Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Химические свойства аренов

Арены (ароматические углеводороды) – это непредельные (ненасыщенные) циклические углеводороды, молекулы которых содержат устойчивые циклические группы атомов (бензольные ядра) с замкнутой системой сопряженных связей.

Общая формула: CnH2n–6 при n ≥ 6.

Видео:Концентрированная серная кислота и ее особые свойства | Химия ЕГЭ | УмскулСкачать

Концентрированная серная кислота и ее особые свойства | Химия ЕГЭ | Умскул

Химические свойства аренов

Арены – непредельные углеводороды, молекулы которых содержат три двойных связи и цикл. Но из-за эффекта сопряжения свойства аренов отличаются от свойств других непредельных углеводородов.

Для ароматических углеводородов характерны реакции:

  • присоединения,
  • замещения,
  • окисления (для гомологов бензола).
Из-за наличия сопряженной π-электронной системы молекулы ароматических углеводородов вступают в реакции присоединения очень тяжело, только в жестких условиях — на свету или при сильном нагревании, как правило, по радикальному механизму
Бензольное кольцо представляет из себя скопление π-электронов, которое притягивает электрофилы. Поэтому для ароматических углеводородов характерны реакции электрофильного замещения атома водорода у бензольного кольца.

Ароматическая система бензола устойчива к действию окислителей. Однако гомологи бензола окисляются под действием перманганата калия и других окислителей.

Видео:Все про серную кислоту | Химия ОГЭ 2023 | УмскулСкачать

Все про серную кислоту | Химия ОГЭ 2023 | Умскул

1. Реакции присоединения

Бензол присоединяет хлор на свету и водород при нагревании в присутствии катализатора.

1.1. Гидрирование

Бензол присоединяет водород при нагревании и под давлением в присутствии металлических катализаторов (Ni, Pt и др.).

При гидрировании бензола образуется циклогексан:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

При гидрировании гомологов образуются производные циклоалканы. При нагревании толуола с водородом под давлением и в присутствии катализатора образуется метилциклогексан:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

1.2. Хлорирование аренов

Присоединение хлора к бензолу протекает по радикальному механизму при высокой температуре, под действием ультрафиолетового излучения.

При хлорировании бензола на свету образуется 1,2,3,4,5,6-гексахлорциклогексан (гексахлоран).

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Гексахлоран – пестицид, использовался для борьбы с вредными насекомыми. В настоящее время использование гексахлорана запрещено.

Гомологи бензола не присоединяют хлор. Если гомолог бензола реагирует с хлором или бромом на свету или при высокой температуре (300°C), то происходит замещение атомов водорода в боковом алкильном заместителе, а не в ароматическом кольце.

Например, при хлорировании толуола на свету образуется бензилхлорид

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Если у гомолога бензола боковая цепь содержит несколько атомов углерода – замещение происходит у атома, ближайшему к бензольному кольцу («альфа-положение»).
Например, этилбензол реагирует с хлором на свету

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Видео:СЕРНАЯ КИСЛОТА разбавленная и концентрированная - в чем отличия? | Химия ОГЭСкачать

СЕРНАЯ КИСЛОТА разбавленная и концентрированная - в чем отличия? | Химия ОГЭ

2. Реакции замещения

Реакции замещения у ароматических углеводородов протекают по ионному механизму (электрофильное замещение). При этом атом водорода замещается на другую группу (галоген, нитро, алкил и др.).

2.1. Галогенирование

Бензол и его гомологи вступают в реакции замещения с галогенами (хлор, бром) в присутствии катализаторов (AlCl3, FeBr3).

При взаимодействии с хлором на катализаторе AlCl3 образуется хлорбензол:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Ароматические углеводороды взаимодействуют с бромом при нагревании и в присутствии катализатора – FeBr3 . Также в качестве катализатора можно использовать металлическое железо.

