सुगंधित हाइड्रोकार्बन दो पृथक छल्ले के साथ। मल्टी-कोर एरेनास

सुगंधित हाइड्रोकार्बन (एरेन्स) एक सुगंधित प्रणाली वाले यौगिक होते हैं, जो संरचना और रासायनिक गुणों में उनकी सामान्य विशेषताओं को निर्धारित करते हैं।

सुगंधित हाइड्रोकार्बन प्राप्त करने के तरीके
1. बेंजीन, टोल्यूनि, ज़ाइलीन, नेफ़थलीन- कोल कोकिंग के दौरान बनने वाले कोल टार से पृथक।
2. कुछ तेलों में बेंजीन और टोल्यूनि होते हैं।
लेकिन तेल से एरेन्स प्राप्त करने का मुख्य तरीका इसका सुगंधितकरण है: उत्प्रेरक चक्रीकरण और अल्केन्स का निर्जलीकरण। उदाहरण के लिए:

3. ऐल्किलबेनज़ीन प्राप्त करना (फ्रैडेल-शिल्प अभिक्रिया)

4. डाइफेनिल प्राप्त करना

सुगंधित हाइड्रोकार्बन के रासायनिक गुण

1. इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाएं (एसई)

प्रतिक्रियाओं की दर और दिशा पर पदार्थों का प्रभावएसई.
विभिन्न पदार्थ बेंजीन रिंग में इलेक्ट्रॉन घनत्व को बदलते हैं, और यह विभिन्न कार्बन परमाणुओं पर भिन्न हो जाता है।
यह प्रतिक्रिया दर SE को बदलता है और इसे चक्र की विभिन्न स्थितियों के लिए अलग बनाता है।

हलोजन प्रतिस्थापन द्वारा एक विशेष स्थान पर कब्जा कर लिया गया है:

+ एम-प्रभाव के कारण, वे ऑर्थो- और पैरा-पोजिशन (पहली तरह के प्रतिस्थापन के रूप में) की प्रतिक्रिया को उन्मुख करते हैं, लेकिन उनका -आई-प्रभाव पूर्ण मूल्य में मेसोमेरिक से अधिक होता है: चक्र में कुल इलेक्ट्रॉन घनत्व घटती है और एसई प्रतिक्रिया की दर घट जाती है।

अप्रतिस्थापित बेंजीन में अभिविन्यास
1. लगातार अभिविन्यास:

2. असंगत अभिविन्यास के मामले में, निम्नलिखित को ध्यान में रखा जाता है:
ए) अधिक दृढ़ता से सक्रिय समूह का प्रभाव:

बी) स्थानिक कठिनाइयाँ:

इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं के प्रकार

1. हलोजनीकरण

2. नाइट्रेशन

3. सल्फोनेशन

फ्राइडल-शिल्प के अनुसार क्षारीकरण और अम्लीकरण

4. क्षारीकरण

5. एसाइलेशन

2. सुगंधित प्रणाली के विनाश के साथ बेंजीन की प्रतिक्रियाएं

1. ऑक्सीकरण

2. रिकवरी (हाइड्रोजनीकरण)

3. रेडिकल क्लोरीनीकरण

3. ऐल्किलबेंज़िन की पार्श्व श्रृंखला अभिक्रियाएँ

1. कट्टरपंथी प्रतिस्थापन

अन्य ऐल्किलबेनज़ीन को α-स्थिति में क्लोरीनीकृत किया जाता है:

2. ऑक्सीकरण

सभी monoalkylbenzenes, जब KMnO4 के साथ क्षारीय माध्यम में ऑक्सीकृत होते हैं, तो बेंजोइक एसिड देते हैं।

सुगंधित हाइड्रोकार्बन- कार्बन और हाइड्रोजन के यौगिक, जिसके अणु में एक बेंजीन वलय होता है। सुगंधित हाइड्रोकार्बन के सबसे महत्वपूर्ण प्रतिनिधि बेंजीन और इसके समरूप हैं - हाइड्रोकार्बन अवशेषों के लिए बेंजीन अणु में एक या एक से अधिक हाइड्रोजन परमाणुओं के प्रतिस्थापन के उत्पाद।

बेंजीन अणु की संरचना

पहला सुगंधित यौगिक, बेंजीन, 1825 में एम. फैराडे द्वारा खोजा गया था। इसका आणविक सूत्र स्थापित किया गया था - सी 6 एच 6. यदि हम इसकी संरचना की तुलना समान संख्या में कार्बन परमाणुओं वाले संतृप्त हाइड्रोकार्बन की संरचना से करते हैं - हेक्सेन (सी 6 एच 14), तो हम देख सकते हैं कि बेंजीन में आठ कम हाइड्रोजन परमाणु होते हैं। जैसा कि ज्ञात है, कई बंधों और चक्रों की उपस्थिति से हाइड्रोकार्बन अणु में हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या में कमी आती है। 1865 में, एफ. केकुले ने अपने संरचनात्मक सूत्र को साइक्लोहेक्सेंट्रिएन-1,3,5 के रूप में प्रस्तावित किया।

इस प्रकार, केकुले सूत्र के अनुरूप अणु में दोहरे बंधन होते हैं, इसलिए, बेंजीन में एक असंतृप्त चरित्र होना चाहिए, अर्थात, अतिरिक्त प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करना आसान है: हाइड्रोजनीकरण, ब्रोमिनेशन, जलयोजन, आदि।

हालांकि, कई प्रयोगात्मक डेटा ने दिखाया है कि बेंजीन केवल कठोर परिस्थितियों में ही अतिरिक्त प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करता है(उच्च तापमान और प्रकाश व्यवस्था पर), ऑक्सीकरण के लिए प्रतिरोधी. इसकी सबसे विशेषता प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाएं हैंइसलिए, बेंजीन संतृप्त हाइड्रोकार्बन के चरित्र के करीब है।

इन विसंगतियों को समझाने की कोशिश करते हुए, कई वैज्ञानिकों ने बेंजीन की संरचना के विभिन्न संस्करणों का प्रस्ताव दिया है। बेंजीन अणु की संरचना अंततः एसिटिलीन से इसके गठन की प्रतिक्रिया से पुष्टि की गई थी। वास्तव में, बेंजीन में कार्बन-कार्बन बांड समतुल्य हैं, और उनके गुण एकल या दोहरे बंधनों के समान नहीं हैं।

वर्तमान में, बेंजीन को या तो केकुले सूत्र द्वारा, या एक षट्भुज द्वारा निरूपित किया जाता है जिसमें एक वृत्त को दर्शाया जाता है।

तो बेंजीन की संरचना की ख़ासियत क्या है?

अनुसंधान डेटा और गणना के आधार पर, यह निष्कर्ष निकाला गया कि सभी छह कार्बन परमाणु sp 2 संकरण की स्थिति में हैं और एक ही तल में स्थित हैं। कार्बन परमाणुओं के अनहाइब्रिडाइज्ड पी-ऑर्बिटल्स जो डबल बॉन्ड बनाते हैं (केकुले का फॉर्मूला) रिंग के प्लेन के लंबवत और एक दूसरे के समानांतर होते हैं।

वे एक दूसरे के साथ ओवरलैप करते हैं, एक एकल π-प्रणाली बनाते हैं। इस प्रकार, केकुले सूत्र में दर्शाए गए दोहरे बंधों को वैकल्पिक करने की प्रणाली संयुग्मित, अतिव्यापी -बंधों की एक चक्रीय प्रणाली है। इस प्रणाली में बेंजीन रिंग के दोनों किनारों पर स्थित इलेक्ट्रॉन घनत्व के दो टॉरॉयडल (डोनट-जैसे) क्षेत्र होते हैं। इस प्रकार, बेंजीन को एक नियमित षट्भुज के रूप में केंद्र में एक चक्र (π-system) के साथ साइक्लोहेक्सेंट्रिएन-1,3,5 के रूप में चित्रित करना अधिक तर्कसंगत है।

अमेरिकी वैज्ञानिक एल। पॉलिंग ने दो सीमा संरचनाओं के रूप में बेंजीन का प्रतिनिधित्व करने का प्रस्ताव रखा जो इलेक्ट्रॉन घनत्व के वितरण में भिन्न होते हैं और लगातार एक दूसरे में परिवर्तित होते हैं:

मापी गई बांड लंबाई इस धारणा की पुष्टि करती है। यह पाया गया कि बेंजीन में सभी सीसी बांडों की लंबाई समान (0.139 एनएम) है। वे एकल सीसी बांड (0.154 एनएम) से कुछ छोटे होते हैं और दोगुने वाले (0.132 एनएम) से अधिक लंबे होते हैं।

ऐसे यौगिक भी हैं जिनके अणुओं में कई चक्रीय संरचनाएं होती हैं, उदाहरण के लिए:

समरूपता और सुगंधित हाइड्रोकार्बन का नामकरण

के लिये बेंजीन होमोलॉग्सकई पदार्थों की स्थिति का समरूपता विशेषता है। बेंजीन का सबसे सरल समरूप है टोल्यूनि(मिथाइलबेंजीन) - ऐसे आइसोमर्स नहीं होते हैं; निम्नलिखित समरूपता को चार समावयवों के रूप में प्रस्तुत किया गया है:

छोटे प्रतिस्थापकों वाले सुगंधित हाइड्रोकार्बन के नाम का आधार बेंजीन शब्द है। सुगंधित वलय में परमाणु क्रमांकित होते हैं सीनियर डिप्टी से जूनियर तक:

यदि सब्स्टीट्यूट समान हैं, तो सबसे छोटे पथ के अनुसार क्रमांकन किया जाता है: उदाहरण के लिए, पदार्थ:

1,3-डाइमिथाइलबेंजीन कहा जाता है, न कि 1,5-डाइमिथाइलबेंजीन।

पुराने नामकरण के अनुसार, स्थिति 2 और 6 को ऑर्थो पोजीशन, 4 - पैरा-, 3 और 5 - मेटा पोजीशन कहा जाता है।

सुगंधित हाइड्रोकार्बन के भौतिक गुण

सामान्य परिस्थितियों में बेंजीन और इसके सरलतम समरूप - अत्यधिक जहरीले तरल पदार्थएक विशिष्ट अप्रिय गंध के साथ। वे पानी में खराब घुलनशील हैं, लेकिन अच्छी तरह से - कार्बनिक सॉल्वैंट्स में।

सुगंधित हाइड्रोकार्बन के रासायनिक गुण

प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाएं।सुगंधित हाइड्रोकार्बन प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करते हैं।

1. ब्रोमिनेशन।उत्प्रेरक, आयरन (III) ब्रोमाइड की उपस्थिति में ब्रोमीन के साथ प्रतिक्रिया करते समय, बेंजीन रिंग में हाइड्रोजन परमाणुओं में से एक को ब्रोमीन परमाणु द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है:

2. बेंजीन और उसके समरूपों का नाइट्रेशन. जब एक सुगंधित हाइड्रोकार्बन सल्फ्यूरिक एसिड (सल्फ्यूरिक और नाइट्रिक एसिड के मिश्रण को नाइट्रेटिंग मिश्रण कहा जाता है) की उपस्थिति में नाइट्रिक एसिड के साथ बातचीत करता है, तो हाइड्रोजन परमाणु को नाइट्रो समूह द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है - NO2:

नाइट्रोबेंजीन का अपचयन प्राप्त होता है रंगों का रासायनिक आधार- एक पदार्थ जिसका उपयोग एनिलिन डाई प्राप्त करने के लिए किया जाता है:

इस प्रतिक्रिया का नाम रूसी रसायनज्ञ जिनिन के नाम पर रखा गया है।

जोड़ प्रतिक्रियाएं।सुगंधित यौगिक बेंजीन रिंग के अतिरिक्त प्रतिक्रियाओं में भी प्रवेश कर सकते हैं। इस मामले में, साइक्लोहेक्सेन और इसके डेरिवेटिव बनते हैं।

1. हाइड्रोजनीकरण।बेंजीन का उत्प्रेरक हाइड्रोजनीकरण एल्केन्स के हाइड्रोजनीकरण की तुलना में उच्च तापमान पर होता है:

2. क्लोरीनीकरण।प्रतिक्रिया पराबैंगनी प्रकाश के साथ रोशनी के तहत आगे बढ़ती है और एक मुक्त कण है:

सुगंधित हाइड्रोकार्बन के रासायनिक गुण - संग्रह

बेंजीन समरूपता

उनके अणुओं की संरचना सूत्र से मेल खाती है सीएनएच2एन-6. बेंजीन के निकटतम समरूप हैं:

टोल्यूनि का अनुसरण करने वाले सभी बेंजीन समरूपों में होता है आइसोमरों. समावयवता को प्रतिस्थापक (1, 2) की संख्या और संरचना, और बेंजीन वलय (2, 3, 4) में प्रतिस्थापक की स्थिति दोनों के साथ जोड़ा जा सकता है। सामान्य सूत्र के यौगिक सी 8 एच 10 :

बेंजीन रिंग में दो समान या अलग-अलग पदार्थों की सापेक्ष स्थिति को इंगित करने के लिए प्रयुक्त पुराने नामकरण के अनुसार, उपसर्गों का उपयोग किया जाता है ऑर्थो-(संक्षिप्त रूप में o-) - प्रतिस्थापन पड़ोसी कार्बन परमाणुओं पर स्थित होते हैं, मेटा(एम-) - एक कार्बन परमाणु के माध्यम से और जोड़ा-(पी-) - एक दूसरे के खिलाफ पदार्थ।

बेंजीन की सजातीय श्रृंखला के पहले सदस्य एक विशिष्ट गंध वाले तरल पदार्थ होते हैं। वे पानी से हल्के होते हैं। वे अच्छे विलायक हैं। बेंजीन होमोलॉग प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करते हैं:

ब्रोमिनेशन:

नाइट्रेशन:

गर्म करने पर टोल्यूनि को परमैंगनेट द्वारा ऑक्सीकृत किया जाता है:

परीक्षा उत्तीर्ण करने के लिए संदर्भ सामग्री:

मेंडेलीव तालिका

घुलनशीलता तालिका

II.3। संघनित सुगंधित हाइड्रोकार्बन

(4n+2)-इलेक्ट्रॉन प्रणाली की सुगन्धितता पर हकेल का नियम मोनोसायक्लिक प्रणालियों के लिए व्युत्पन्न किया गया था। पॉलीसाइक्लिक फ्यूज़्ड (अर्थात, जिसमें कई बेंजीन के छल्ले सामान्य शिखर के साथ होते हैं) सिस्टम पर, इसे उन प्रणालियों के लिए स्थानांतरित किया जा सकता है जिनमें परमाणु सामान्य होते हैं दोचक्र, उदाहरण के लिए, नेफ़थलीन, एन्थ्रेसीन, फेनेंथ्रीन, बाइफेनिलीन के लिए नीचे दिखाया गया है: (नोट 12)

उन यौगिकों के लिए जिनमें कम से कम एक परमाणु समान है तीनचक्र (उदाहरण के लिए, पाइरीन के लिए), हकल का नियम लागू नहीं.

