვენებლები ნედლ ნავთობში. მწირი ინდიკატორები ფულისა და ძალისხმევის ინვესტირებისთვის. უმჯობესია გამოიყენოთ სამრეწველო პროცედურა ნავთობის ფრაქციების დასამუშავებლად. ანუ კატალიზური რეფორმირება. ალუმინის-პლატინა-რენიუმის გამაძლიერებლის თანდასწრებით იზრდება არომატული ნახშირწყლების პროცენტული მაჩვენებელი და იზრდება ინდიკატორი, რომელიც განსაზღვრავს საწვავის უნარს, არ აანთოს სპონტანურად მისი შეკუმშვისას.

პიროლიზის ფისები

თუ ნავთობპროდუქტს გამოვიტანთ არამყარი ნედლეულიდან, კერძოდ, პროპილენისა და წარმოების დროს წარმოქმნილი ეთილენის პიროლიზით, მაშინ ეს მიდგომა ყველაზე მისაღები იქნება. უფრო ზუსტად რომ ვთქვათ, პიროკონდენსატისგან გამოიყოფა ბენზოლი. გარკვეული პროპორციების დაშლა მოითხოვს ჰიდრო დამუშავებას. გაწმენდის დროს ამოღებულია გოგირდის და უჯერი ნარევები. საწყისი შედეგი შეიცავდა ქსილენს, ტოლუოლს და ბენზოლს. დისტილაციის გამოყენებით, რომელიც ექსტრაქციულია, BTK ჯგუფი გამოყოფილია ბენზოლის წარმოებისთვის.

ტოლუოლის ჰიდროდეალკილაცია

პროცესის მთავარი გმირები, წყალბადის ნაკადისა და ტოლუოლის კოქტეილი, თბება რეაქტორში. ტოლუენი გადის კატალიზატორის კალაპოტში. ამ პროცესის დროს მეთილის ჯგუფი გამოიყოფა ბენზოლის წარმოქმნით. გაწმენდის გარკვეული მეთოდი აქ მიზანშეწონილია. შედეგი არის უაღრესად სუფთა ნივთიერება (ნიტრაციისთვის).

ტოლუოლის დისპროპორციულობა

მეთილის კლასის უარყოფის შედეგად წარმოიქმნება ბენზოლი, ხოლო ქსილენი იჟანგება. ამ პროცესში დაფიქსირდა ტრანსალკილაცია. კატალიზური ეფექტი ხდება პალადიუმის, პლატინის და ნეოდიმის წყალობით, რომლებიც განლაგებულია ალუმინის ოქსიდზე.

ტალუენი და წყალბადი რეაქტორს მიეწოდება სტაბილური კატალიზატორით. მისი მიზანია ხელი შეუშალოს ნახშირწყალბადებს კატალიზატორის სიბრტყეში დაბინავებისგან. ნაკადი, რომელიც ტოვებს რეაქტორს, გაცივდება და წყალბადი უსაფრთხოდ აღდგება გადამუშავებისთვის. რაც დარჩება სამჯერ გამოხდება. საწყის ეტაპზე ამოღებულია ნაერთები, რომლებიც არ არის არომატული. ბენზოლი მოპოვებულია მეორეზე, ხოლო ბოლო ნაბიჯი არის ქსილენების გამოყოფა.

აცეტილენის ტრიმერიზაცია

ფრანგი ფიზიკური ქიმიკოსის მარსელინ ბერტელოტის მუშაობის წყალობით, ბენზოლის წარმოება დაიწყო აცეტილენისგან. მაგრამ რაც გამოირჩეოდა იყო ბევრი სხვა ელემენტის მძიმე კოქტეილი. კითხვა იყო, თუ როგორ უნდა შემცირდეს რეაქციის ტემპერატურა. პასუხი მხოლოდ მე-20 საუკუნის ორმოციანი წლების ბოლოს მიიღეს. ვ.რეპემ იპოვა შესაბამისი კატალიზატორი, აღმოჩნდა, რომ ეს იყო ნიკელი. ტრიმერიზაცია არის ერთადერთი ვარიანტი აცეტილენისგან ბენზოლის მისაღებად.

ბენზოლი წარმოიქმნება გააქტიურებული ნახშირბადის გამოყენებით. მაღალი სიცხის დროს აცეტილენი გადის ნახშირზე. ბენზოლი გამოიყოფა, თუ ტემპერატურა მინიმუმ 410 გრადუსია. ამავე დროს, სხვადასხვა არომატული ნახშირწყალბადებიც იბადება. ამიტომ, გჭირდებათ კარგი აღჭურვილობა, რომელსაც შეუძლია ეფექტურად გაასუფთავოს აცეტილენი. ისეთი შრომატევადი მეთოდით, როგორიცაა ტრიმერიზაცია, ბევრი აცეტილენი მოიხმარება. 15 მლ ბენზოლის მისაღებად აიღეთ 20 ლიტრი აცეტილენი. თქვენ ხედავთ, როგორ გამოიყურება და რეაქცია დიდხანს არ მიიღებს.

3C2H2 → C6H6 (ზელინსკის განტოლება).

3CH → CH = (t, kat) = C6H6.

სად გამოიყენება ბენზოლი?

ბენზოლი ქიმიის საკმაოდ პოპულარული ნაწარმოებია. განსაკუთრებით ხშირად შენიშნა, თუ როგორ იყენებდნენ ბენზოლს კუმენის, ციკლოჰექსანისა და ეთილბენზოლის წარმოებაში. სტირონის შესაქმნელად, თქვენ არ შეგიძლიათ ეთილბენზოლის გარეშე. კაპროლაქტამის წარმოების საწყისი მასალაა ციკლოჰექსანი. თერმოპლასტიკური ფისის დამზადებისას გამოიყენება კაპროლაქტამი. აღწერილი ნივთიერება შეუცვლელია სხვადასხვა საღებავებისა და ლაქების წარმოებაში.

რამდენად საშიშია ბენზოლი?

ბენზოლი ტოქსიკური ნივთიერებაა. სისუსტის განცდის გამოვლინება, რომელსაც თან ახლავს გულისრევა და ძლიერი თავბრუსხვევა, მოწამვლის ნიშანია. სიკვდილიც კი არ არის გამორიცხული. ენით აღუწერელი სიამოვნების განცდა არანაკლებ საგანგაშო ზარია ბენზოლით მოწამვლისთვის.