Бром реагирует с железом с образованием бромида железа (III), который катализирует процесс бромирования бензола:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Гомологи бензола содержат алкильные заместители, которые обладают электронодонорным эффектом: из-за того, что электроотрицательность водорода меньше, чем углерода, электронная плотность связи С-Н смещена к углероду.

На нём возникает избыток электронной плотности, который далее передается на бензольное кольцо.

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Поэтому гомологи бензола легче вступают в реакции замещения в бензольном кольце. При этом гомологи бензола вступают в реакции замещения преимущественно в орто— и пара-положения
Например, при взаимодействии толуола с хлором образуется смесь продуктов, которая преимущественно состоит из орто-хлортолуола и пара-хлортолуола

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Мета-хлортолуол образуется в незначительном количестве.

При взаимодействии гомологов бензола с галогенами на свету или при высокой температуре (300 о С) происходит замещение водорода не в бензольном кольце, а в боковом углеводородном радикале.

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Если у гомолога бензола боковая цепь содержит несколько атомов углерода – замещение происходит у атома, ближайшему к бензольному кольцу («альфа-положение»).

Например, при хлорировании этилбензола:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

2.2. Нитрование

Бензол реагирует с концентрированной азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты (нитрующая смесь).

При этом образуется нитробензол:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Серная кислота способствует образованию электрофила NO2 + :

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Толуол реагирует с концентрированной азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты.

В продуктах реакции мы указываем либо о-нитротолуол:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Нитрование толуола может протекать и с замещением трех атомов водорода. При этом образуется 2,4,6-тринитротолуол (тротил, тол):

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

2.3. Алкилирование ароматических углеводородов

  • Арены взаимодействуют с галогеналканами в присутствии катализаторов (AlCl3, FeBr3 и др.) с образованием гомологов бензола.
Например, бензол реагирует с хлорэтаном с образованием этилбензола

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

  • Ароматические углеводороды взаимодействуют с алкенами в присутствии хлорида алюминия, бромида железа (III), фосфорной кислоты и др.
Например, бензол реагирует с этиленом с образованием этилбензола

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Например, бензол реагирует с пропиленом с образованием изопропилбензола (кумола)

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

  • Алкилирование спиртами протекает в присутствии концентрированной серной кислоты.
Например, бензол реагирует с этанолом с образованием этилбензола и воды

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

2.4. Сульфирование ароматических углеводородов

Бензол реагирует при нагревании с концентрированной серной кислотой или раствором SO3 в серной кислоте (олеум) с образованием бензолсульфокислоты:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Видео:Изучаем химические свойства концентрированной серной кислоты!Скачать

Изучаем химические свойства концентрированной серной кислоты!

3. Окисление аренов

Бензол устойчив к действию даже сильных окислителей. Но гомологи бензола окисляются под действием сильных окислителей. Бензол и его гомологи горят.

3.1. Полное окисление – горение

При горении бензола и его гомологов образуются углекислый газ и вода. Реакция горения аренов сопровождается выделением большого количества теплоты.

Уравнение сгорания аренов в общем виде:

При горении ароматических углеводородов в недостатке кислорода может образоваться угарный газ СО или сажа С.

Бензол и его гомологи горят на воздухе коптящим пламенем. Бензол и его гомологи образуют с воздухом и кислородом взрывоопасные смеси.

3.2. О кисление гомологов бензола

Гомологи бензола легко окисляются перманганатом и дихроматом калия в кислой или нейтральной среде при нагревании.

При этом происходит окисление всех связей у атома углерода, соседнего с бензольным кольцом, кроме связи этого атома углерода с бензольным кольцом.

Толуол окисляется перманганатом калия в серной кислоте с образованием бензойной кислоты:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Если окисление толуола идёт в нейтральном растворе при нагревании, то образуется соль бензойной кислоты – бензоат калия:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Таким образом, толуол обесцвечивает подкисленный раствор перманганата калия при нагревании.