बाइसिकल एन्युलेन्स - नेफ़थलीन या एज़्यूलीन दस-इलेक्ट्रॉनों के साथ -एनुलीन के इलेक्ट्रॉनिक एनालॉग हैं (देखें खंड ii.2)। इन दोनों यौगिकों में सुगंधित गुण होते हैं, लेकिन नेफ़थलीन रंगहीन होता है, और एज़ुलिन गहरे नीले रंग का होता है, क्योंकि द्विध्रुवी संरचना, जो साइक्लोपेंटैडिएनिल आयन और ट्रोपिलियम केशन के नाभिक का एक संयोजन है, इसकी संरचना में महत्वपूर्ण योगदान देता है:

संघनित सुगंधित हाइड्रोकार्बन की प्रतिक्रियाशीलता मोनोसाइक्लिक एरेन्स की तुलना में कुछ हद तक बढ़ जाती है: वे अधिक आसानी से ऑक्सीकृत और कम हो जाते हैं, जोड़ और प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करते हैं। प्रतिक्रियाशीलता में इस अंतर के कारणों के लिए खंड II.5 देखें।

II.4। पृथक बेंजीन के छल्ले के साथ हाइड्रोकार्बन। ट्राइफेनिलमीथेन।

पृथक बेंजीन के छल्ले वाले हाइड्रोकार्बन में से, सबसे दिलचस्प हैं di- और ट्राई-फेनिलमीथेन, साथ ही साथ बाइफिनाइल। (नोट 13) di- और ट्राइफेनिलमीथेन में बेंजीन के छल्ले के गुण सामान्य अल्काइलबेन्जेन के समान हैं। उनके रासायनिक व्यवहार की विशेषताएं प्रकट होती हैं अणु के स्निग्ध ("मीथेन") भाग के सी-एच बंधन के गुण. इस बंधन के हेटेरो- या होमोलिटिक टूटना की आसानी मुख्य रूप से उभरते हुए सकारात्मक या नकारात्मक चार्ज (एक हेटेरोलाइटिक टूटना के मामले में) या अप्रकाशित इलेक्ट्रॉन (एक होमोलिटिक टूटना के मामले में) के निरूपण की संभावना पर निर्भर करती है। Di- और विशेष रूप से त्रि-फेनिलमीथेन प्रणाली में, इस तरह के निरूपण की संभावना बहुत अधिक है।

पहले फेनिलेटेड मीथेन की क्षमता पर विचार करें एक प्रोटॉन के उन्मूलन के साथ सी-एच बांड का पृथक्करण( सीएच-अम्लता ) सीएच-एसिड की ताकत, साथ ही सामान्य प्रोटिक ओएच-एसिड, स्थिरता से निर्धारित होती है, और इसलिए संबंधित आयनों (विचाराधीन मामले में, कार्बनियन) के गठन की आसानी से निर्धारित होती है। बदले में, आयनों के गठन की स्थिरता और आसानी, उनमें नकारात्मक चार्ज के निरूपण की संभावना से निर्धारित होती है। बेंजाइल कार्बन परमाणु से जुड़ा प्रत्येक बेंजीन नाभिक उस पर उत्पन्न होने वाले ऋणात्मक आवेश के निरूपण में भाग ले सकता है, जिसे सीमा (गुंजयमान) संरचनाओं का उपयोग करके दर्शाया जा सकता है:

डिपेनिलमिथेन के लिए, सात सीमा संरचनाओं को पहले से ही चित्रित किया जा सकता है:

और ट्राइफेनिलमीथेन के लिए, दस:

चूंकि संभावित सीमा संरचनाओं की संख्या के साथ डेलोकलाइज़ करने की क्षमता बढ़ जाती है, di- और विशेष रूप से ट्राइफेनिलमेथाइल आयनों को विशेष रूप से स्थिर होना चाहिए। केंद्रीय कार्बन परमाणु पर प्रभारी निरूपण में भाग लें, अर्थात। एक पंक्ति में उठो

सीएच 4< С 6 Н 5 СН 3 < (С 6 Н 5) 2 СН 2 < (С 6 Н 5) 3 СН

पी मूल्यों कश्मीरविशेष विधियों द्वारा निर्धारित इन हाइड्रोकार्बनों में से, इस धारणा की पुष्टि करते हैं। डिफेनिलमीथेन (पी कश्मीर 33) अम्लता में अमोनिया और ट्राइफेनिलमीथेन (p .) के लगभग बराबर है कश्मीर 31.5) - टर्टा- ब्यूटेनॉल; ट्राइफेनिलमीथेन 10 से अधिक 10 बारमीथेन की तुलना में अम्लीय (p .) के ए ~ 40).(नोट 15)

चेरी के रंग का ट्राइफेनिलमेथाइलसोडियम आमतौर पर सोडियम अमलगम के साथ ट्राइफेनिलक्लोरोमेथेन को कम करके तैयार किया जाता है:

पारंपरिक सीएच बांड के विपरीत सपा 3-हाइब्रिड कार्बन परमाणु, बेंजाइल सीएच बांड त्रि- जोड़ा-नाइट्रोफेनिलमिथेन पहले से ही अल्कोहल क्षार के साथ विषम रूप से साफ किया गया है:

बाद के मामले में, तीन बेंजीन नाभिक के अलावा, तीन नाइट्रो समूह अतिरिक्त रूप से आयनों में ऋणात्मक आवेश के निरूपण में भाग लेते हैं।

बेंजाइल सीएच बॉन्ड का एक अन्य प्रकार का हेटेरोलाइटिक क्लेवाज संबंधित के गठन के साथ हाइड्राइड आयन का अमूर्तता है कार्बोकेशनबेंजाइल प्रकार:

चूँकि बेंजीन नाभिक धनात्मक और ऋणात्मक दोनों आवेशों को स्थिर करने में सक्षम हैं, फेनिलेटेड मीथेन पर हाइड्राइड गतिशीलतास्निग्ध भाग में हाइड्रोजन समान पंक्ति होगी प्रोटॉन गतिशीलता द्वारा, अर्थात। सीएच 4< С 6 Н 5 СН 3 < (С 6 Н 5) 2 СН 2 < (С 6 Н 5) 3 СН.

हालांकि, हाइड्राइड आयनों के अमूर्तन की आसानी की प्रयोगात्मक रूप से तुलना करना आमतौर पर मुश्किल होता है, क्योंकि बहुत सक्रिय लुईस एसिड आमतौर पर इस तरह के एब्स्ट्रैक्शन को अंजाम देने के लिए उपयोग किए जाते हैं। परिस्थितियों में हैलोजन (आमतौर पर क्लोरीन) की गतिशीलता की तुलना करके तुलनात्मक अनुमान आसानी से लगाया जा सकता है क्रमांक 1 प्रतिक्रियाएं, क्योंकि इस मामले में, जैसा कि हाइड्राइड आयन के उन्मूलन के मामले में, चरण जो परिवर्तन की दर निर्धारित करता है, वह संबंधित कार्बोकेशन का गठन होता है। वास्तव में, यह पता चला है कि इन परिस्थितियों में, क्लोरीन में ट्राइफेनिलक्लोरोमेथेन में सबसे अधिक गतिशीलता होती है, और बेंजाइल क्लोराइड में सबसे कम:

एआर-सीआर 2 -सीएल एआरसीआर 2 + + सीएल -; आर = एच या आर = एआर

प्रतिक्रिया दर: (सी 6 एच 5) 3 सी-सीएल> (सी 6 एच 5) 2 सीएच-सीएल> सी 6 एच 5 सीएच 2-सीएल

उनमें से पहले में क्लोरीन की प्रतिक्रियाशीलता कार्बोक्जिलिक एसिड क्लोराइड से मिलती-जुलती है, और दूसरी में - एलिल क्लोराइड में। नीचे 25 o C पर फॉर्मिक एसिड में R-Cl क्लोराइड के सॉल्वोलिसिस की सापेक्ष दरों पर डेटा दिया गया है:

R-Cl + HCOOH R-O-C(O)H + HCl

ट्राइफेनिलमेथाइल की तुलनात्मक स्थिरता ( ट्रिटाइल ) कई अन्य प्रयोगात्मक डेटा द्वारा भी कटियन की पुष्टि की जाती है। एक उदाहरण गैर-न्यूक्लियोफिलिक आयनों के साथ इसके लवण के गठन में आसानी है, जिसके समाधान ध्रुवीय एप्रोटिक सॉल्वैंट्स में विद्युत प्रवाहकीय होते हैं (और इसलिए, एक आयनिक संरचना होती है) और विशेष रूप से पीले रंग के होते हैं:

तरल सल्फर डाइऑक्साइड के घोल में ट्राइफेनिलमेथेन को ट्राइफेनिलमेथाइल केशन और क्लोराइड आयन में अलग करने की क्षमता से इसका सबूत मिलता है:

बेंजीन के छल्ले में पेश करके ट्राइफेनिलमेथाइल केशन की स्थिरता को और बढ़ाया जा सकता है इलेक्ट्रॉन दाता समूह(उदाहरण के लिए, अमीनो-, एल्काइल- और डायलकेलामिनो-, हाइड्रॉक्सिल, एल्कोक्सी)। कार्बोकेशन की स्थिरता में और वृद्धि से ऐसी स्थिति उत्पन्न होती है जहां यह बन जाती है जलीय घोल में स्थिर, यानी प्रतिक्रिया का संतुलन

