Делокализация положительного заряда в σ-комплексе при м-,о -, п – замещении (динамичекий фактор).
Химические свойства галогенопроизводных:
а) реакции элетрофильного замещения
б) реакции нуклефильного замещения (SN1; SN2 аром.; SN (E-A)) – кинезамещение
в) сравнение реакционной способности галогеноалканов, хлористого аллила, хлористого винила, хлорбензола и хлористого бензила в реакциях нуклеофильного замещения.
Опыт 1. Бромирование ароматических углеводородов.
Реактивы: бензол, толуол, бром, четыреххлористый углерод, железные опилки, раствор аммиака, 2 н. раствор карбоната натрия, прокаленный хлорид кальция.
Оборудование: синяя лакмусовая бумага, круглодонная колба на 25 мл, термометр, пробирка с пробкой и нисходящей газоотводной трубкой, часовое стекло, стеклянная трубка.
а) Бромирование бензола (тяга!). В пробирку помещают 1 мл бензола и 1мл раствора брома в четыреххлористом углероде (1 мл брома и 5 мл четыреххлористого углерода). Пробирку закрывают пробкой с трубкой и нагревают на кипящей водяной бане. Обесцвечивания не происходит. Пробирку открывают и подносят к ее отверстию влажную лакмусовую бумагу, отмечают при этом цвет индикатора.
б) В круглодонную колбу на 25 мл или большую пробирку, снабженную пробкой со вставленной вертикально трубкой, помещают 5 мл бензола, 05 г железных опилок и постепенно по каплям прибавляют 2 мл брома. После прибавления первых трех капель ждут, пока начнется реакция. При этом выделяются пузырьки газа. Затем оставшийся бром прибавляют так, чтобы реакция не шла слишком бурно. После этого колбу закрепляют в лапке штатива и нагревают на водяной бане. К свободному концу трубки подносят влажную синюю лакмусовую бумагу или фильтровальную бумагу, смоченную раствором аммиака (выделяется белый дым). Нагревание продолжают до тех пор, пока окраска над жидкостью в колбе исчезнет, а проба с синим лакмусом или водным аммиаком перестанет давать положительную реакцию.
Полученную окрашенную жидкость сливают с железа в другую пробирку, содержащую 8 мл воды. Образуются два слоя. Воду отделяют декантацией, а оставшееся масло в пробирке встряхивают с раствором карбоната натрия. Слои опять разделяются, масло встряхивают с двумя порциями воды, а затем переливают в сухую пробирку и вносят туда 2 – 3 маленьких кусочка прокаленного хлорида кальция. Пробирку закрывают пробкой со вставленной в нее вертикальной стеклянной трубкой и нагревают несколько минут на водяной бане до исчезновения мути. Образовавшуюся прозрачную жидкость сливают в сухую пробирку, снабженную пробкой с термометром и нисходящей трубкой
На что указывает изменение цвета индикатора и появление дыма в пробе с аммиаком? Напишите реакцию бромирования бензола и рассмотрите механизм этого процесса.
в) Бромирование толуола (тяга!). В пробирку с 2 мл толуола и 0,5 мл брома закрепляют пробкой со вставленной в нее вертикальной трубкой и нагревают на водяной бане. Галоидирование сопровождается выделением бромоводорода. Через 10-15 мин нагревание прекращают, в пробирку погружают полоску фильтровальной бумаги так, чтобы она пропиталась жидкостью. Вынув бумагу, подсушивают ее на воздухе. Осторожно нюхать бумажку. Бром, бромоводород и толуол испаряются очень быстро, а остается резкий запах бромистого бензила, раздражающего слизистые оболочки носа.
г) Во вторую пробирку помещают 2 мл толуола, 0,5 мл брома и 0,5 г железных опилок. Пробирку закрывают пробкой с вертикальной трубкой и нагревают ее на водяной бане. Происходит энергичное выделение бромоводорода. Смесь нагревают 10-15 мин, а затем полоску фильтровальной бумаги смачивают содержимым пробирки. Бумагу подсушивают, при этом бром, толуол, бромоводород испаряются остается вещество с запахом, отличающимся от запаха толуола и не раздражающим слизистые оболочки.
Напишите уравнение реакций бромирования толуола без катализатора и с катализатором. Объясните роль катализатора при галоидировании ароматических углеводородов в ядро.
Рассмотрите механизмы галоидирования толуола с катализатором и без него. Образование каких изомеров возможно при бромировании толуола в ядро.