При окислении других гомологов бензола всегда остаётся только один атом С в виде карбоксильной группы (одной или нескольких, если заместителей несколько), а все остальные атомы углерода радикала окисляются до углекислого газа или карбоновой кислоты.
Например, при окислении этилбензола перманганатом калия в серной кислоте образуются бензойная кислота и углекислый газ

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Например, при окислении этилбензола перманганатом калия в нейтральной кислоте образуются соль бензойной кислоты и карбонат

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Более длинные радикалы окисляются до бензойной кислоты и карбоновой кислоты:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

При окислении пропилбензола образуются бензойная и уксусная кислоты:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Изопропилбензол окисляется перманганатом калия в кислой среде до бензойной кислоты и углекислого газа:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Видео:Взаимодействие сахара с концентрированной серной кислотойСкачать

Взаимодействие сахара с концентрированной  серной кислотой

4. Ориентирующее действие заместителей в бензольном кольце

Если в бензольном кольце имеются заместители, не только алкильные, но и содержащие другие атомы (гидроксил, аминогруппа, нитрогруппа и т.п.), то реакции замещения атомов водорода в ароматической системе протекают строго определенным образом, в соответствии с характером влияния заместителя на ароматическую π-систему.

Заместители подразделяют на две группы в зависимости от их влияния на электронную плотность ароматической системы: электронодонорные (первого рода) и электроноакцепторные (второго рода).

Типы заместителей в бензольном кольце

Заместители первого родаЗаместители второго рода
Дальнейшее замещение происходит преимущественно в орто— и пара-положениеДальнейшее замещение происходит преимущественно в мета-положение
Электронодонорные, повышают электронную плотность в бензольном кольцеЭлектроноакцепторные, снижают электронную плотность в сопряженной системе.
  • алкильные заместители: СН3 –, С2Н5 – и др.;
  • гидроксил, амин: –ОН , –NН2;
  • галогены: –Cl, –Br
  • нитро-группа:– NO2, – SO3Н;
  • карбонил – СНО;
  • карбоксил: – СООН, нитрил: – СN;
  • – CF3
Например, толуол реагирует с хлором в присутствии катализатора с образованием смеси продуктов, в которой преимущественно содержатся орто-хлортолуол и пара-хлортолуол. Метильный радикал — заместитель первого рода.

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

В уравнении реакции в качестве продукта записывается либо орто-толуол, либо пара-толуол.

Например, при бромировании нитробензола в присутствии катализатора преимущественно образуется мета-хлортолуол. Нитро-группа — заместитель второго рода

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Видео:Серная кислота. Химические свойства. Реакции с металлами.Скачать

Серная кислота. Химические свойства. Реакции с металлами.

5. Особенности свойств стирола

Стирол (винилбензол, фенилэтилен) – это производное бензола, которое имеет в своем составе двойную связь в боковом заместителе.

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Общая формула гомологического ряда стирола: CnH2n-8.

Молекула стирола содержит заместитель с кратной связью у бензольного кольца, поэтому стирол проявляет все свойства, характерные для алкенов – вступает в реакции присоединения, окисления, полимеризации.

Стирол присоединяет водород, кислород, галогены, галогеноводороды и воду в соответствии с правилом Марковникова.

Например, при гидратации стирола образуется спирт:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Стирол присоединяет бром при обычных условиях, то есть обесцвечивает бромную воду

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

При полимеризации стирола образуется полистирол:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Как и алкены, стирол окисляется водным раствором перманганата калия при обычных условиях. Обесцвечивание водного раствора перманганата калия — качественная реакция на стирол:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

При жестком окислении стирола перманганатом калия в кислой среде (серная кислота) разрывается двойная связь и образуется бензойная кислота и углекислый газ:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

При окислении стирола перманганатом калия в нейтральной среде при нагревании также разрывается двойная связь и образуется соль бензойной кислоты и карбонат:

Видео:Окисление Толуола Перманганатом Калия В Сернокислой СредеСкачать

Окисление Толуола Перманганатом Калия В Сернокислой Среде

Сульфирование бензола и его производных

СУЛЬФИРОВАНИЕ АРОМАТИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Замещение водорода в ядре ароматических соединений на сульфогруппу идет значительно легче, чем в соединениях жирного ряда; поэтому реакция сульфирования наряду с реакцией нитрования является одной из характерных для ароматических соединений. Сульфирование ароматических соединений идет несколько труднее, чем нитрование, и требует более жестких условий. Гомологи бензола (толуол, ксилолы) сульфируются легче, чем сам бензол; еще легче сульфируются фенолы и анилин.