बाईं ओर स्थानांतरित कर दिया। इसी तरह के ट्राइटिल उद्धरण न केवल प्रतिरोधी, लेकिन पेंट. एक उदाहरण तीव्र बैंगनी त्रि (4-डाइमिथाइलैमिनोफेनिल) मिथाइल केशन है। इसका क्लोराइड एक डाई के रूप में प्रयोग किया जाता है जिसे "" कहा जाता है। क्रिस्टल बैंगनी ". क्रिस्टल वायलेट में, तीन नाइट्रोजन परमाणुओं और बेंजीन नाभिक के नौ कार्बन परमाणुओं के बीच धनात्मक आवेश बिखरा हुआ है। तीन में से एक की भागीदारी जोड़ा-डाइमिथाइलैमिनोफेनिल प्रतिस्थापन सकारात्मक चार्ज डेलोकलाइज़ेशन में निम्नलिखित सीमा संरचनाओं का उपयोग करके प्रतिबिंबित किया जा सकता है:

बेंजीन रिंग में अमीन या प्रतिस्थापित अमीन समूहों वाले सभी ट्राइफेनिलमीथेन डाई एक एसिड माध्यम में एक रंग प्राप्त करते हैं, जो कि क्रिस्टल वायलेट के उदाहरण के साथ ऊपर दिखाया गया है, एक विस्तारित संयुग्मन श्रृंखला (संरचना I में संरचना) के साथ एक संरचना के निर्माण में योगदान देता है। आरेख) - तथाकथित क्विनोइड संरचना . सबसे आम ट्राइफेनिलमीथेन रंजक के लिए सूत्र नीचे दिए गए हैं।

ट्राइफेनिलमेथाइल आयनों और धनायन के लिए ऊपर विचार किए गए समान, बेंजीन के छल्ले का भी स्थिरता पर प्रभाव होना चाहिए ट्राइफेनिलमेथाइल मौलिक . बाद के मामले में, केंद्रीय कार्बन परमाणु द्वारा "गैर-फिनाइल" प्रतिस्थापन के साथ गठित बंधन को तोड़ने में आसानी, कुछ हद तक, अन्य कारणों से होती है। तथ्य यह है कि ट्राइफेनिलमीथेन, ट्राइफेनिलक्लोरोमेथेन, ट्राइफेनिलकार्बिनोल इत्यादि में पाया जाता है। केंद्रीय कार्बन परमाणु में है सपा 3-संकर अवस्था और, तदनुसार, एक चतुष्फलकीय विन्यास है। इस कारण से, फिनाइल नाभिक एक ही तल में स्थित नहीं होते हैं और संयुग्मित नहीं. ट्राइफेनिलमेथाइल केशन (हेटरोलाइटिक गैप) या एक रेडिकल (होमोलिटिक गैप) में जाने पर, केंद्रीय कार्बन परमाणु होता है सपा 2- संकर राज्य; इसके परिणामस्वरूप, संरचना चपटी हो जाती है (नोट 17) और तीन फिनाइल नाभिक के बीच परस्पर क्रिया (संयुग्मन) बढ़ जाती है। यह आंशिक रूप से विचाराधीन पृथक्करण से जुड़ी ऊर्जा लागतों की भरपाई करता है, और इस प्रकार इसे सुविधाजनक बनाता है।

ट्राइफेनिलमेथाइल मौलिक

जस्ता, तांबा या चांदी की क्रिया द्वारा संबंधित क्लोराइड से उत्पन्न किया जा सकता है, जो इस मामले में इलेक्ट्रॉन दाताओं के रूप में कार्य करता है:

यह मूलक काफी स्थिर है और केवल आंशिक रूप से तनु विलयनों (ईथर, बेंजीन में) में मंद हो जाता है। लंबे समय तक, हेक्साफेनिथिलीन की संरचना को इस डिमर के लिए जिम्मेदार ठहराया गया था, लेकिन यह पता चला कि वास्तव में, डिमराइजेशन के दौरान, एक रेडिकल के केंद्रीय कार्बन परमाणु के बीच एक बंधन उत्पन्न होता है और जोड़ा- दूसरे रेडिकल के फिनाइल नाभिक में से एक की स्थिति:

जाहिरा तौर पर, विचाराधीन मामले में, एक ट्राइफेनिलमेथाइल कट्टरपंथी हमले कम से कम स्थानिक रूप से बाधित जगहदूसरा, और, स्वाभाविक रूप से, उन स्थानों में से एक जो अयुग्मित इलेक्ट्रॉन के निरूपण में भाग लेता है।

ऐसे डिमर्स के पृथक्करण की डिग्री एरिल रेडिकल्स की प्रकृति पर दृढ़ता से निर्भर करती है। इस प्रकार, 25 डिग्री पर 0.1 एम बेंजीन समाधान में, ट्राइफेनिलमेथाइल रेडिकल 97% तक मंद हो जाता है, जबकि ट्राई-4-नाइट्रोफेनिलमेथाइल रेडिकल बिल्कुल भी मंद नहीं होता है।

एस.यू. एलिसेव

सुगंधित हाइड्रोकार्बन की अवधारणा, उनका अनुप्रयोग, भौतिक-रासायनिक और अग्नि-विस्फोटक गुण।

बेंजीन अणु की संरचना की आधुनिक समझ। बेंजीन, नामकरण, समरूपता की समजातीय श्रृंखला। एरेन विषाक्तता।

बुनियादी रासायनिक प्रतिक्रियाएं:

प्रतिस्थापन (हलोजनीकरण, नाइट्रेशन, सल्फोनेशन, क्षारीकरण)

परिवर्धन (हाइड्रोजन और हलोजन);

ऑक्सीकरण (अपूर्ण ऑक्सीकरण, दहन प्रक्रिया की विशेषताएं, मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों के संपर्क में सहज दहन की प्रवृत्ति);

बेंजीन रिंग में प्रतिस्थापन के नियम। डिप्टी पहली और दूसरी पंक्ति।

सुगंधित हाइड्रोकार्बन प्राप्त करने के लिए औद्योगिक तरीके।

मुख्य सुगंधित हाइड्रोकार्बन का संक्षिप्त विवरण: टोल्यूनि, बेंजीन, ज़ाइलीन, एथिलबेनज़ीन, आइसोप्रोपिलबेनज़ीन, स्टाइरीन, आदि।

सुगंधित नाइट्रो यौगिक, नाइट्रोबेंजीन, टोल्यूनि के भौतिक-रासायनिक और अग्नि खतरनाक गुण। उन्हें प्राप्त करने के लिए प्रतिक्रियाएँ।

सुगंधित अमाइन: नामकरण, समरूपता, उत्पादन के तरीके, व्यक्तिगत प्रतिनिधि (एनिलिन, डिपेनिलमाइन, डाइमिथाइलैनिलिन)।

सुगंधित हाइड्रोकार्बन (एरेन्स)

सुगंधित यौगिकों को आमतौर पर कार्बोसाइक्लिक यौगिक कहा जाता है, जिसके अणुओं में छह कार्बन परमाणुओं का एक विशेष चक्रीय समूह होता है - बेंजीन रिंग। ऐसे समूह वाला सबसे सरल पदार्थ हाइड्रोकार्बन बेंजीन है; इस प्रकार के अन्य सभी सुगंधित यौगिकों को बेंजीन का व्युत्पन्न माना जाता है।

सुगंधित यौगिकों में बेंजीन की अंगूठी की उपस्थिति के कारण, वे संतृप्त और असंतृप्त एलीसाइक्लिक यौगिकों के साथ-साथ एक खुली श्रृंखला वाले यौगिकों से कुछ गुणों में काफी भिन्न होते हैं। सुगंधित पदार्थों के विशिष्ट गुण, उनमें बेंजीन नाभिक की उपस्थिति के कारण, आमतौर पर सुगंधित गुण कहलाते हैं, और बेंजीन नाभिक, क्रमशः सुगंधित नाभिक।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि "सुगंधित यौगिकों" का नाम अब इसका मूल प्रत्यक्ष अर्थ नहीं है। यह पहले अध्ययन किए गए बेंजीन डेरिवेटिव का नाम था, क्योंकि उनके पास एक सुगंध थी या प्राकृतिक सुगंधित पदार्थों से पृथक थे। वर्तमान में, सुगंधित यौगिकों में कई पदार्थ शामिल होते हैं जिनमें अप्रिय गंध या बिल्कुल भी गंध नहीं होती है यदि उनके अणु में (4n + 2) सामान्यीकृत इलेक्ट्रॉनों के साथ एक सपाट वलय होता है, जहां n 0, 1, 2, 3 मान ले सकता है। , आदि .d., Hückel का नियम है।