თხევადი სახით ბენზოლი იწვევს კანის გაღიზიანებას. ბენზოლის ორთქლი ადვილად აღწევს ხელუხლებელ კანშიც კი. ნივთიერებასთან ძალიან მოკლევადიანი კონტაქტებით მცირე დოზით, მაგრამ რეგულარულად, უსიამოვნო შედეგები დიდხანს არ იქნება. ეს შეიძლება იყოს ძვლის ტვინის დაზიანება და სხვადასხვა ტიპის მწვავე ლეიკემია.

გარდა ამისა, ნივთიერება იწვევს ადამიანებში დამოკიდებულებას. ბენზოლი დოპივით მოქმედებს. დან თამბაქოს კვამლიმიიღება ტარის მსგავსი პროდუქტი. როცა შეისწავლეს, მივიდნენ დასკვნამდე, რომ მისი შიგთავსი ადამიანისთვის სახიფათოა. ნიკოტინის არსებობის გარდა, აღმოაჩინეს ისეთი არომატული ნახშირწყლების არსებობა, როგორიცაა ბენზოპირენი. ბენზოპირენის გამორჩეული თვისება ის არის, რომ ის კანცეროგენულია. მათ აქვთ ძალიან მავნე მოქმედება. მაგალითად, ისინი იწვევენ კიბოს.

ზემოაღნიშნულის მიუხედავად, ბენზოლი არის საწყისი ნედლეული სხვადასხვა პროდუქტების წარმოებისთვის წამლები, პლასტმასი, სინთეტიკური რეზინი და რა თქმა უნდა საღებავები. ეს არის ქიმიის ყველაზე გავრცელებული იდეა და არომატული ნაერთი.

ბენზოლი და მისი უახლოესი ჰომოლოგები სითხეებია, წყალზე მსუბუქი და მასში პრაქტიკულად უხსნადი. მათ აქვთ საკმაოდ სასიამოვნო სუნი, მაგრამ შხამიანია. კანთან შეხებისას ისინი იწვევენ დერმატიტს, ხოლო ინჰალაციისას - სისხლმბადი ორგანოების მწვავე და ქრონიკულ დაზიანებას (MPC = 0,1 მგ/ლ). მათი ზოგიერთი ფიზიკური მახასიათებელი მოცემულია ცხრილში. 9.

6.2.1. ორიენტაციის წესი ბენზოლის რგოლში

ქიმიური თვისებების მიხედვით, ბენზოლი მნიშვნელოვნად განსხვავდება მისი ჰომოლოგებისგან. ბენზოლის რგოლში შემცვლელის არსებობა ამახინჯებს რგოლში ელექტრონული სიმკვრივის განაწილების ერთგვაროვნებას. ელექტრონის სიმკვრივის დამახინჯების (არათანაბარი განაწილების) ბუნება განისაზღვრება შემცვლელის ზემოქმედების ბუნებით, რომლის მიხედვითაც ეს უკანასკნელი იყოფა ორიენტანტების ორ ტიპად: 1-ლი სახეობა (ნახ. 13, ა) და მე-2 სახის (სურ. 13, ბ). დაყოფა დაკავშირებულია მეზომერული ეფექტის ტიპთან, (+M)- ან (–M)-კონიუგაციის ეფექტთან (იხ. განყოფილება 1.10.2).

მიეკუთვნება თუ არა კონკრეტული შემცვლელი 1-ლი ან მე-2 სახეობას, ადვილი დასადგენია მისი ატომის მუხტის ნიშნით, რომელიც პირდაპირ ასოცირდება ბენზოლის რგოლთან.

ბრინჯი. 13.ბენზოლის რგოლში ელექტრონული სიმკვრივის განაწილების ბუნება ორიენტანტის ტიპის მიხედვით:

ა– 1-ლი სახეობა – (ორთო- და პარაორიენტანტები) ელექტროფილური ჩანაცვლებისთვის; ბ– მე-2 სახის (მეტაორიენტანტები) ელექტროფილური ჩანაცვლებისთვის

შემცვლელის ორიენტირებული გავლენის ტიპი შეიძლება განისაზღვროს მისი ელემენტების ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობების შედარებით (იხ. ცხრილი 3). ამრიგად, ორი შემცვლელისთვის - NO 2 და NH 2 - OEO მნიშვნელობების შედარება N(3.0), O(3.5) და H(2.1) აჩვენებს, რომ ნიტრო ჯგუფის აზოტს აქვს მუხტი (+) და ამინო ჯგუფის აზოტი ( –). შესაბამისად, NH 2 არის პირველი ტიპის ორიენტატი, ხოლო NO 2 არის მეორე სახის ორიენტატი.

პოზიცია, რომელშიც შედის მეორე შემცვლელი, განისაზღვრება არსებული შემცვლელის ბუნებით:

NO2+

ქლორბენზოლი ორთო-ქლორო-პარა-ქლორო-

ნიტრობენზოლი ნიტრობენზოლი

ნიტრობენზოლი მეტა-ქლორონიტრობენზოლი

ეს მაგალითები აჩვენებს მაქსიმალურ მოსავლიან პროდუქტებს. სხვა შეიძლება ასევე წარმოიქმნას როგორც ქვეპროდუქტი (იხ. ცხრილი 10).

ცხრილი 10

პოლიბენზოლის წარმოებულების ნიტრაციული პროდუქტების გამოსავლიანობა

ორიენტაციის გავლენის გაზრდის მიზნით, ორიენტანტთა ჯგუფები განლაგებულია შემდეგნაირად:

1 ტიპი: ჰალ< CH 3 < CH 2 R < CR 3 < OR < OH < NH 2 < NHR;

მე-2 სახეობა: COOR< COOH < CHO < SO 3 H < CN < NO 2 .

6.2.2. ქიმიური თვისებები

1. ელექტროფილური ჩანაცვლების რეაქციები

ჰ
ONO 2

C 6 H 5 - NO 2 (ნიტრაცია)

(H 2 SO 4) (–H 2 O)

C 6 H 5 - SO 2 H (სულფონაცია)

(SO 3) (–H 2 O)

C 6 H 5 - Cl (ქლორირება)

(FeCl 3) (–HCl)

C 6 H 5 - R (ალკილაცია

(AlCl 3) (–HCl) ფრიდელის მიხედვით–

(აცილირება

Friedel-Crafts-ის მიხედვით)

(აცილირება

ფრიდელის მიხედვით -

ბენზოლის წარმოებულებთან რეაქციები უფრო ადვილია, ვიდრე თავად ბენზოლთან. მეორე მოადგილის შემოსვლის ადგილი ბენზოლის ბეჭედიგანისაზღვრება არსებული შემცვლელის ორიენტირებული გავლენის ტიპის მიხედვით.