Сульфопроизводные ароматических соединений находят широкое применение при синтезе ряда красителей и лекарственных веществ.

Реакция сульфирования осуществляется концентрированной серной кислотой или олеумом (олеум – это раствор серного ангидрида в безводной серной кислоте). В процессе реакции водородный атом замещается сульфогруппой, приводя к моносульфокислоте.

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение+ H2SO4 – SO3  Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение(бензолсульфокислота) + H2O

Сульфирование

Введение в ароматическое соединение группы SO3H называется сульфированием, а образующиеся продукты называются аренсульфокислотами.

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Сульфирование широко используется в промышленном синтезе органических красителей, поверхностно-активных веществ, сульфамидных препаратов и других физиологически активных соединений. В качестве сульфирующего агента чаще всего употребляют 98-100%-ную серную кислоту (моногидрат), 92-94%-ную кислоту (купоросное масло), а также олеум, содержащий от 20-60% серного ангидрида, растворенного в безводной серной кислоте; иногда для сульфирования используют растворы SO3 в SO2 (жидк.) и SO3 в хлористом метилене. Эффективным сульфирующим агентом является хлорсульфоновая кислота (монохлорангидрид серной кислоты), которую получают при взаимодействии серного ангидрида и хлористого водорода. Сульфирование ароматических соединений хлорсульфоновой кислотой представляет собой двухстадийный процесс. На первой стадии образуется сульфокислота.

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Далее она взаимодействует с хлорсульфоновой кислотой с образованием сульфохлорида.

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Для того, чтобы сместить равновесие вправо, необходимо использовать 4-5-кратный избыток ClSO3H. Для сульфирования ароматических соединений, содержащих электронодонорные заместители, а также пятичленных ароматических гетероциклических соединений — фурана, пиррола, тиофена и др., нестабильных в сильнокислой среде, используют комплексы серного ангидрида с пиридином, диоксаном или диметилформамидом.

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Важной особенностью реакции сульфирования является ее обратимость. Ароматические сульфокислоты расщепляются перегретым водяным паром в кислой среде при 110-180 о С (протодесульфирование представляет собой реакцию электрофильного ароматического ипсо-замещения). На этом свойстве сульфогруппы основано ее использование в качестве защитной группы в синтезе различных полизамещенных бензолов. Например, сульфогруппой можно защитить пара-место бензольного кольца в толуоле, анизоле, анилине и феноле.

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Механизм сульфирования

До сих пор нет единого мнения относительно истинной природы электрофильного агента сульфирования. Данные кинетических измерений не дают однозначного ответа на этот вопрос, поскольку в водной и безводной серной кислоте содержится большое число потенциальных электрофильных агентов, относительная концентрация которых зависит от отношения H2O/SO3.

При концентрации серной кислоты ниже 80% устанавливаются главным образом следующие равновесия:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнениеили

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

При более высокой концентрации серной кислоты в интервале 85-98% состояние серной кислоты в основном описывается уравнениями

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

В 100%-ной серной кислоте и в олеуме помимо H2S2O7 существуют и другие полисерные кислоты — H2S3O10; H2S4O13 и т.д. Все это крайне затрудняет интерпретацию данных по кинетике сульфирования.