बेंजीन श्रृंखला के सुगंधित हाइड्रोकार्बन।

सुगंधित हाइड्रोकार्बन के पहले प्रतिनिधि - बेंजीन - की संरचना C6H6 है। इस पदार्थ की खोज एम। फैराडे ने 1825 में तथाकथित के संपीड़न या शीतलन के दौरान बनने वाले तरल में की थी। प्रकाश गैस, जो कोयले के शुष्क आसवन के दौरान प्राप्त होती है। इसके बाद, कोयले के सूखे आसवन के एक अन्य उत्पाद में बेंजीन (ए। हॉफमैन, 1845) की खोज की गई - कोयला टार में। यह एक बहुत ही मूल्यवान पदार्थ निकला और व्यापक अनुप्रयोग पाया। तब यह पाया गया कि बहुत से कार्बनिक यौगिक बेंजीन के व्युत्पन्न हैं।

बेंजीन की संरचना।

लंबे समय तक बेंजीन की रासायनिक प्रकृति और संरचना का सवाल अस्पष्ट रहा। ऐसा प्रतीत होता है कि यह एक अत्यधिक असंतृप्त यौगिक है। आखिरकार, कार्बन और हाइड्रोजन परमाणुओं के अनुपात के अनुसार इसकी संरचना C6H6 सूत्र CnH2n-6 से मेल खाती है, जबकि कार्बन परमाणुओं की संख्या के अनुरूप हेक्सेन की संरचना C6H14 है और सूत्र CnH2n + 2 से मेल खाती है। हालांकि, बेंजीन असंतृप्त यौगिकों की प्रतिक्रिया नहीं देता है; उदाहरण के लिए, यह ब्रोमीन पानी और KMnO4 समाधान प्रदान नहीं करता है; सामान्य परिस्थितियों में, यह अतिरिक्त प्रतिक्रियाओं के लिए प्रवण नहीं होता है, यह ऑक्सीकरण नहीं करता है। इसके विपरीत, उत्प्रेरक की उपस्थिति में बेंजीन संतृप्त हाइड्रोकार्बन की प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करता है, उदाहरण के लिए, हैलोजन के साथ:

C6H6 + Cl2® C6H5Cl + HCl

हालांकि, यह पता चला कि कुछ शर्तों के तहत, बेंजीन अतिरिक्त प्रतिक्रियाओं में भी प्रवेश कर सकता है। वहां, उत्प्रेरक की उपस्थिति में, यह हाइड्रोजनीकृत होता है, जिसमें 6 हाइड्रोजन परमाणु होते हैं:

C6H6 + 3H2 ® C6H12

प्रकाश की क्रिया के तहत, बेंजीन धीरे-धीरे 6 हलोजन परमाणु जोड़ता है:

C6H6 + 3Cl2 ® C6H6Cl6

कुछ अन्य जोड़ प्रतिक्रियाएं भी संभव हैं, लेकिन वे सभी कठिनाई के साथ आगे बढ़ते हैं, खुले लक्ष्य वाले पदार्थों में या ऐलिसाइक्लिक यौगिकों में दोहरे बंधनों की तुलना में कई गुना कम सक्रिय रूप से।

इसके अलावा, यह पाया गया कि बेंजीन C6H5X के मोनोप्रतिस्थापित डेरिवेटिव में आइसोमर्स नहीं होते हैं। इससे पता चला कि इसके अणु में सभी हाइड्रोजन और सभी कार्बन परमाणु अपनी स्थिति में समान हैं, जिसका स्पष्टीकरण भी लंबे समय तक नहीं मिला।

बेंजीन की संरचना का सूत्र पहली बार 1865 में प्रस्तावित किया गया था। जर्मन रसायनज्ञ अगस्त केकुले। उन्होंने सुझाव दिया कि बेंजीन में 6 कार्बन परमाणु एक चक्र बनाते हैं, जो एक दूसरे से सिंगल और डबल बॉन्ड को वैकल्पिक रूप से जोड़ते हैं, और इसके अलावा, उनमें से प्रत्येक एक हाइड्रोजन परमाणु से जुड़ा होता है: सीएच सीएच सीएच सीएच सीएच केकुले ने सुझाव दिया कि डबल बॉन्ड बेंजीन में गतिहीन नहीं; उनके अनुसार, वे लगातार रिंग में चलते हैं (दोलन करते हैं), जिसे योजना द्वारा दर्शाया जा सकता है: सीएच (आई) सीएच (द्वितीय) सूत्र I और II, केकुले के अनुसार, सीएच सीएच सीएच सीएच पूरी तरह से समकक्ष हैं और केवल ½½ हैं<=>½½ बेंजीन अणु के यौगिक के 2 पारस्परिक रूप से गुजरने वाले सीएच सीएच सीएच सीएच सीएच सीएच चरणों को व्यक्त करें। सीएच सीएच

केकुले इस निष्कर्ष पर इस आधार पर पहुंचे कि यदि बेंजीन में दोहरे बंधनों की स्थिति तय की गई थी, तो पड़ोसी कार्बन पर प्रतिस्थापन के साथ इसके अप्रतिस्थापित डेरिवेटिव C6H4X2 सिंगल और डबल बॉन्ड की स्थिति में आइसोमर्स के रूप में मौजूद होना चाहिए:

½ (III) ½ (चतुर्थ)

सी सी

एनएस एस-एक्स एनएस एस-एक्स

½½½<=>½½½

केकुले फार्मूला व्यापक हो गया है। यह टेट्रावैलेंट कार्बन की अवधारणा के अनुरूप है, बेंजीन में हाइड्रोजन परमाणुओं की तुल्यता की व्याख्या करता है। उत्तरार्द्ध में छह-सदस्यीय चक्र की उपस्थिति सिद्ध हुई है; विशेष रूप से, यह इस तथ्य से पुष्टि की जाती है कि हाइड्रोजनीकरण के दौरान बेंजीन साइक्लोहेक्सेन बनाता है, बदले में, साइक्लोहेक्सेन डीहाइड्रोजनीकरण द्वारा बेंजीन में बदल जाता है।

हालाँकि, केकुले सूत्र में महत्वपूर्ण कमियाँ हैं। यह मानते हुए कि बेंजीन में तीन दोहरे बंधन हैं, वह यह नहीं बता सकती है कि इस मामले में बेंजीन शायद ही कभी अतिरिक्त प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करता है, ऑक्सीकरण एजेंटों की कार्रवाई के लिए प्रतिरोधी है, अर्थात। असंतृप्त यौगिकों के गुण प्रदर्शित नहीं करता है।

नवीनतम विधियों का उपयोग करके बेंजीन के अध्ययन से संकेत मिलता है कि इसके अणु में कार्बन परमाणुओं के बीच न तो साधारण एकल और न ही साधारण दोहरे बंधन होते हैं। उदाहरण के लिए, एक्स-रे का उपयोग करने वाले सुगंधित यौगिकों के अध्ययन से पता चला है कि बेंजीन में 6 कार्बन परमाणु, एक चक्र का निर्माण करते हैं, एक ही तल में एक नियमित षट्भुज के शीर्ष पर स्थित होते हैं और उनके केंद्र एक दूसरे से समान दूरी पर होते हैं, जो 1.40 A बनाते हैं। ये दूरियां एकल बंध (1.54 A) से जुड़े कार्बन परमाणुओं के केंद्रों के बीच की दूरी और दोहरे बंधन (1.34 A) से जुड़ी m से अधिक दूरी से छोटी होती हैं। इस प्रकार, बेंजीन में, कार्बन परमाणु विशेष, समतुल्य बंधों का उपयोग करके जुड़े होते हैं, जिन्हें सुगंधित बंधन कहा जाता था। अपने स्वभाव से, वे दोहरे और एकल बंधनों से भिन्न होते हैं; उनकी उपस्थिति बेंजीन के विशिष्ट गुणों को निर्धारित करती है। आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक अवधारणाओं की दृष्टि से सुगंधित बंधों की प्रकृति को इस प्रकार समझाया गया है।

सुगंधित यौगिक

सुगंधित हाइड्रोकार्बन (एरेन्स)

सुगंधित हाइड्रोकार्बन के विशिष्ट प्रतिनिधि बेंजीन डेरिवेटिव हैं, अर्थात। ऐसे कार्बोसायक्लिक यौगिक, जिनके अणुओं में छह कार्बन परमाणुओं का एक विशेष चक्रीय समूह होता है, जिसे बेंजीन या सुगंधित वलय कहा जाता है।

सुगंधित हाइड्रोकार्बन का सामान्य सूत्र C n H 2 n -6 है।

बेंजीन की संरचना

बेंजीन की संरचना का अध्ययन करने के लिए, आपको एनिमेटेड फिल्म "द स्ट्रक्चर ऑफ बेंजीन" देखने की जरूरत है (यह वीडियो केवल सीडी-रोम पर उपलब्ध है)। इस फिल्म के साथ दिया गया पाठ पूरी तरह से इस उपधारा में स्थानांतरित कर दिया गया है और नीचे दिया गया है।

"1825 में, अंग्रेजी शोधकर्ता माइकल फैराडे ने ब्लबर के थर्मल अपघटन के दौरान, एक गंधयुक्त पदार्थ को अलग किया जिसका आणविक सूत्र सी 6 एच 6 था। यह यौगिक, जिसे अब बेंजीन कहा जाता है, सबसे सरल सुगंधित हाइड्रोकार्बन है।

जर्मन वैज्ञानिक केकुले द्वारा 1865 में प्रस्तावित बेंजीन के लिए सामान्य संरचनात्मक सूत्र, कार्बन परमाणुओं के बीच बारी-बारी से दोहरे और एकल बंधन वाला एक चक्र है:

हालांकि, भौतिक, रासायनिक और साथ ही क्वांटम यांत्रिक अध्ययनों ने स्थापित किया है कि बेंजीन अणु में कोई साधारण डबल और सिंगल कार्बन-कार्बन बॉन्ड नहीं हैं। इसमें ये सभी कड़ियाँ समान, समतुल्य, अर्थात् हैं। मध्यवर्ती "डेढ़" बंधन हैं, जो केवल बेंजीन सुगंधित नाभिक की विशेषता है। इसके अलावा, यह पता चला कि बेंजीन अणु में सभी कार्बन और हाइड्रोजन परमाणु एक ही तल में होते हैं, और कार्बन परमाणु एक नियमित षट्भुज के शीर्ष पर स्थित होते हैं, जिनके बीच समान बंधन लंबाई 0.139 एनएम के बराबर होती है, और सभी बंधन कोण 120 ° हैं। कार्बन कंकाल की यह व्यवस्था इस तथ्य के कारण है कि बेंजीन रिंग में सभी कार्बन परमाणुओं का इलेक्ट्रॉन घनत्व समान होता है और वे sp 2 - संकरण की स्थिति में होते हैं। इसका अर्थ है कि प्रत्येक कार्बन परमाणु में एक s और दो p कक्षक संकरणित होते हैं, और एक p कक्षक गैर-संकर होता है। तीन हाइब्रिड ऑर्बिटल्स ओवरलैप करते हैं: उनमें से दो दो आसन्न कार्बन परमाणुओं के समान ऑर्बिटल्स के साथ, और तीसरा हाइड्रोजन परमाणु के एस-ऑर्बिटल के साथ। बेंजीन रिंग के सभी कार्बन परमाणुओं के लिए संबंधित ऑर्बिटल्स के समान ओवरलैप देखे जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक ही विमान में स्थित बारह एस-बॉन्ड बनते हैं।

कार्बन परमाणुओं का चौथा गैर-हाइब्रिड डम्बल के आकार का पी-कक्षक -बंधों की दिशा के तल के लंबवत स्थित है। इसमें दो समान हिस्से होते हैं, जिनमें से एक ऊपर और दूसरा उल्लिखित तल के नीचे होता है। प्रत्येक p कक्षक पर एक इलेक्ट्रॉन रहता है। एक कार्बन परमाणु का p-कक्षक पड़ोसी कार्बन परमाणु के p-कक्षक के साथ अतिव्यापन करता है, जो एथिलीन के मामले में, इलेक्ट्रॉनों के युग्मन और एक अतिरिक्त -बंध के निर्माण की ओर ले जाता है। हालांकि, बेंजीन के मामले में, ओवरलैप केवल दो ऑर्बिटल्स तक सीमित नहीं है, जैसा कि एथिलीन में होता है: प्रत्येक कार्बन परमाणु का पी-ऑर्बिटल दो आसन्न कार्बन परमाणुओं के पी-ऑर्बिटल्स के साथ समान रूप से ओवरलैप होता है। नतीजतन, दो निरंतर इलेक्ट्रॉन बादल तोरी के रूप में बनते हैं, जिनमें से एक ऊपर और दूसरा परमाणुओं के तल के नीचे होता है (टोरस एक स्थानिक आकृति होती है जिसमें डोनट या लाइफबॉय का आकार होता है)। दूसरे शब्दों में, छह पी-इलेक्ट्रॉन, एक दूसरे के साथ बातचीत करते हुए, एक एकल -इलेक्ट्रॉन बादल बनाते हैं, जिसे छह-सदस्यीय चक्र के अंदर एक चक्र द्वारा दर्शाया गया है:

सैद्धांतिक दृष्टिकोण से, केवल वे चक्रीय यौगिक जिनकी एक तलीय संरचना होती है और एक बंद संयुग्मन प्रणाली में (4n + 2) -इलेक्ट्रॉन होते हैं, जहां n एक पूर्णांक होता है, उन्हें सुगंधित यौगिक कहा जा सकता है। सुगंधितता के लिए ये मानदंड, के रूप में जाना जाता है हकल के नियम, पूरी तरह से बेंजीन से मिलता है। इसकी छह -इलेक्ट्रॉनों की संख्या n=1 के लिए हकल संख्या है, जिसके संबंध में, बेंजीन अणु के छह -इलेक्ट्रॉनों को सुगंधित सेक्सेट कहा जाता है।

10 और 14 -इलेक्ट्रॉनों के साथ एरोमैटिक सिस्टम का एक उदाहरण पॉलीन्यूक्लियर एरोमैटिक यौगिकों के प्रतिनिधि हैं -
नेफ़थलीन और
अंगारिन .

संवयविता

संरचना का सिद्धांत सूत्र बेंजीन (सी 6 एच 6) के साथ केवल एक यौगिक के अस्तित्व की अनुमति देता है और केवल एक निकटतम समरूप - टोल्यूनि (सी 7 एच 8)। हालाँकि, बाद के होमोलॉग पहले से ही कई आइसोमर्स के रूप में मौजूद हो सकते हैं। आइसोमेरिज्म मौजूदा रेडिकल्स के कार्बन कंकाल के आइसोमेरिज्म और बेंजीन रिंग में उनकी पारस्परिक स्थिति के कारण होता है। दो प्रतिस्थापनों की स्थिति उपसर्गों का उपयोग करके इंगित की जाती है: ऑर्थो- (ओ-), यदि वे आसन्न कार्बन परमाणुओं (स्थिति 1, 2-), मेटा- (एम-) पर एक कार्बन परमाणु (1, 3-) से अलग होते हैं। ) और पैरा- (पी-) एक दूसरे के विपरीत (1, 4-) के लिए।

उदाहरण के लिए, डाइमिथाइलबेंजीन (xylene) के लिए:

ऑर्थो-ज़ाइलीन (1,2-डाइमिथाइलबेनज़ीन)

मेटा-ज़ाइलीन (1,3-डाइमिथाइलबेनज़ीन)

पैरा-ज़ाइलीन (1,4-डाइमिथाइलबेनज़ीन)

रसीद

सुगंधित हाइड्रोकार्बन के उत्पादन के लिए निम्नलिखित विधियों को जाना जाता है।

1. 
   अल्केन्स का कैटेलिटिक डिहाइड्रोसाइक्लाइज़ेशन, यानी। एक साथ चक्रीयकरण के साथ हाइड्रोजन का उन्मूलन (बीए कज़ानस्की और एएफ प्लेट की विधि)। क्रोमियम ऑक्साइड जैसे उत्प्रेरक का उपयोग करके उच्च तापमान पर प्रतिक्रिया की जाती है।

1. 
   साइक्लोहेक्सेन और उसके डेरिवेटिव (एन.डी. ज़ेलिंस्की) का उत्प्रेरक डिहाइड्रोजनीकरण। 300 डिग्री सेल्सियस पर पैलेडियम ब्लैक या प्लैटिनम उत्प्रेरक के रूप में प्रयोग किया जाता है।

1. 
   एसिटिलीन का चक्रीय ट्रिमरीकरण और इसके समरूप सक्रिय कार्बन पर 600°C (N.D. Zelinskii) पर।

1. 
   ऐरोमैटिक अम्लों के लवणों का क्षार या सोडा चूने के साथ संलयन।

1. 
   हैलोजन डेरिवेटिव (फ्रिडेल-क्राफ्ट्स रिएक्शन) या ओलेफिन के साथ बेंजीन का एल्केलेशन उचित है।

^

भौतिक गुण

बेंजीन और इसके निकटतम समरूप एक विशिष्ट गंध के साथ रंगहीन तरल पदार्थ हैं। सुगंधित हाइड्रोकार्बन पानी की तुलना में हल्के होते हैं और इसमें घुलते नहीं हैं, हालांकि, वे आसानी से कार्बनिक सॉल्वैंट्स - शराब, ईथर, एसीटोन में घुल जाते हैं।

कुछ अखाड़ों के भौतिक गुण तालिका में प्रस्तुत किए गए हैं।

टेबल। कुछ एरेनास के भौतिक गुण

नाम	सूत्र	टी.ए.पीएल., सी	t.bp., सी	डी4 20
बेंजीन	सी 6 एच 6	+5,5	80,1	0,8790
टोल्यूनि (मिथाइलबेनज़ीन)	सी 6 एच 5 सीएच 3	-95,0	110,6	0,8669
इथाइलबेंजीन	सी 6 एच 5 सी 2 एच 5	-95,0	136,2	0,8670
जाइलीन (डाइमिथाइलबेंजीन)	सी 6 एच 4 (सीएच 3) 2
ऑर्थो-		-25,18	144,41	0,8802
मेटा		-47,87	139,10	0,8642
जोड़ा-		13,26	138,35	0,8611
प्रोपीलबेंजीन	सी 6 एच 5 (सीएच 2) 2 सीएच 3	-99,0	159,20	0,8610
कमीन (आइसोप्रोपाइलबेंजीन)	सी 6 एच 5 सीएच (सीएच 3) 2	-96,0	152,39	0,8618
स्टाइरीन (vinylbenzene)	सी 6 एच 5 सीएच \u003d सीएच 2	-30,6	145,2	0,9060

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रासायनिक गुण

बेंजीन कोर में एक उच्च शक्ति होती है, जो प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं के लिए सुगंधित हाइड्रोकार्बन की प्रवृत्ति की व्याख्या करती है। अल्केन्स के विपरीत, जो प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं के लिए भी प्रवण होते हैं, सुगंधित हाइड्रोकार्बन को नाभिक में हाइड्रोजन परमाणुओं की उच्च गतिशीलता की विशेषता होती है, इसलिए हैलोजन, नाइट्रेशन, सल्फोनेशन आदि की प्रतिक्रियाएं अल्केन्स की तुलना में बहुत अधिक मामूली परिस्थितियों में आगे बढ़ती हैं।

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बेंजीन में इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन

इस तथ्य के बावजूद कि बेंजीन संरचना में एक असंतृप्त यौगिक है, अतिरिक्त प्रतिक्रियाएं इसकी विशेषता नहीं हैं। बेंजीन रिंग की विशिष्ट प्रतिक्रियाएं हाइड्रोजन प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाएं हैं - अधिक सटीक रूप से, इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाएं।

आइए हम इस प्रकार की सबसे विशिष्ट प्रतिक्रियाओं के उदाहरणों पर विचार करें।

1. 
   हैलोजनीकरण। जब बेंजीन एक हैलोजन (इस मामले में, क्लोरीन) के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो नाभिक के हाइड्रोजन परमाणु को हलोजन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।

Cl 2 - AlCl 3 (क्लोरोबेंजीन) + H 2 O

एक उत्प्रेरक की उपस्थिति में हलोजन प्रतिक्रियाएं की जाती हैं, जो अक्सर एल्यूमीनियम या लोहे के क्लोराइड होते हैं।

1. 
   नाइट्रेशन। जब एक नाइट्रेटिंग मिश्रण बेंजीन पर कार्य करता है, तो हाइड्रोजन परमाणु को नाइट्रो समूह द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है (नाइट्रेटिंग मिश्रण क्रमशः 1: 2 के अनुपात में केंद्रित नाइट्रिक और सल्फ्यूरिक एसिड का मिश्रण होता है)।

एचएनओ 3 - एच 2 एसओ 4  (नाइट्रोबेंजीन) + एच 2 ओ

इस प्रतिक्रिया में सल्फ्यूरिक एसिड एक उत्प्रेरक और पानी निकालने वाले एजेंट की भूमिका निभाता है।

1. 
   सल्फोनेशन। सल्फोनेशन प्रतिक्रिया केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड या ओलियम के साथ की जाती है (ओलियम निर्जल सल्फ्यूरिक एसिड में सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड का एक समाधान है)। प्रतिक्रिया के दौरान, हाइड्रोजन परमाणु को एक सल्फो समूह द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक मोनोसल्फोनिक एसिड होता है।

एच 2 एसओ 4 - एसओ 3 (बेंजीनसल्फोनिक एसिड) + एच 2 ओ

1. 
   क्षारीकरण (फ्रीडल-शिल्प प्रतिक्रिया)। उत्प्रेरक (एल्यूमीनियम क्लोराइड) की उपस्थिति में बेंजीन पर एल्काइल हैलाइड की क्रिया के तहत, बेंजीन रिंग के हाइड्रोजन परमाणु को एल्काइल द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।

R-Cl - AlCl 3 (R-हाइड्रोकार्बन रेडिकल) + HCl

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एल्केलाइज़ेशन प्रतिक्रिया बेंजीन होमोलॉग प्राप्त करने के लिए एक सामान्य विधि है - एल्केलबेनज़ीन।

आइए हम उदाहरण के रूप में क्लोरीनीकरण प्रतिक्रिया का उपयोग करके बेंजीन श्रृंखला में इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया के तंत्र पर विचार करें।
प्राथमिक चरण एक इलेक्ट्रोफिलिक कण की पीढ़ी है। यह एक उत्प्रेरक की क्रिया के तहत एक हलोजन अणु में एक सहसंयोजक बंधन के हेटेरोलाइटिक दरार के परिणामस्वरूप बनता है और एक क्लोराइड धनायन है।

+ AlCl 3 Cl + + AlCl 4 -

परिणामी इलेक्ट्रोफिलिक कण बेंजीन रिंग पर हमला करता है, जिससे एक अस्थिर -कॉम्प्लेक्स का तेजी से गठन होता है, जिसमें इलेक्ट्रोफिलिक कण बेंजीन रिंग के इलेक्ट्रॉन बादल की ओर आकर्षित होता है।

दूसरे शब्दों में, -कॉम्प्लेक्स इलेक्ट्रोफाइल और एरोमैटिक न्यूक्लियस के -इलेक्ट्रॉन क्लाउड के बीच एक साधारण इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन है।
फिर -कॉम्प्लेक्स -कॉम्प्लेक्स में गुजरता है, जिसका गठन प्रतिक्रिया का सबसे महत्वपूर्ण चरण है। इलेक्ट्रोफिलिक कण -इलेक्ट्रॉनिक सेक्सेट के दो इलेक्ट्रॉनों को "कैप्चर" करता है और बेंजीन रिंग के कार्बन परमाणुओं में से एक के साथ -बॉन्ड बनाता है।

-कॉम्प्लेक्स सुगंधित संरचना से रहित एक धनायन है, जिसमें पांच कार्बन परमाणुओं के नाभिक की क्रिया के क्षेत्र में चार -इलेक्ट्रॉनों को (दूसरे शब्दों में, वितरित) वितरित किया जाता है। छठा कार्बन परमाणु अपने इलेक्ट्रॉन खोल की संकर अवस्था को sp 2 - से sp 3 - में बदलता है, वलय के तल को छोड़ देता है और चतुष्फलकीय समरूपता प्राप्त करता है। दोनों प्रतिस्थापक - हाइड्रोजन और क्लोरीन परमाणु वलय के तल के लंबवत तल में स्थित होते हैं।
प्रतिक्रिया के अंतिम चरण में, एक प्रोटॉन -कॉम्प्लेक्स से अलग हो जाता है और एरोमैटिक सिस्टम को बहाल कर दिया जाता है, क्योंकि एरोमैटिक सेक्सेट से गायब इलेक्ट्रॉनों की जोड़ी बेंजीन न्यूक्लियस में वापस आ जाती है।

+एच+

स्प्लिट ऑफ प्रोटॉन हाइड्रोजन क्लोराइड बनाने और एल्यूमीनियम क्लोराइड को पुन: उत्पन्न करने के लिए एल्यूमीनियम टेट्राक्लोराइड आयन से बांधता है।

एच + + एलसीएल 4 -  एचसीएल + एलसीएल 3

यह एल्यूमीनियम क्लोराइड के इस पुनर्जनन के कारण है कि प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए इसकी बहुत कम (उत्प्रेरक) मात्रा की आवश्यकता होती है।

बेंजीन की प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं की प्रवृत्ति के बावजूद, यह कठोर परिस्थितियों में अतिरिक्त प्रतिक्रियाओं में भी प्रवेश करता है।

1. 
   हाइड्रोजनीकरण। हाइड्रोजन जोड़ केवल उत्प्रेरकों की उपस्थिति में और ऊंचे तापमान पर किया जाता है। बेंजीन को साइक्लोहेक्सेन बनाने के लिए हाइड्रोजनीकृत किया जाता है, और बेंजीन डेरिवेटिव साइक्लोहेक्सेन डेरिवेटिव देते हैं।

3एच 2 - टी , पी, नी (साइक्लोहेक्सेन)

1. 
   सूर्य के प्रकाश में, पराबैंगनी विकिरण के प्रभाव में, बेंजीन क्लोरीन और ब्रोमीन को मिलाकर हेक्साहैलाइड बनाता है, जो गर्म होने पर हाइड्रोजन हैलाइड के तीन अणु खो देता है और ट्राइहैलोजनबेन्जेन की ओर ले जाता है।

1. 
   ऑक्सीकरण। बेंजीन नाभिक, अल्केन्स की तुलना में ऑक्सीकरण के लिए अधिक प्रतिरोधी है। यहां तक ​​कि पोटेशियम परमैंगनेट, नाइट्रिक एसिड, हाइड्रोजन पेरोक्साइड भी सामान्य परिस्थितियों में बेंजीन पर कार्य नहीं करते हैं। बेंजीन होमोलॉग्स पर ऑक्सीकरण एजेंटों की कार्रवाई के तहत, नाभिक के सबसे करीब साइड चेन कार्बन परमाणु एक कार्बोक्सिल समूह में ऑक्सीकृत हो जाता है और एक एरोमैटिक एसिड देता है।

2KMnO4 (बेंजोइक एसिड का पोटेशियम नमक) + 2MnO 2 + KOH + H 2 O

4KMnO 4 + K 2 CO 3 + 4MnO 2 + 2H 2 O + KOH

सभी मामलों में, जैसा कि देखा जा सकता है, साइड चेन की लंबाई की परवाह किए बिना, बेंजोइक एसिड बनता है।

यदि बेंजीन वलय में कई प्रतिस्थापन हैं, तो सभी मौजूदा श्रृंखलाओं को क्रमिक रूप से ऑक्सीकृत किया जा सकता है। इस प्रतिक्रिया का उपयोग सुगंधित हाइड्रोकार्बन की संरचना को निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

- [ओ] (टेरेफ्थेलिक एसिड)

^

बेंजीन नाभिक में अभिविन्यास नियम

बेंजीन की तरह ही, बेंजीन होमोलॉग्स भी इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं से गुजरते हैं। हालांकि, इन प्रतिक्रियाओं की एक अनिवार्य विशेषता यह है कि नए प्रतिस्थापन मौजूदा प्रतिस्थापन के सापेक्ष कुछ स्थितियों में बेंजीन की अंगूठी में प्रवेश करते हैं। दूसरे शब्दों में, बेंजीन नाभिक के प्रत्येक प्रतिस्थापन का एक निश्चित मार्गदर्शक (या उन्मुख) प्रभाव होता है। बेंजीन नाभिक में प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं की दिशा निर्धारित करने वाले पैटर्न को अभिविन्यास नियम कहा जाता है।

सभी प्रतिस्थापकों को उनके उन्मुखीकरण क्रिया की प्रकृति के अनुसार दो समूहों में बांटा गया है।

पहली तरह के पदार्थ (या ऑर्थो-पैरा-ओरिएंटेंट्स) परमाणु या परमाणुओं के समूह हैं जो इलेक्ट्रॉनों (इलेक्ट्रॉन दाता) को दान करने में सक्षम हैं। इनमें हाइड्रोकार्बन रेडिकल, -OH और -NH 2 समूह और हैलोजन शामिल हैं। सूचीबद्ध पदार्थ (हैलोजन को छोड़कर) बेंजीन रिंग की गतिविधि को बढ़ाते हैं। पहली तरह के प्रतिस्थापन मुख्य रूप से ऑर्थो और पैरा पदों में नए प्रतिस्थापन को उन्मुख करते हैं।

2 + 2H 2 SO 4  (o-toluenesulfonic acid) + (p-toluenesulfonic acid) + 2H 2 O

2 + 2Cl 2 - AlCl 3 (o-क्लोरोटोल्यूइन) + (p-क्लोरोटोल्यूइन) + 2HCl

अंतिम प्रतिक्रिया को ध्यान में रखते हुए, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्रकाश में या हीटिंग पर उत्प्रेरक की अनुपस्थिति में (यानी, अल्केन्स के समान परिस्थितियों में), हैलोजन को साइड चेन में पेश किया जा सकता है। इस मामले में प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया का तंत्र कट्टरपंथी है।

सीएल 2 - एच  (बेंज़िल क्लोराइड) + एचसीएल

दूसरे प्रकार के पदार्थ (मेटा-ओरिएंटिंग एजेंट) इलेक्ट्रॉन-निकासी समूह हैं जो बेंजीन नाभिक से इलेक्ट्रॉनों को वापस लेने और स्वीकार करने में सक्षम हैं। इसमें शामिल है:
-NO 2, -COOH, -CHO, -COR, -SO3H.

दूसरे प्रकार के पदार्थ बेंजीन रिंग की गतिविधि को कम करते हैं, वे नए प्रतिस्थापन को मेटा स्थिति में निर्देशित करते हैं।

एचएनओ 3 - एच 2 एसओ 4  (एम-डिनिट्रोबेंजीन) + एच 2 ओ

एचएनओ 3 - एच 2 एसओ 4  (एम-नाइट्रोबेंजोइक एसिड) + एच 2 ओ

आवेदन

सुगंधित हाइड्रोकार्बन विभिन्न सिंथेटिक सामग्री, रंजक और शारीरिक रूप से सक्रिय पदार्थों के उत्पादन के लिए एक महत्वपूर्ण कच्चा माल है। तो, बेंजीन रंगों, दवाओं, पौधों के संरक्षण उत्पादों आदि के उत्पादन के लिए एक उत्पाद है। टोल्यूनि का उपयोग विस्फोटक, फार्मास्यूटिकल्स के उत्पादन में कच्चे माल के रूप में और विलायक के रूप में भी किया जाता है। विनाइलबेनज़ीन (स्टाइरीन) का उपयोग एक बहुलक सामग्री - पॉलीस्टाइनिन के उत्पादन के लिए किया जाता है।