რეაქციები ხდება რამდენიმე ეტაპად. პირველი, რეაგენტის მოლეკულა გარდაიქმნება ელექტროფილურ (EP +) შემტევ ნაწილაკად (ნიტრონიუმი - კატიონი).
; ჰიდროსულფონიუმი – კატიონი
; ქლორი – კათიონCl + ; კარბოკატიონი R+; აცილი – კატიონი R–CO +), მაგალითად:

მიღებულ კატიონს იზიდავს ბენზოლის მოლეკულის -ელექტრონების სექსტეტი და ქმნის -კომპლექსს. შემდეგ სექსტეტი ნადგურდება ექვსი ელექტრონიდან ორი, რომელიც ლოკალიზებულია C ატომში, ქმნის  კავშირს შემცვლელთან. ეს ნახშირბადის ატომი საიდან მოდის sp 2 - in sp 3 - სახელმწიფო. დარჩენილი 4 ელექტრონი ნაწილდება ბენზოლის რგოლის ხუთ ნახშირბადს შორის. წარმოიქმნება ფენონიუმის კატიონი (-კომპლექსი) - რეალური ნაერთი, რომლის წარმოქმნა დადასტურებულია:

-კომპლექსური ბენზოლის წარმოებული

გამოყოფილი პროტონი შეკრულია ფუძით:

; .

ჰალოგენაციის, ალკილირების და აცილაციის რეაქციების დროს კატალიზატორი (FeCl 3 ; AlCl 3 ; AlBr 3 და ა.შ.) იღებს შემტევი კატიონის შემქმნელის როლს.

H 2 SO 4 მჟავების თანდასწრებით; H3PO4; HF; BF 3 ბენზოლი და მისი ჰომოლოგები ალკენიზებულია ალკენებით (ან ალკენები ფენილირებულია):

ბენზოლის პროპილენ კუმენი

მექანიზმი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად:

კარბოკატიონი

ბ)

-კომპლექსი

-კომპლექსური კუმენი

V)
.

2. დანამატის რეაქციები

ა) კატალიზური ჰიდროგენიზაცია:

რ რ

ალკილ-ბენზოლი ალკილ-ციკლოჰექსანი

როგორც კატალიზატორი – Ni, Pt, Pd. ტემპერატურა - დამოკიდებულია კატალიზატორისა და ჰიდროგენიზირებული არენის ტიპზე.

ბ) ჰალოგენაცია

(ჰექსაქლორანი)

3. ჟანგვის რეაქციები

თავად ბენზოლი ძალიან მდგრადია დაჟანგვის მიმართ: სტანდარტულ პირობებში ის არ ურთიერთქმედებს H 2 O 2-თან, ქრომის ნარევთან ან KMnO 4-თან მჟავე გარემოში. მძიმე დაჟანგვის დროს ნადგურდება ბენზოლის რგოლი.

ა ) ბენზოლის ოზონოლიზი:

ფიზიკური თვისებები

ბენზოლი და მისი უახლოესი ჰომოლოგები უფერო სითხეებია სპეციფიკური სუნით. არომატული ნახშირწყალბადები წყალზე მსუბუქია და მასში არ იხსნება, მაგრამ ადვილად იხსნება ორგანულ გამხსნელებში - ალკოჰოლში, ეთერში, აცეტონში.

ბენზოლი და მისი ჰომოლოგები თავად არიან კარგი გამხსნელები მრავალი ორგანული ნივთიერებისთვის. ყველა არენა იწვის კვამლის ალით მათ მოლეკულებში ნახშირბადის მაღალი შემცველობის გამო.

ზოგიერთი არენის ფიზიკური თვისებები წარმოდგენილია ცხრილში.

მაგიდა. ზოგიერთი არენის ფიზიკური თვისებები

სახელი	ფორმულა	t°.pl., °C	t°.b.p., °C
ბენზოლი	C6H6	5,5	80,1
ტოლუენი (მეთილბენზოლი)	C 6 H 5 CH 3	95,0	110,6
ეთილბენზოლი	C 6 H 5 C 2 H 5	95,0	136,2
ქსილენი (დიმეთილბენზოლი)	C 6 H 4 (CH 3) 2
ორთო-		25,18	144,41
მეტა-		47,87	139,10
წყვილი -		13,26	138,35
პროპილბენზოლი	C 6 H 5 (CH 2) 2 CH 3	99,0	159,20
კუმენი (იზოპროპილბენზოლი)	C 6 H 5 CH(CH 3) 2	96,0	152,39
სტირონი (ვინილბენზოლი)	C 6 H 5 CH = CH 2	30,6	145,2

ბენზოლი - დაბალი დუღილის ( ტბეილი= 80,1°C), უფერო სითხე, წყალში უხსნადი

ყურადღება! ბენზოლი - შხამი, მოქმედებს თირკმელებზე, ცვლის სისხლის ფორმულას (ხანგრძლივი ზემოქმედებით), შეიძლება დაარღვიოს ქრომოსომების სტრუქტურა.

არომატული ნახშირწყალბადების უმეტესობა სიცოცხლისათვის საშიში და ტოქსიკურია.

არენების მომზადება (ბენზოლი და მისი ჰომოლოგები)

ლაბორატორიაში

1. ბენზოის მჟავას მარილების შერწყმა მყარ ტუტეებთან

C6H5-COONa + NaOH t → C 6 H 6 + Na 2 CO 3

ნატრიუმის ბენზოატი

2. ვურც-ფიტინგის რეაქცია: (აქ G არის ჰალოგენი)

C 6ჰ 5 -G + 2ნა + რ-G →C 6 ჰ 5 - რ + 2 ნაგ

თან 6 H 5 -Cl + 2Na + CH 3 -Cl → C 6 H 5 -CH 3 + 2NaCl

ინდუსტრიაში

• ნავთობისა და ნახშირისგან იზოლირებული ფრაქციული დისტილაციით და რეფორმირებით;
• ქვანახშირის ტარიდან და კოქსის ღუმელის გაზიდან

1. ალკანების დეჰიდროციკლიზაცია 6-ზე მეტი ნახშირბადის ატომით:

C6H14 ტ , კატ→C 6 H 6 + 4H 2

2. აცეტილენის ტრიმერიზაცია(მხოლოდ ბენზოლისთვის) - რ. ზელინსკი:

3С 2 H 2 600°C, იმოქმედე. ქვანახშირი→C 6 H 6

3. დეჰიდროგენაციაციკლოჰექსანი და მისი ჰომოლოგები:

საბჭოთა აკადემიკოსმა ნიკოლაი დმიტრიევიჩ ზელინსკიმ დაადგინა, რომ ბენზოლი წარმოიქმნება ციკლოჰექსანისგან (ციკლოალკანების დეჰიდროგენაცია

C6H12 ტ, კატ→C 6 H 6 + 3H 2

C6H11-CH3 ტ , კატ→C 6 H 5 -CH 3 + 3H 2

მეთილციკლოჰექსანტოლუენი

4. ბენზოლის ალკილაცია(ბენზოლის ჰომოლოგების მომზადება) – r Friedel-Crafts.