В водной серной кислоте при концентрации ниже 80% скорость сульфирования линейно коррелирует с активностью иона H3SO4+ . При концентрации серной кислоты выше 85% наблюдается линейная корреляция с активностью H2S2O7. Эти две частицы, по-видимому, и есть два главных реальных электрофильных агента сульфирования ароматических соединений в водной серной кислоте. Их можно рассматривать как молекулу SO3, координированную соответственно с ионом H3O+ или серной кислотой. При переходе от 85%-ной к 100%-ной серной кислоте концентрация иона H3O+ резко уменьшается, а концентрация H2SO4 увеличивается. В 91%-ной кислоте [H3SO4+ ] = [H2S2O7], но так как H2S2O7 (SO3 . H2SO4) более сильный электрофильный агент, чем H3SO4+ (H3O+ . SO3), он доминирует как электрофил не только в 91%-ной, но даже и в 85%-ной серной кислоте.

Таким образом, механизм сульфирования может быть представлен, по-видимому, следующим образом:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Кинетический изотопный эффект kH/kD при концентрации серной кислоты ниже 95% пренебрежимо мал. Но при сульфировании 98-100%-ной H2SO4 или олеумом наблюдается кинетический изотопный эффект kH/kD в диапазоне 1.15-1.7, т.е. определяющей скорость стадией становится уже стадия (2). При концентрации серной кислоты ниже 95% протон от Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение-комплекса отщепляется гидросульфат-ионом HSO4- , а при более высокой концентрации серной кислоты роль очень слабого основания играет сама H2SO4. Поэтому скорость стадии (2) резко уменьшается, и наблюдается кинетический изотопный эффект.

В олеуме скорость сульфирования резко возрастает. Электрофильным агентом в этом случае, по-видимому, является не связанный в комплекс SO3. Медленной является стадия (2).

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Предположение о наличии нескольких активных частиц сульфирования позволяет объяснить изменение не только скорости, но и ориентации при сульфировании серной или олеумом. Катион H3SO4+ и H2S2O7 должны обладать более высокой селективностью по сравнению с SO3.

При рассмотрении экспериментальных данных по распределению изомерных продуктов сульфирования необходимо иметь в виду, что эта реакция подчиняется не кинетическому, а термодинамическому контролю. Поэтому соотношение орто-, мета- и пара-изомеров при изменении температуры меняется не только потому, что константы скорости сульфирования в орто-, мета- и пара-положения бензольного кольца по-разному меняются с ростом температуры, но и потому, что положение равновесия всех этих процессов также очень сильно зависит от температуры. Так, например, при сульфировании фенола до моносульфокислоты образуется смесь орто- и пара-гидроксибензолсульфокислот. При 20 о С образуется приблизительно равное количество орто- и пара-изомеров. Однако при сульфировании фенола при 100 о С в реакционной смеси преобладает пара-изомер. При нагревании смеси орто- и пара-изомеров в 80-90%-ной серной кислоте также накапливается пара-изомер. Это объясняется тем, что скорость протодесульфирования орто-изомера больше, чем пара-изомера. орто-Гидроксибензолсульфокислота не только образуется быстрее, но и расщепляется обратно до фенола с большей скоростью; пара-гидроксибензолсульфокислота медленнее образуется, но и медленнее расщепляется. Образование орто-изомера при сульфировании фенола 92-98%-ной серной кислотой при 0 о С (условия кинетического контроля сульфирования) указывает на то, что скорость обратной реакции протодесульфирования в этих условиях очень мала. Таким образом пара-изомер при термодинамическом контроле сульфирования фенола становится доминирующим продуктом этой реакции.

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Аналогично толуол при сульфировании 100%-ной серной кислотой при 0 о С дает 43% орто-, 4% мета- и 53% пара-толуолсульфокислоты, тогда как при 100 о С в равновесных условиях наблюдается совершенно иное распределение изомеров: 13% орто-, 8% мета- и 79% пара-толуолсульфокислоты.

Другим классическим примером проявления термодинамического контроля является сульфирование нафталина

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

В очень мягких условиях образуется только 1-нафталинсульфокис-лота. Этому условию отвечает сульфирование нафталина хлорсульфоновой кислотой или раствором SO3 в дихлорэтане при 0 о -(-10 о С). Соотношение изомеров при сульфировании 96%-ной серной кислотой зависит от температуры: в более жестких условиях преобладает термодинамически более стабильная 2-нафталинсульфо-кислота.

Сульфирование бензола и его производных

Бензол при действии 92-94%-ной серной кислоты при 40-50 о С образует бензолсульфокислоту с выходом 90-96%. Введение одной сульфогруппы уменьшает скорость реакции введения второй сульфогруппы в 10 4 раз, поэтому мета-бензолсульфо-кислота получается при сульфировании бензола в жестких условиях избытком 20%-ного олеума при 100 о С или 60%-ного олеума при 60-80 о С. Длительное нагревание мета-бензолсульфокислоты с 90%-ной серной кислотой при 235 о С приводит к равновесной смеси, состоящей из 66% мета- и 34% пара-бензолсульфокислоты.

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Дальнейшее сульфирование мета-бензолдисульфокислоты до 1,3,5-бензолтрисульфокислоты удается провести только с 60%-ным олеумом при 250 о С в присутствии сульфата ртути. Толуол сульфируется в несколько раз быстрее бензола. При этом, как правило, образуется смесь всех трех изомерных толуолсульфокислот.

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

пара-Толуолсульфокислота плохо растворима в конц.HCl и может быть выделена в чистом виде путем насыщения конц. водного раствора смеси полученных сульфокислот хлористым водородом.

Сульфирование хлорбензола и других галогенбензолов протекает в десять раз медленнее, чем сульфирование бензола, в результате образуется пара-хлорбензолсульфокислота, почти не содержащая орто-изомера.

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Нитробензол сульфируется 60%-ным олеумом при 80-100 о С исключительно до мета-нитробензолсульфокислоты.

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Пара-нитротолуол, как и следовало ожидать, образует при сульфировании 20%-ным олеумом 4-нитро-2-толуолсульфокислоту.

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Сульфированием ароматических аминов получают аминосульфокислоты. Аминогруппа является одним из сильнейших электронодонорных ориентантов I-го рода, однако в 90-100%-ной серной кислоте или олеуме она протонируется, причем равновесие практически нацело смещено в сторону протонированной формы. Аммониевая группа NH3+ относится к сильным электроакцепторным заместителям, вызывающим резкое замедление реакции сульфирования и ориентирующим входящий электрофил в мета-положение.

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

В промышленности метаниловую кислоту получают восстановлением мета-нитробензолсульфокислоты.

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Для получения орто- и пара-аминобензолсульфокислот используют обходный метод, который носит название «реакции запекания». Эту реакцию осуществляют при длительном нагревании гидросульфатов ароматических аминов при 100-200 о С в сухом виде или в высококипящих органических растворителях, обычно в орто-дихлорбензоле. При температуре около 100 о С образуется практически чистый орто-изомер (ортаниловая кислота, продукт кинетического контроля), а при 180-200 о С — пара-изомер (сульфаниловая кислота, продукт термодинамического контроля).

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Кроме того, имеются данные, что при высоких температурах может протекать конкурентный процесс образования сульфаминовой кислоты, которая затем изомеризуется с переходом сульфогруппы в пара-положение кольца.

Видео:Серная кислота и ее соли. 9 класс.Скачать

Серная кислота и ее соли. 9 класс.

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Все реакции толуола (метилбензола) можно подразделить на два типа: реакции, затрагивающие бензольное кольцо и реакции, затрагивающие метильную группу.

Реакции замещения

1. Реакции с участием бензольного кольца

Метилбензол вступает во все реакции замещения, в которых участвует бензол, и проявляет при этом более высокую реакционную способность, реакции протекают с большой скоростью.