C 6 H 6 + C 2 H 5 -Cl t, AlCl3→C 6 H 5 -C 2 H 5 + HCl

ქლოროეთანი ეთილბენზოლი

არენების ქიმიური თვისებები

მე. ოქსიდაციის რეაქციები

1. წვა (მოწევის ალი):

2C6H6 + 15O2 ტ→12CO 2 + 6H 2 O + Q

2. ნორმალურ პირობებში ბენზოლი არ აფერხებს ბრომიან წყალს და კალიუმის პერმანგანატის წყალხსნარს.

3. ბენზოლის ჰომოლოგები იჟანგება კალიუმის პერმანგანატით (კალიუმის პერმანგანატის ფერის შეცვლა):

ა) მჟავე გარემოში ბენზოის მჟავამდე

როდესაც ბენზოლის ჰომოლოგები ექვემდებარება კალიუმის პერმანგანატს და სხვა ძლიერ ჟანგვის აგენტებს, გვერდითი ჯაჭვები იჟანგება. რაც არ უნდა რთული იყოს შემცვლელის ჯაჭვი, ის ნადგურდება, გარდა a-ნახშირბადის ატომისა, რომელიც იჟანგება კარბოქსილის ჯგუფად.

ბენზოლის ჰომოლოგები ცალმხრივი ჯაჭვით იძლევა ბენზოის მჟავას:

ორ გვერდითი ჯაჭვის შემცველი ჰომოლოგები იძლევა ორფუძიან მჟავებს:

5C 6 H 5 -C 2 H 5 + 12KMnO 4 + 18H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 COOH + 5CO 2 + 6K 2 SO 4 + 12MnSO 4 +28H 2 O

5C 6 H 5 -CH 3 + 6KMnO 4 + 9H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 COOH + 3K 2 SO 4 + 6MnSO 4 +14H 2 O

გამარტივებული :

C6H5-CH3+3O KMnO4→C 6 H 5 COOH + H 2 O

ბ) ნეიტრალურ და ოდნავ ტუტე ბენზომჟავას მარილებში

C 6 H 5 -CH 3 + 2KMnO 4 → C 6 H 5 COO K + K OH + 2MnO 2 + H 2 O

II. დანამატის რეაქციები (უფრო მძიმე ვიდრე ალკენები)

1. ჰალოგენაცია

C 6 H 6 + 3Cl 2 თ ν → C6H6Cl6 (ჰექსაქლოროციკლოჰექსანი - ჰექსაქლორანი)

2. ჰიდროგენიზაცია

C6H6 + 3H2 ტ , პტანნი→C 6 H 12 (ციკლოჰექსანი)

3. პოლიმერიზაცია

III. ჩანაცვლების რეაქციები - იონის მექანიზმი (უფრო მსუბუქი ვიდრე ალკანები)

1. ჰალოგენაცია -

ა ) ბენზოლი

C6H6+Cl2 AlCl 3 → C 6 H 5 -Cl + HCl (ქლორბენზოლი)

C6H6 + 6Cl2 t,AlCl3→C 6 Cl 6 + 6HCl( ჰექსაქლორბენზოლი)

C 6 H 6 + Br 2 t, FeCl3→ C 6 H 5 -Br + HBr( ბრომბენზოლი)

ბ) ბენზოლის ჰომოლოგები დასხივების ან გაცხელებისას

ალკილის რადიკალების ქიმიური თვისებები მსგავსია ალკანების. მათში წყალბადის ატომები ჰალოგენით იცვლება თავისუფალი რადიკალების მექანიზმით. ამიტომ, კატალიზატორის არარსებობის შემთხვევაში, გაცხელებისას ან ულტრაიისფერი გამოსხივებისას, გვერდითი ჯაჭვში ხდება რადიკალური ჩანაცვლების რეაქცია. ბენზოლის რგოლის გავლენა ალკილის შემცვლელებზე იწვევს იმ ფაქტს, რომ წყალბადის ატომი ყოველთვის იცვლება ნახშირბადის ატომთან, რომელიც პირდაპირ არის დაკავშირებული ბენზოლის რგოლთან (ა-ნახშირბადის ატომი).

1) C 6 H 5 -CH 3 + Cl 2 თ ν → C 6 H 5 -CH 2 -Cl + HCl

გ) ბენზოლის ჰომოლოგები კატალიზატორის თანდასწრებით

C 6 H 5 -CH 3 + Cl 2 AlCl 3 → (ორტა ნარევი, წარმოებულების წყვილი) +HCl

2. ნიტრაცია (აზოტის მჟავით)

C 6 H 6 + HO-NO 2 t, H2SO4→C 6 H 5 -NO 2 + H 2 O

ნიტრობენზოლი - სუნი ნუშის!

C 6 H 5 -CH 3 + 3HO-NO 2 t, H2SO4→ თან H 3 -C 6 H 2 (NO 2) 3 + 3H 2 O

2,4,6-ტრინიტროტოლუენი (ტოლი, TNT)

ბენზოლის და მისი ჰომოლოგების გამოყენება

ბენზოლი C 6 H 6 არის კარგი გამხსნელი. ბენზოლი, როგორც დანამატი, აუმჯობესებს საავტომობილო საწვავის ხარისხს. ის ემსახურება როგორც ნედლეულს მრავალი არომატული ორგანული ნაერთების - ნიტრობენზოლი C 6 H 5 NO 2 (გამხსნელი, საიდანაც მიიღება ანილინი), ქლორობენზოლი C 6 H 5 Cl, ფენოლი C 6 H 5 OH, სტირონი და ა.შ.

ტოლუენი C 6 H 5 -CH 3 - გამხსნელი, რომელიც გამოიყენება საღებავების, სამკურნალო და ფეთქებადი ნივთიერებების წარმოებაში (TNT (TNT), ან 2,4,6-ტრინიტროტოლუენის TNT).

ქსილენები C6H4(CH3)2. ტექნიკური ქსილენი არის სამი იზომერის ნარევი ( ორთო-, მეტა- და წყვილი-ქსილენები) - გამოიყენება როგორც გამხსნელი და საწყისი პროდუქტი მრავალი ორგანული ნაერთის სინთეზისთვის.

იზოპროპილბენზოლი C6H5-CH(CH3)2 გამოიყენება ფენოლისა და აცეტონის წარმოებისთვის.

ბენზოლის ქლორირებული წარმოებულებიგამოიყენება მცენარეთა დაცვისთვის. ამრიგად, H ატომების ბენზოლში ქლორის ატომებით ჩანაცვლების პროდუქტი არის ჰექსაქლორბენზოლი C 6 Cl 6 - ფუნგიციდი; გამოიყენება ხორბლისა და ჭვავის თესლის მშრალ სამკურნალოდ ჭუჭყის საწინააღმდეგოდ. ბენზოლში ქლორის დამატების პროდუქტია ჰექსაქლოროციკლოჰექსანი (ჰექსაქლორანი) C 6 H 6 Cl 6 - ინსექტიციდი; იგი გამოიყენება მავნე მწერების გასაკონტროლებლად. აღნიშნული ნივთიერებები კლასიფიცირდება როგორც პესტიციდები - ქიმიკატებიმიკროორგანიზმების, მცენარეებისა და ცხოველების წინააღმდეგ ბრძოლა.

სტირონი C 6 H 5 – CH = CH 2 ძალიან ადვილად პოლიმერიზდება, წარმოქმნის პოლისტიროლს, ხოლო ბუტადიენთან კოპოლიმერიზაციისას, სტირონ-ბუტადიენის რეზინები.

ვიდეო გამოცდილება

ფენოლი (ჰიდროქსიბენზოლი,კარბოლის მჟავა) – ესოორგანულისხვა არომატული ნაერთი ფორმულითოჰC6H5OH. მიეკუთვნება ამავე სახელწოდების კლასს - ფენოლებს.

თავის მხრივ, ფენოლებიარის არომატული სერიის ორგანული ნაერთების კლასი, რომელშიც ჰიდროქსილის ჯგუფები ოჰ− დაკავშირებულია არომატული რგოლის ნახშირბადთან.

ჰიდროქსილის ჯგუფების რაოდენობის მიხედვით, ისინი განასხვავებენ:

• მონოჰიდრული ფენოლები (არენოლები): ფენოლი და მისი ჰომოლოგები;
• დიატომიური ფენოლები (არენედიოლი): პიროკატექოლი, რეზორცინოლი, ჰიდროქინონი;
• ტრიატომური ფენოლები (არენეტრიოლები): პიროგალოლი, ჰიდროქსიჰიდროქინონი, ფლოროგლუცინოლი;
• პოლიჰიდრული ფენოლები.

შესაბამისად, რეალურად ფენოლი,როგორც ნივთიერება, ის არის ფენოლის ჯგუფის უმარტივესი წარმომადგენელი და აქვს ერთი არომატული რგოლი და ერთი ჰიდროქსილის ჯგუფი. ის.

ფენოლის თვისებები

ახლად გამოხდილი ფენოლი არის უფერო ნემსის ფორმის კრისტალები დნობის წერტილით. 41 °Cდა დუღილის წერტილი 182 °C. შენახვის დროს, განსაკუთრებით ტენიან ატმოსფეროში და თანდასწრებით დიდი რაოდენობითრკინისა და სპილენძის მარილები, სწრაფად იძენს წითელ ფერს. ფენოლი შეიძლება შერეული იყოს ნებისმიერი პროპორციით ალკოჰოლთან, წყალთან (ზემოდან გაცხელებისას 60 °C), ძალიან ხსნადი ეთერში, ქლოროფორმში, გლიცერინში, ნახშირბადის დისულფიდში.

ხელმისაწვდომობის გამო -ოჰჰიდროქსილის ჯგუფს, ფენოლს აქვს ალკოჰოლური და არომატული ნახშირწყალბადებისთვის დამახასიათებელი ქიმიური თვისებები.

ჰიდროქსილის ჯგუფში ფენოლი განიცდის შემდეგ რეაქციებს:

• ვინაიდან ფენოლს აქვს ოდნავ უფრო ძლიერი მჟავე თვისებები, ვიდრე ალკოჰოლები, ტუტეების გავლენის ქვეშ იგი წარმოქმნის მარილებს - ფენოლატებს (მაგ. ნატრიუმის ფენოლატი - C6H5ONa):

C 6 H 5 OH + NaOH -> C 6 H 5 ONa + H 2 O

• ფენოლის ნატრიუმის მეტალთან ურთიერთქმედების შედეგად ასევე მიიღება ნატრიუმის ფენოლატი:

2C 6 H 5 OH + 2Na -> 2C 6 H 5 ONa + H 2

• ფენოლი პირდაპირ არ არის ესტერიფიცირებული კარბოქსილის მჟავებით.

C 6 H 5 OH + CH 3 COOH -> C6H 5 OCOCH 3 + NaCl

• თუთიის მტვრით ფენოლის გამოხდისას ხდება ჰიდროქსილის ჯგუფის წყალბადით ჩანაცვლების რეაქცია:

C 6 H 5 OH + Zn -> C 6 H 6 + ZnO

ფენოლის რეაქციები არომატულ რგოლზე:

• ფენოლი განიცდის ელექტროფილურ ჩანაცვლების რეაქციებს არომატულ რგოლზე. OH ჯგუფი, რომელიც არის ერთ-ერთი ყველაზე ძლიერი დონორი ჯგუფი (ფუნქციურ ჯგუფზე ელექტრონის სიმკვრივის შემცირების გამო), ზრდის რგოლის რეაქტიულობას ამ რეაქციებზე და მიმართავს ჩანაცვლებას. ორთო-და წყვილი -დებულებები. ფენოლი ადვილად ალკილირებული, აცილირებული, ჰალოგენირებული, ნიტრატირდება და სულფონირებულია.

• კოლბე-შმიტის რეაქციაემსახურება სალიცილის მჟავას და მისი წარმოებულების (აცეტილსალიცილის მჟავა და სხვა) სინთეზს.

C 6 H 5 OH + CO 2 – NaOH -> C 6 H 4 OH (COONa)

C 6 H 4 OH (COONa) – H2SO4 -> C 6 H 4 OH (COOH)

თვისებრივი რეაქციები ფენოლზე:

• ბრომიან წყალთან ურთიერთქმედების შედეგად:

C 6 H 5 OH + 3Br 2 -> C 6 H 2 Br 3 OH + 3HBr

ჩამოყალიბებულია 2,4,6-ტრიბრომფენოლი - მყარითეთრი.

• კონცენტრირებული აზოტის მჟავით:

C 6 H 5 OH + 3HNO 3 -> C 6 H 2 (NO 2) 3 OH + 3H 2 O

• რკინის(III) ქლორიდით (ხარისხობრივი რეაქცია ფენოლზე):

C 6 H 5 OH + FeCl 3 -> ⌈Fe(C 6 H 5 OH) 6 ⌉Cl 3

დამატების რეაქცია

• ფენოლის ჰიდროგენიზაცია ლითონის კატალიზატორების თანდასწრებით Pt/Pd , Pd/Ni მიიღეთ ციკლოჰექსილის სპირტი:

C 6 H 5 OH -> C 6 H 11 OH

ფენოლის დაჟანგვა

ფენოლის მოლეკულაში ჰიდროქსილის ჯგუფის არსებობის გამო, ჟანგვის სტაბილურობა გაცილებით დაბალია, ვიდრე ბენზოლის. ჟანგვის აგენტის ბუნებიდან და რეაქციის პირობებიდან გამომდინარე, მიიღება სხვადასხვა პროდუქტი.

• ამრიგად, წყალბადის ზეჟანგის მოქმედებით, რკინის კატალიზატორის თანდასწრებით, წარმოიქმნება მცირე რაოდენობით დიატომური ფენოლი, პიროკატექოლი:

C 6 H 5 OH + 2H 2 O 2 - Fe> C 6 H 4 (OH) 2

• როდესაც უფრო ძლიერი ჟანგვის აგენტები ურთიერთქმედებენ (ქრომის ნარევი, მანგანუმის დიოქსიდი მჟავე გარემოში), წარმოიქმნება პარა-ქინონი.

ფენოლის მომზადება

ფენოლი მიიღება ქვანახშირის ტარისგან (კოქსირების პროდუქტი) და სინთეზურად.

კოქსის წარმოებიდან ქვანახშირის ტარს შეიცავს 0.01-დან 0.1%-მდეფენოლები, ნახევრად კოქსინგ პროდუქტებში 0,5-დან 0,7%-მდე;ჰიდროგენიზაციის დროს წარმოქმნილ ზეთში და ერთად აღებულ ჩამდინარე წყალში - 0.8-დან 3.7%-მდე.ყავისფერ ქვანახშირში და ჩამდინარე წყლებინახევრად კოკინგი შეიცავს 0.1-დან 0.4%-მდეფენოლები. ქვანახშირის ტარს იხდიან, ირჩევენ ფენოლურ ფრაქციას, რომელიც ადუღდება 160-250 °C ტემპერატურაზე. ფენოლური ფრაქციის შემადგენლობაში შედის ფენოლი და მისი ჰომოლოგები (25-40%), ნაფტალინი (25-40%) და ორგანული ფუძეები (პირიდინი, ქინოლინი). ნაფთალინი გამოიყოფა ფილტრაციით, ხოლო დარჩენილი ფრაქცია მუშავდება ნატრიუმის ჰიდროქსიდის 10-14%-იანი ხსნარით.

მიღებული ფენოლატები გამოიყოფა ნეიტრალური ზეთებიდან და პირიდინის ბაზებიდან ცოცხალი ორთქლით აფეთქებით და შემდეგ მუშავდება ნახშირორჟანგით. იზოლირებული ნედლი ფენოლები ექვემდებარება რექტიფიკაციას, თანმიმდევრულად ირჩევს ფენოლს, კრეზოლებს და ქსილენოლებს.

ამჟამად სამრეწველო მასშტაბით წარმოებული ფენოლის უმეტესი ნაწილი მიიღება სხვადასხვა სინთეზური მეთოდით.

ფენოლის წარმოების სინთეზური მეთოდები

1. მიერ ბენზოლის სულფონატის მეთოდიბენზოლი შერეულია ვიტრიოლის ზეთთან. მიღებულ პროდუქტს ამუშავებენ სოდით და მიიღება ბენზოლის სულფონის მჟავას ნატრიუმის მარილი, რის შემდეგაც ხსნარი აორთქლდება, ნალექი ნატრიუმის სულფატი გამოიყოფა და ბენზოლსულფონმჟავას ნატრიუმის მარილი შერწყმულია ტუტესთან. ან გაჯერეთ მიღებული ნატრიუმის ფენოლატი ნახშირორჟანგით, ან დაამატეთ გოგირდის მჟავა გოგირდის დიოქსიდის გამოყოფის დაწყებამდე და ფენოლის გამოხდამდე.
2. ქლორობენზოლის მეთოდიშედგება ბენზოლის პირდაპირი ქლორირება გაზით ქლორთან რკინის ან მისი მარილების თანდასწრებით და მიღებული ქლორობენზოლის საპონიფიკაცია ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარით ან ჰიდროლიზისაგან კატალიზატორის თანდასწრებით.
3. შეცვლილი რაშიგის მეთოდიეფუძნება ბენზოლის ოქსიდაციურ ქლორირებას წყალბადის ქლორიდით და ჰაერით, რასაც მოჰყვება ქლორობენზოლის ჰიდროლიზი და ფენოლის გამოყოფა დისტილაციით.
4. კუმენის მეთოდიმოიცავს ბენზოლის ალკილირებას, მიღებული იზოპროპილბენზოლის დაჟანგვას კუმენის ჰიდროპეროქსიდში და მისი შემდგომი დაშლისგან ფენოლად და აცეტონად:
   იზოპროპილბენზოლი მიიღება ბენზოლის რეაქციით სუფთა პროპილენთან ან ნავთობის კრეკინგის პროპან-პროპილენურ ფრაქციასთან, გაწმენდილი სხვა უჯერი ნაერთებისგან, ტენიანობისგან, მერკაპტანებისგან და წყალბადის სულფიდისგან, რომლებიც წამლავს კატალიზატორს. მაგალითად, პოლიალკილბენზოლში გახსნილი ალუმინის ტრიქლორიდი გამოიყენება კატალიზატორად. დიიზოპროპილბენზოლში. ალკილაცია ხორციელდება 85 °C ტემპერატურაზე და ზედმეტ წნევაზე 0,5 მპა, რაც უზრუნველყოფს პროცესის თხევად ფაზაში მიმდინარეობას. იზოპროპილბენზოლი იჟანგება ჰიდროპეროქსიდად ატმოსფერული ჟანგბადით ან ტექნიკური ჟანგბადით 110-130°Сცვლადი ვალენტობის ლითონის მარილების არსებობისას (რკინა, ნიკელი, კობალტი, მანგანუმი) ჰიდროპეროქსიდი იშლება განზავებული მჟავებით (გოგირდის ან ფოსფორის) ან მცირე რაოდენობით კონცენტრირებული გოგირდმჟავას 30-60 °C ტემპერატურაზე. რექტიფიკაციის შემდეგ მიიღება ფენოლი, აცეტონი და გარკვეული რაოდენობა α-მეთილსტირონი. სსრკ-ში შემუშავებული სამრეწველო კუმენის მეთოდი ეკონომიკურად ყველაზე მომგებიანია ფენოლის წარმოების სხვა მეთოდებთან შედარებით. ფენოლის გამომუშავება ბენზოლის სულფონის მჟავის მეშვეობით გულისხმობს დიდი რაოდენობით ქლორის და ტუტეს მოხმარებას. ბენზოლის ოქსიდაციური ქლორირება დაკავშირებულია ორთქლის დიდ მოხმარებასთან - 3-6-ჯერ მეტი, ვიდრე სხვა მეთოდების გამოყენებისას; გარდა ამისა, ქლორირების დროს ხდება აღჭურვილობის ძლიერი კოროზია, რაც მოითხოვს სპეციალური მასალების გამოყენებას. კუმენის მეთოდი მარტივია მისი ტექნიკის დიზაინით და საშუალებას გაძლევთ ერთდროულად მიიღოთ ორი ტექნიკურად ღირებული პროდუქტი: ფენოლი და აცეტონი.
5. ბენზოის მჟავას ჟანგვითი დეკარბოქსილირების დროსპირველ რიგში, ტარდება ტოლუოლის თხევადი ფაზის კატალიზური დაჟანგვა ბენზოინის მჟავად, რომელიც, თანდასწრებით Cu 2+გარდაიქმნება ბენზოლისცილის მჟავად. ეს პროცესი შეიძლება აღწერილი იყოს შემდეგი დიაგრამით:
   ბენზოილსალიცილის მჟავა წყლის ორთქლთან ერთად იშლება სალიცილის და ბენზოის მჟავებად. ფენოლი წარმოიქმნება სალიცილის მჟავის სწრაფი დეკარბოქსილირების შედეგად.

ფენოლის გამოყენება

ფენოლი გამოიყენება როგორც ნედლეული პოლიმერების წარმოებისთვის: პოლიკარბონატი და (ჯერ სინთეზირდება ბისფენოლი A, შემდეგ კი ეს), ფენოლ-ფორმალდეჰიდის ფისები, ციკლოჰექსანოლი (შემდეგ ნეილონისა და ნეილონის წარმოებით).

ნავთობის გადამუშავებისას ფენოლი გამოიყენება ფისოვანი ნივთიერებებისგან, გოგირდის შემცველი ნაერთებისა და პოლიციკლური არომატული ნახშირწყალბადებისგან ზეთების გასაწმენდად.

გარდა ამისა, ფენოლი ემსახურება როგორც ნედლეულს იონოლის, ნეონოლების (), კრეოზოლების, ასპირინის, ანტისეპტიკების და პესტიციდების წარმოებისთვის.

ფენოლი კარგი კონსერვანტი და ანტისეპტიკურია. იგი გამოიყენება დეზინფექციისთვის მეცხოველეობაში, მედიცინაში და კოსმეტოლოგიაში.

ფენოლის ტოქსიკური თვისებები

ფენოლი ტოქსიკურია (საშიშროების კლასი II). ფენოლის ჩასუნთქვისას ფუნქციები ირღვევა ნერვული სისტემა. მტვერი, ორთქლი და ფენოლის ხსნარი თვალის, სასუნთქი გზების ან კანის ლორწოვან გარსთან შეხების შემთხვევაში იწვევს ქიმიურ დამწვრობას. კანთან შეხებისას ფენოლი შეიწოვება რამდენიმე წუთში და იწყებს ზემოქმედებას ცენტრალურ ნერვულ სისტემაზე. დიდი დოზებით, მას შეუძლია გამოიწვიოს რესპირატორული ცენტრის დამბლა, თუ მიიღება ლეტალური დოზა 1-10 გ, ბავშვებისთვის 0,05-0,5 გ.

ცნობები:
კუზნეცოვი E.V., Prokhorova I. P. მათზე დაფუძნებული პოლიმერების და პლასტმასის წარმოების ტექნოლოგიური სქემების ალბომი. რედ. მე-2. მ., ქიმია, 1975. 74 გვ.
Knop A., Sheib V. ფენოლური ფისები და მათზე დაფუძნებული მასალები. მ., ქიმია, 1983. 279 გვ.
Bachman A., Müller K. Phenoplastics. მ., ქიმია, 1978. 288 გვ.
ნიკოლაევი A.F. პლასტმასის ტექნოლოგია, ლენინგრადი, ქიმია, 1977. 366 გვ.

განმარტება

ბენზოლი(ციკლოჰექსატრიენი - 1,3,5) - ორგანული ნივთიერებები, რიგი არომატული ნახშირწყალბადების უმარტივესი წარმომადგენელი.

ფორმულა – C 6 H 6 (სტრუქტურული ფორმულა – სურ. 1). მოლეკულური წონა – 78,11.

ბრინჯი. 1. ბენზოლის სტრუქტურული და სივრცითი ფორმულები.

ბენზოლის მოლეკულაში ნახშირბადის ექვსივე ატომი sp 2 ჰიბრიდულ მდგომარეობაშია. ნახშირბადის თითოეული ატომი აყალიბებს 3σ კავშირს ორ სხვა ნახშირბადის ატომთან და წყალბადის ერთ ატომთან, რომლებიც დევს იმავე სიბრტყეში. ნახშირბადის ექვსი ატომი ქმნის რეგულარულ ექვსკუთხედს (ბენზოლის მოლეკულის σ-ჩონჩხი). ნახშირბადის თითოეულ ატომს აქვს ერთი არაჰიბრიდირებული p ორბიტალი, რომელიც შეიცავს ერთ ელექტრონს. ექვსი p-ელექტრონი ქმნის ერთ π-ელექტრონულ ღრუბელს (არომატული სისტემა), რომელიც გამოსახულია წრეში ექვსწევრიანი რგოლის შიგნით. ბენზოლისგან მიღებულ ნახშირწყალბადის რადიკალს ეწოდება C 6 H 5 - - ფენილი (Ph-).

ბენზოლის ქიმიური თვისებები

ბენზოლი ხასიათდება ჩანაცვლებითი რეაქციებით, რომლებიც წარმოიქმნება ელექტროფილური მექანიზმის მეშვეობით:

- ჰალოგენაცია (ბენზოლი რეაგირებს ქლორთან და ბრომთან კატალიზატორების თანდასწრებით - უწყლო AlCl 3, FeCl 3, AlBr 3)

C 6 H 6 + Cl 2 = C 6 H 5 -Cl + HCl;

- ნიტრაცია (ბენზოლი ადვილად რეაგირებს ნიტრატირებულ ნარევთან - კონცენტრირებული აზოტის და გოგირდის მჟავების ნარევი)

- ალკილაცია ალკენებით

C 6 H 6 + CH 2 = CH-CH 3 → C 6 H 5 -CH (CH 3) 2;

ბენზოლზე დამატების რეაქციები იწვევს არომატული სისტემის განადგურებას და ხდება მხოლოდ მძიმე პირობებში:

- ჰიდროგენიზაცია (რეაქცია ხდება გაცხელებისას, კატალიზატორი არის Pt)

- ქლორის დამატება (წარმოიქმნება ულტრაიისფერი გამოსხივების გავლენის ქვეშ მყარი პროდუქტის - ჰექსაქლოროციკლოჰექსანის (ჰექსაქლორანის) წარმოქმნით - C 6 H 6 Cl 6)

ნებისმიერი ორგანული ნაერთის მსგავსად, ბენზოლი გადის წვის რეაქციას რეაქციის პროდუქტების წარმოქმნით ნახშირორჟანგიდა წყალი (იწვის შებოლილი ცეცხლით):

2C 6 H 6 +15O 2 → 12CO 2 + 6H 2 O.

ბენზოლის ფიზიკური თვისებები

ბენზოლი არის უფერო სითხე, მაგრამ აქვს სპეციფიკური მკვეთრი სუნი. წყალთან ქმნის აზეოტროპულ ნარევს, კარგად ერევა ეთერებთან, ბენზინთან და სხვადასხვა ორგანულ გამხსნელებთან. დუღილის წერტილი – 80,1C, დნობის წერტილი – 5,5C. ტოქსიკური, კანცეროგენი (ანუ ხელს უწყობს კიბოს განვითარებას).

ბენზოლის მომზადება და გამოყენება

ბენზოლის მიღების ძირითადი მეთოდები:

- ჰექსანის დეჰიდროციკლიზაცია (კატალიზატორები - Pt, Cr 3 O 2)

CH 3 – (CH 2) 4 -CH 3 → C 6 H 6 + 4H 2;

- ციკლოჰექსანის დეჰიდროგენაცია (რეაქცია ხდება გაცხელებისას, კატალიზატორი არის Pt)

C 6 H 12 → C 6 H 6 + 4H 2;

- აცეტილენის ტრიმერიზაცია (რეაქცია ხდება 600C-მდე გაცხელებისას, კატალიზატორი არის გააქტიურებული ნახშირბადი)

3HC≡CH → C 6 H 6 .

ბენზოლი ემსახურება როგორც ნედლეულს ჰომოლოგების (ეთილბენზოლი, კუმენი), ციკლოჰექსანი, ნიტრობენზოლი, ქლორბენზოლი და სხვა ნივთიერებების წარმოებისთვის. ადრე ბენზოლს იყენებდნენ ბენზოლის დანამატად მისი ოქტანური რიცხვის გასაზრდელად, თუმცა ახლა, მაღალი ტოქსიკურობის გამო, საწვავში ბენზოლის შემცველობა მკაცრად რეგულირდება. ბენზოლი ზოგჯერ გამოიყენება გამხსნელად.

პრობლემის გადაჭრის მაგალითები

მაგალითი 1

ვარჯიში

ჩამოწერეთ განტოლებები, რომლებითაც შესაძლებელია შემდეგი გარდაქმნების განხორციელება: CH 4 → C 2 H 2 → C 6 H 6 → C 6 H 5 Cl.

გამოსავალი

მეთანისგან აცეტილენის წარმოებისთვის გამოიყენება შემდეგი რეაქცია: 2CH 4 → C 2 H 2 + 3H 2 (t = 1400C). აცეტილენისგან ბენზოლის გამომუშავება შესაძლებელია აცეტილენის ტრიმერიზაციის რეაქციით, რომელიც ხდება გაცხელებისას (t = 600C) და გააქტიურებული ნახშირბადის თანდასწრებით: 3C 2 H 2 → C 6 H 6. ბენზოლის ქლორირების რეაქცია პროდუქტის სახით ქლორბენზოლის წარმოქმნით ხორციელდება რკინის (III) ქლორიდის თანდასწრებით: C 6 H 6 + Cl 2 → C 6 H 5 Cl + HCl.

მაგალითი 2

ვარჯიში	39 გ ბენზოლს რკინის (III) ქლორიდის თანდასწრებით დაემატა 1 მოლი ბრომი წყალი. რა რაოდენობის ნივთიერება და რამდენი გრამი რა პროდუქტი დამზადდა?
გამოსავალი	მოდით დავწეროთ ბენზოლის ბრომირების რეაქციის განტოლება რკინის (III) ქლორიდის თანდასწრებით: C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr. რეაქციის პროდუქტებია ბრომბენზოლი და წყალბადის ბრომიდი. ბენზოლის მოლური მასა გამოითვლება ცხრილის გამოყენებით ქიმიური ელემენტები DI. მენდელეევი – 78 გ/მოლ. ვიპოვოთ ბენზოლის რაოდენობა: n(C6H6) = m(C6H6) / M(C6H6); n (C 6 H 6) = 39 / 78 = 0.5 მოლი. პრობლემის პირობების მიხედვით, ბენზოლი რეაგირებდა 1 მოლ ბრომთან. შესაბამისად, ბენზოლი დეფიციტურია და შემდგომი გამოთვლები განხორციელდება ბენზოლის გამოყენებით. რეაქციის განტოლების მიხედვით n(C 6 H 6): n(C 6 H 5 Br) : n(HBr) = 1: 1: 1, შესაბამისად n(C 6 H 6) = n(C 6 H 5 Br) =: n(HBr) = 0,5 მოლი. მაშინ ბრომბენზოლისა და წყალბადის ბრომიდის მასები ტოლი იქნება: m(C6H5Br) = n(C6H5Br)×M(C6H5Br); m(HBr) = n(HBr)×M(HBr). ბრომობენზოლის და წყალბადის ბრომიდის მოლური მასები, გამოთვლილი ქიმიური ელემენტების ცხრილის გამოყენებით D.I. მენდელეევი – 157 და 81 გ/მოლი, შესაბამისად. m(C 6 H 5 Br) = 0.5 × 157 = 78.5 გ; m(HBr) = 0,5×81 = 40,5 გ.
უპასუხე	რეაქციის პროდუქტებია ბრომბენზოლი და წყალბადის ბრომიდი. ბრომბენზოლის და წყალბადის ბრომიდის მასებია, შესაბამისად, 78,5 და 40,5 გ.

ფეისბუქი

Twitter

VKontakte

კლასელები

Google+