Метильный радикал, содержащийся в молекуле толуола, является ориентантом I рода, поэтому в результате реакций замещения в бензольном ядре получаются орто- и пара- производные толуола или при избытке реагента – трипроизводные общей формулы:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

а) галогениерование

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

При избытке галогена можно получить ди- и три-замешенные производные в соответствии с правилами ориентации:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

б) нитрование

Например, при нитровании толуола С6Н5CH3 (70°С) происходит замещение не одного, а трех атомов водорода с образованием 2,4,6-тринитротолуола:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Здесь ярко проявляется взаимное влияние атомов в молекуле на реакционную способность вещества. С одной стороны, метильная группа СH3 (за счет +I-эффекта) повышает электронную плотность в бензольном кольце в положениях 2, 4 и 6 и облегчает замещение именно в этих положениях:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

С другой стороны, под влиянием бензольного кольца метильная группа СH3 в толуоле становится более активной в реакциях окисления и радикального замещения по сравнению с метаном СH4.

в) сульфирование

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

г) алкилирование

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

2. Реакции с участием боковой цепи

Метильная группа в метилбензоле может вступать в реакции, характерные для алканов:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Это объясняется тем, что на лимитирующей стадии легко (при невысокой энергии активации) образуется радикал бензил ·CH2-C6H5. Он более стабилен, чем алкильные свободные радикалы (·СН3, ·СH2R), т.к. его неспаренный электрон делокализован за счет взаимодействия с π- электронной системой бензольного кольца:Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Реакции присоединения

а) гидрирование

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Реакции окисления

а) горение

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

б) неполное окисление

В отличие от бензола его гомологи подвергаются окислению легче предельных углеводородов. При этом окислению подвергаются лишь радикалы, связанные с бензольным кольцом, в случае толуола — метильная группа. Мягкие окислите (MnО2) окисляют ее до альдегидной группы, более сильные окислители (KMnO4) вызывают дальнейшее окисление до кислоты:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Толуол, в отличие от метана, окисляется в мягких условиях (обесцвечивает подкисленный раствор KMnO4 при нагревании).

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Любой гомолог бензола с одной боковой цепью окисляется KMnO4 и другим сильным окислителем в бензойную кислоту:

Толуол с концентрированной серной кислотой уравнение

Гомологи, содержащие две боковые цепи, дают двухосновные кислоты:

📺 Видео

Нитрование разных производных бензола. Химический опытСкачать

Нитрование разных производных бензола. Химический опыт

Правило разбавления концентрированной серной кислоты водойСкачать

Правило разбавления концентрированной серной кислоты водой

Опыты по химии. Обугливание сахара концентрированной серной кислотойСкачать

Опыты по химии. Обугливание сахара концентрированной серной кислотой

Серная кислота и металлы за 10 минут | ХИМИЯ ЕГЭ | СОТКАСкачать

Серная кислота и металлы за 10 минут | ХИМИЯ ЕГЭ | СОТКА

Выделение ТОЛУОЛА из растворителя фирмы АРИКОНСкачать

Выделение ТОЛУОЛА из растворителя фирмы АРИКОН

Опыты по химии. Обугливание лучины в концентрированной серной кислотеСкачать

Опыты по химии. Обугливание лучины в концентрированной серной кислоте

Химия 9 класс (Урок№13 - Оксид серы (VI). Серная кислота и ее соли.)Скачать

Химия 9 класс (Урок№13 - Оксид серы (VI). Серная кислота и ее соли.)

Окислительные свойства концентрированной серной кислотыСкачать

Окислительные свойства концентрированной серной кислоты

Взаимодействие сахара с концентрированной серной кислотой - 9 - 11 классСкачать

Взаимодействие сахара с концентрированной серной кислотой - 9 - 11 класс

Реакция концентрированной серной кислоты с серойСкачать

Реакция концентрированной серной кислоты с серой

Реакция Концентрированной Серной Кислоты и Хлората Натрия. Реакция H2SO4 и NaClO3. Выделение ClO2.Скачать

Реакция Концентрированной Серной Кислоты и Хлората Натрия. Реакция H2SO4 и NaClO3. Выделение ClO2.

Взаимодействие серной кислоты с металламиСкачать

Взаимодействие серной кислоты с металлами
Поделиться или сохранить к себе: