No es posible introducir más de tres grupos nitro en las moléculas de benceno y tolueno mediante nitración.
Amino-2-nitrotolueno l-Nitro-p-toluidina sn L h/ 1 mn 0, y Nitración de tolueno- reducción con sulfuro de sodio
M. S. Bykhovskaya describe un método para la determinación separada de benceno y tolueno. Por nitración, el benceno se convierte en dinitrobenceno y el tolueno en trinitrotolueno 77
Al fraccionar la parte líquida del catalizador se aislaron 14,5 g de hidrocarburo por pb. -IG (756 mayo) n 1,4967 gl 0,8665. Una comparación de las constantes de esta fracción con los datos publicados sobre el tolueno muestra que está compuesto de tolueno.
La nitración de esta fracción produjo un producto nitro con pf. 69ºC. Una prueba de fusión mixta con 2,4-dinitrotolueno no produjo depresión.
Producción de xililo. Como vimos en los trabajos de Martinsen, con la introducción del segundo grupo metilo en el núcleo, la velocidad de la reacción de nitración aumenta significativamente. La velocidad de la reacción de nitración del ti-xi-lol es varias veces mayor que la del tolueno.
Por lo tanto, las mezclas para la nitración de xileno pueden ser significativamente más débiles que para la nitración de tolueno. Esta es también la razón por la que el xileno se puede nitrar en trinitroxileno incluso en condiciones de fábrica. una fase, mientras que para nitración de tolueno V una fase nunca se ha producido en ningún lugar, debido a que esto está asociado con un gran consumo de ácidos y, por lo tanto, es antieconómico, sin mencionar otras dificultades y desventajas de la nitración de tolueno en trinitrotolueno en una fase.
Formación de cantidades significativas de productos sustituidos con zheta cuando alquilación de tolueno y otros bencenos monosustituidos pueden explicarse por la alta reactividad del reactivo atacante. Dado que la bromación es un ejemplo de una reacción de sustitución bastante suave, en este caso Existen fuertes diferencias entre el benceno y el tolueno, así como entre las posiciones meta y para del tolueno.
La nitración es menos selectiva que la bromación; la isopropilación es mucho menos selectiva que la nitración. En alquilación de tolueno Se forma el 30% del isómero de verano. Además, en esta reacción las diferencias entre tolueno y benceno se vuelven insignificantes.
Una revisión de las reacciones de sustitución en la serie aromática nos permite establecer un paralelo entre la selectividad de las reacciones con benceno y tolueno, por un lado, y entre las posiciones meta y para en el tolueno, por el otro. En ambos casos, la selectividad disminuye al aumentar la capacidad de reacción del agente atacante 2. Datos de la tabla. 4 ilustran estos puntos.70
Al considerar los métodos para determinar el tolueno que aparecen en la literatura, parecía posible utilizar el método fotométrico. Este último ha encontrado una amplia aplicación para la determinación de pequeñas cantidades de tolueno, en particular en aguas residuales y en el aire empresas industriales. Muchas determinaciones colorimétricas de tolueno se basan en la nitración y la posterior interacción del compuesto nitro resultante con álcali o amoníaco en varios disolventes: acetona, alcohol, metiletilcetona, butanol, mezcla de alcohol y éter y otros.
Dependiendo de la intensidad del enfriamiento y la agitación, la adición de tolueno dura de 4 a 8 horas. La temperatura de nitración se mantiene a unos 50° y una vez completado el vertido, se calienta durante otro período. % hora a 80-90°. Un calentamiento más prolongado y más intenso no es práctico, ya que una vez finalizada la infusión nitración de tolueno es poco probable que continúe.
Por ejemplo, cuando se continúa calentando a 90° durante 2 horas. La temperatura de solidificación del dinitrotolueno aumentó en un caso de 33,7° a sólo 35,6°. Una vez completada la nitración, el contenido del aparato se enfría a una temperatura ligeramente superior a la temperatura. fusión del producto dinitro, y presionar el contenido del reactor utilizando aire comprimido en uno de los separadores con plomo (1,2), mezclando la mezcla de reacción con una cantidad de agua tal que la dilución alcance aproximadamente el 16%. En este caso, al principio se produce una liberación muy fuerte de óxidos de nitrógeno, para cuya eliminación se requiere un tubo de escape suficientemente potente. Después de reposar durante varias horas a una temperatura ligeramente superior al punto de fusión del producto nitro, el ácido se separa del producto formando la capa superior.377
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COMBATIR LOS HIDRATOS COMBATIR LA DEPOSICIÓN DE PARAFINA EN TUBERÍAS DE ELEVACIÓN perforación Desvíos de perforación PERFORACIÓN DIRECTIVA Y POZOS HORIZONTALES Perforación de pozos PERFORACIÓN CON EJE DE PERFORACIÓN PINZAS ESTACIONARIAS AUTOMÁTICAS UNIDADES DE PERFORACIÓN E INSTALACIONES PARA EXPLORACIÓN GEOLÓGICA PERFORACIÓN EQUIPOS DE PERFORACIÓN BOMBAS DE PERFORACIÓN BOMBAS DE PERFORACIÓN MANGUERAS DE PERFORACIÓN EQUIPO DE PERFORACIÓN EN VÁLVULA DE PERMAFROST (MMP). TIPOS DE HETEROGENEOSIDAD EN LA ESTRUCTURA DE LAS RESERVAS DE PETRÓLEO Tipos de pozos BOMBAS SUMERGIBLES DE TORNILLO ACCIONADAS EN CABEZA DE POZO CONTENIDO DE HUMEDAD Y GAS NATURAL HIDRATOS COMPOSICIÓN HIDRATO Impacto varios factores sobre las características del SDM PREGUNTAS DE OPTIMIZACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DEPÓSITO-ESP SELECCIÓN DE EQUIPO Y MODO DE OPERACIÓN ESP SELECCIÓN DE UNA MÁQUINA BOMBEO Levantamiento de gas Instalación LN Operación de levantamiento de gas de pozos petroleros Método de levantamiento de gas de producción de petróleo GASES DE PETRÓLEO Y CAMPOS DE GAS Y SUS PROPIEDADES FORMACIÓN DE HIDRATO EN POZOS DE CONDENSADO DE GAS FORMACIÓN DE HIDRATO EN SISTEMA DE RECOLECCIÓN DE PETRÓLEO protección hidráulica del motor eléctrico sumergible Bomba de pistón hidráulico GIDROKEY GKSH-1500MT Capítulo 8. MEDIOS Y MÉTODOS DE CALIVACIÓN Y VERIFICACIÓN DE SISTEMAS DE MEDICIÓN DE FLUJO BOMBAS PROFUNDAS Perforación horizontal MINERÍA CONDICIONES GEOLÓGICAS DE PERFORACIÓN DE POZOS DE PETRÓLEO Y GAS GRANULOMÉTRICO (MECÁNICA CHESKY) COMPOSICIÓN DE ROCAS LARGO LARGO TRANSPORTE DE PETRÓLEO Y GAS DEFORMACIÓN MANÓMETROS Bombas eléctricas de diafragma UNIDAD DIESEL-HIDRÁULICA SAT-450 UNIDADES DIESEL Y DIESEL-HIDRÁULICAS DINAMOMETRÍA DE UNIDADES DE PLANTA INFERIOR CON ESTRUCTURAS LMP DE OJSC " ORENBURGNEFT" producción de petróleo producción de petróleo en condiciones difíciles PRODUCCIÓN DE PETRÓLEO MEDIANTE MANÓMETROS DE LÍQUIDO SPU MOTORES DE ABAJO Inyección de soluciones ácidas en el pozo CONSTITUCIÓN ACCESORIOS. 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BOMBA ELÉCTRICA DE DIAFRAGMA Unidad de bomba eléctrica de fondo de pozo que ahorra energía YAKORIHablemos de cómo se lleva a cabo la nitración de tolueno. Recibido por interacciones similares gran cantidad Productos semiacabados utilizados en la fabricación de explosivos y productos farmacéuticos.
Importancia de la nitración
En la industria química moderna se producen derivados del benceno en forma de compuestos nitro aromáticos. El nitrobenceno es un producto intermedio en la producción de tintes de anilina, perfumes y productos farmacéuticos. Es un excelente disolvente de muchos compuestos orgánicos, incluido el nitrito de celulosa, formando con él una masa gelatinosa. EN Industria del aceite Se utiliza como limpiador de aceites lubricantes. La nitración del tolueno produce bencidina, anilina y fenilendiamina.
Características de nitración
La nitración se caracteriza por la introducción de un grupo NO2 en la molécula de un compuesto orgánico. Dependiendo de la sustancia de partida, este proceso se produce según un mecanismo radicalario, nucleofílico o electrófilo. Los cationes nitronio, los iones NO2 y los radicales actúan como partículas activas. La reacción de nitración del tolueno es una reacción de sustitución. Para otros materia orgánica Es posible la nitración sustitutiva, así como la adición en un doble enlace.
La nitración de tolueno en una molécula de hidrocarburo aromático se lleva a cabo utilizando una mezcla nitrante (ácidos sulfúrico y nítrico). Actúa como agente de eliminación de agua en este proceso y exhibe propiedades catalíticas.
Ecuación de proceso
La nitración de tolueno implica la sustitución de un átomo de hidrógeno por un grupo nitro. ¿Cómo es el diagrama de flujo del proceso?
Para describir la nitración del tolueno, la ecuación de reacción se puede representar de la siguiente manera:
ArH + HONO2+ = Ar-NO2 +H2O
Permite juzgar sólo el curso general de la interacción, pero no revela todas las características de este proceso. Lo que realmente ocurre es una reacción entre hidrocarburos aromáticos y productos de ácido nítrico.
Teniendo en cuenta que los productos contienen moléculas de agua, esto conduce a una disminución en la concentración de ácido nítrico, por lo que la nitración del tolueno se ralentiza. Para evitar este problema, este proceso se realiza a bajas temperaturas, utilizando ácido nítrico en cantidades excesivas.
Además del ácido sulfúrico, como agentes de eliminación de agua se utilizan ácidos polifosfóricos y trifluoruro de boro. Permiten reducir el consumo de ácido nítrico y aumentar la eficiencia de la interacción.
Matices del proceso
La nitración del tolueno fue descrita a finales del siglo XIX por V. Markovnikov. Pudo establecer una conexión entre la presencia en la mezcla de reacción y la velocidad del proceso. En la producción moderna de nitrotolueno, se utiliza ácido nítrico anhidro, tomado en exceso.
Además, la sulfonación y nitración del tolueno implica el uso del componente de eliminación de agua disponible, fluoruro de boro. Su introducción en el proceso de reacción permite reducir el coste del producto resultante, lo que hace accesible la nitración del tolueno. Ecuación del proceso en curso en vista general mostrado abajo:
ArH + HNO3 + BF3= Ar-NO2 + BF3 ·H2 O
Una vez completada la reacción, se introduce agua, por lo que el monohidrato de fluoruro de boro forma un dihidrato. Se destila al vacío y luego se añade fluoruro de calcio, devolviendo el compuesto a su forma original.
Detalles de la nitración
Hay algunas características de este proceso relacionadas con la elección de los reactivos y el sustrato de reacción. Veamos algunas de sus opciones con más detalle:
- 60-65 por ciento de ácido nítrico mezclado con 96 por ciento de ácido sulfúrico;
- para sustancias orgánicas ligeramente reactivas es adecuada una mezcla de ácido nítrico al 98% y ácido sulfúrico concentrado;
- El nitrato de potasio o amonio con ácido sulfúrico concentrado es una excelente opción para la producción de compuestos nitropolímeros.
Cinética de nitración
Al reaccionar con una mezcla de ácidos sulfúrico y nítrico, se nitran mediante un mecanismo iónico. V. Markovnikov logró caracterizar los detalles. de esta interacción. El proceso se desarrolla en varias etapas. Primero, se forma ácido nitrosulfúrico, que se disocia en una solución acuosa. Los iones nitronio reaccionan con el tolueno, formando nitrotolueno como producto. Cuando se añaden moléculas de agua a la mezcla, el proceso se ralentiza.
En disolventes de naturaleza orgánica (nitrometano, acetonitrilo, sulfolano), la formación de este catión permite aumentar la tasa de nitración.
El catión nitronio resultante se une al núcleo de tolueno aromático, formando un intermedio. A continuación, se produce la abstracción de protones, lo que lleva a la formación de nitrotolueno.
Para una descripción detallada del proceso en curso, podemos considerar la formación de los complejos “sigma” y “pi”. La formación del complejo “sigma” es la etapa límite de la interacción. estará directamente relacionado con la velocidad de adición del catión nitronio al átomo de carbono en el núcleo del compuesto aromático. La eliminación de un protón del tolueno se produce casi instantáneamente.
Sólo en determinadas situaciones puede haber problemas de sustitución asociados con un efecto isotópico cinético primario significativo. Esto se debe a la aceleración del proceso inverso en presencia de diversos tipos de obstáculos.
Al elegir ácido sulfúrico concentrado como catalizador y agente de eliminación de agua, se observa un cambio en el equilibrio del proceso hacia la formación de productos de reacción.
Conclusión
La nitración del tolueno produce nitrotolueno, que es un producto valioso de la industria química. Esta sustancia es un compuesto explosivo, por lo que tiene demanda en operaciones de voladura. Entre problemas ambientales Asociado a su producción industrial, destacamos el uso de una cantidad importante de ácido sulfúrico concentrado.
Para hacer frente a este problema, los químicos están buscando formas de reducir los residuos de ácido sulfúrico que se producen tras el proceso de nitración. Por ejemplo, el proceso se lleva a cabo a bajas temperaturas y se utilizan medios fácilmente regenerables. El ácido sulfúrico tiene fuertes propiedades oxidantes, lo que afecta negativamente la corrosión de los metales y representa un mayor peligro para los organismos vivos. Si cumple con todas las normas de seguridad, podrá superar estos problemas y obtener compuestos nitro de alta calidad.
Autor L.A. TsvetkovLa nitración del benceno se puede realizar con pequeñas cantidades de materiales de partida sin aislar un producto puro. Para obtener nitrobenceno usando la ecuación:
C 6 H 6 + HNO 3 a C 6 H 5 NO 2+ H2O
Se requiere ácido nítrico concentrado (gravedad específica 1,4). La mezcla de reacción no debe calentarse por encima de 50-60 ° C. Cuando se utiliza ácido diluido, la reacción de nitración no ocurre, al aumentar la temperatura comienza una notable formación de dinitrobenceno.
De la ecuación se deduce que la reacción requiere cantidades equimoleculares de los materiales de partida. Sin embargo, en este caso, la reacción no se completará, ya que el agua liberada diluirá el ácido nítrico y perderá su propiedad nitrante. En consecuencia, para completar la reacción, es necesario tomar más ácido nítrico del que debería tomarse según la teoría. Pero para evitar que la reacción se vuelva demasiado violenta, es necesario disolver el ácido nítrico en ácido sulfúrico concentrado, que no priva al ácido nítrico de su efecto nitrante y retiene el agua liberada durante la reacción.
Para evitar la posibilidad de un aumento de temperatura durante la reacción, no mezcle todas las sustancias a la vez, sino agregue gradualmente benceno a la mezcla de ácidos. En un matraz pequeño se vierten 8 ml de ácido sulfúrico concentrado y 5 ml de ácido nítrico concentrado. Enfriar la mezcla con agua corriente. Luego se agregan 4 ml de benceno a la mezcla enfriada en pequeñas porciones, agitando constantemente el matraz para lograr una mayor mezcla de líquidos que no se disuelvan entre sí (la mezcla de ácidos constituye la capa inferior, el benceno constituye la capa superior) . Después de agregar todo el benceno para completar la reacción, el matraz se cierra con un tapón con un tubo vertical (el vapor de benceno es volátil) y se calienta en un baño de agua precalentado a 60°C.
Agite el matraz de vez en cuando para mezclar mejor los líquidos.
La duración del calentamiento puede estar determinada no tanto por la necesidad de completar la reacción como por la disponibilidad de tiempo en la lección. Cuando se trabaja en una taza, el calentamiento debe continuar durante 30 a 40 minutos. En la lección, es posible demostrar la formación de nitrobenceno después de calentar durante 10 minutos e incluso sin calentamiento adicional, si la reacción fue bien cuando se agregó benceno a una mezcla de ácidos.
El nitrobenceno se coloca en una capa encima de la mezcla ácida. Verter el contenido del matraz en un vaso con abundante agua. En este caso, los ácidos se disuelven en agua, mientras que el nitrobenceno se acumula en el fondo del vaso en forma de un líquido amarillento pesado. Si el tiempo lo permite, drene parte del líquido del nitrobenceno y sepárelo usando un embudo de decantación.
Cuando se obtienen cantidades importantes de nitrobenceno y es necesario purificarlo, el nitrobenceno se lava con agua, una solución alcalina diluida (5 por ciento) y luego nuevamente con agua, separando cada vez los líquidos mediante un embudo de decantación. Luego, el nitrobenceno se deshidrata calentándolo con cloruro de calcio granular hasta que el líquido se vuelve transparente. El calentamiento es necesario para reducir la viscosidad del nitrobenceno y así lograr un contacto más completo con el cloruro de calcio. Finalmente, el nitrobenceno se puede destilar en un matraz pequeño con un enfriador de aire a una temperatura de 204-207°C. Para evitar la descomposición de los residuos de dinitrobenceno, no se recomienda la destilación en seco.
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El TNT sin purificar solo se puede utilizar para la fabricación de mezclas explosivas destinadas a un uso rápido, por ejemplo, para voladuras. El TNT utilizado para equipar municiones sujetas a almacenamiento a largo plazo debe someterse a purificación.
TECNOLOGÍA PARA LA OBTENCIÓN DE TNT
Regularidades del proceso de nitración.
Nitración de tolueno a mononitrotolueno. Cuando el tolueno se nitra a mononitrotolueno, se obtienen tres isómeros: orto, para y meta, siendo predominante el ortomero. El isómero meta se forma en una cantidad relativamente pequeña, pero dado que su nitración adicional produce trinitrotoluenos asimétricos, su formación es indeseable.
El trabajo principal sobre el estudio de las leyes de la reacción de nitración de tolueno a mononitrotolueno tuvo como objetivo principal identificar las condiciones para el rendimiento más bajo del isómero let. Cuando los procesos de nitración continua se volvieron dominantes y surgió la cuestión de los diseños racionales de los nitradores, comenzó el estudio de la cinética de la nitración, principalmente en heterogeneidades.
Arroz. 17. Solubilidad del tolueno en ácido sulfúrico de diversas concentraciones a 55 °C.
65 70 75 80 85 90 Concentración HzS047%
95
entorno genético, que corresponde a las condiciones industriales. Al mismo tiempo, se estudió la solubilidad del tolueno en mezclas de ácido sulfúrico y nítrico, la distribución de los componentes entre las capas, el efecto de la agitación y la proporción de los volúmenes de las capas orgánicas y ácidas sobre la velocidad de reacción. La solubilidad del tolueno en ácido sulfúrico aumenta al aumentar la concentración de ácido; Hasta una concentración de ácido del 80%, la solubilidad del tolueno es muy baja (Fig. 17).
La tasa de nitración de tolueno en condiciones heterogéneas depende en gran medida de la intensidad de la agitación y del módulo del baño (la relación entre los volúmenes de las capas mineral y orgánica) (Fig. 18).
El coeficiente de distribución del ácido nítrico entre las capas de tolueno y ácido sulfúrico es 0,066. Esto indica que el ácido nítrico durante la nitración heterogénea de tolueno pasa sólo en pequeña medida a la capa orgánica y, por tanto, la proporción de la reacción que se produce allí es prácticamente nula.
La baja solubilidad del tolueno en ácido sulfúrico en concentraciones moderadas, la ausencia de transición del ácido nítrico a una capa orgánica, así como la fuerte dependencia de la velocidad de reacción de nitración de tolueno de la intensidad de la mezcla y la fracción volumétrica de la capa mineral. sugieren que la reacción de nitración del tolueno en condiciones heterogéneas ocurre en la interfaz de las capas. La velocidad de reacción en este caso depende de la concentración de los componentes reactivos^ en esta superficie, que a su vez está determinada por la velocidad de difusión de los componentes reactivos desde la profundidad de la capa hasta la interfaz y la velocidad de salida de la reacción. productos del mismo. Todo esto, así como el estado de los componentes que reaccionan, depende de la temperatura (Fig.19, c), la concentración de la mezcla ácida (Fig.19, b) y la intensidad de la agitación (Fig.18), y la La tasa de nitración de tolueno en condiciones heterogéneas es menor que en condiciones homogéneas (fig. 19.6).
La formación de 5-6% de l-nitrotolueno durante la nitración de tolueno conduce además a la formación de 5-6% de trinitrotoluenos asimétricos que contaminan el TNT. Temperatura de solidificación
Arroz. 18. Influencia de la intensidad de agitación (a) y el módulo de Yanna (6") sobre el grado de nitración del tolueno.
La concentración de TNT que contiene isómeros asimétricos disminuye según la siguiente dependencia:
Г3 = (80,80 - 0,465С)
donde C es el contenido de l-nitrotolueno en el mononitrotolueno original, %.
La composición isomérica del mononitrotolueno está significativamente influenciada por la temperatura de nitración del tolueno (ver página 85). El estudio de la tasa de nitración del tolueno a 0 y 30 °C y la determinación de la composición isomérica permitieron calcular en la ecuación de Arrhenius (ver página 54) el coeficiente B para la entrada del grupo nitro en varias posiciones relativas al grupo CH3: B0 = 2,90 V, Bp = 2, 70 Vm\ la energía de activación para las posiciones correspondientes es igual a: E" - E0 = 3,83 kJ/(mol-°C), E" - ?" = 4,61 kJ /(mol-°C). A partir de estos datos, se puede formular la siguiente regla: “una disminución en la temperatura de nitración ayuda a aumentar el rendimiento de p-nitrotolueno y disminuir el rendimiento de o- y m-nitrotoluenos.
La actividad nitrante de la mezcla ácida tiene una influencia significativa sobre el rendimiento de l-nitrotolueno. Un aumento en F de 68 a 82% durante la nitración de tolueno con mezclas de ácido sulfúrico y nitrógeno a 55 °C reduce el rendimiento del isómero let en 2,4 veces. En la Fig. La Figura 20 muestra el efecto de la temperatura y el factor de actividad nitrante de la mezcla ácida sobre el rendimiento de l-nitrotolueno.
El uso de ácido nítrico diluido (70%) para la nitración de tolueno conduce a la formación de productos de oxidación, principalmente ácido benzoico. El uso de un ácido aún más diluido (32%) a temperatura elevada (105 ° C) provoca la nitración de la cadena lateral, se forma fenilnitrometano, que también se obtiene nitrando tolueno con dióxido de nitrógeno.
-l-I-a,; ,"yo, yo_yo yo-1_¦ \ ¦_yo
25 zo 40 60 No. 70 en 64 ella su yu 72 74
Tvmperashura, °С F
Arroz. 19. Dependencia de la tasa de nitración de tolueno de la temperatura (a) y el factor de actividad nitrante F (6*):
Las propiedades físicas del metilbenceno (tolueno) son similares a las del benceno. En condiciones normales, es un líquido incoloro, insoluble en agua, pero soluble en disolventes orgánicos. Al igual que el benceno, es un buen disolvente para compuestos orgánicos. Actualmente, el tolueno se utiliza más como disolvente que el benceno debido a su toxicidad mucho menor.
Propiedades químicas
Todas las reacciones del metilbenceno se pueden dividir en dos tipos: a) reacciones que involucran el anillo de benceno yb) reacciones que involucran al grupo metilo.
Reacciones en el anillo aromático. El metilbenceno sufre todas las reacciones de sustitución electrófila que se describieron anteriormente para el benceno, a saber: nitración, halogenación, sulfonación y la reacción de Friedel-Crafts. En todas estas reacciones, el metilbenceno exhibe una mayor reactividad y sus reacciones avanzan a un ritmo más rápido.
La nitración del metilbenceno se puede realizar de la misma forma que el benceno. El producto de la nitración del metilbenceno es una mezcla de dos isómeros de metilnitrobenceno:
La cloración de tolueno (metilbenceno) en el anillo de benceno se puede lograr haciendo pasar cloro gaseoso a través del tolueno en presencia de cloruro de aluminio (la reacción se lleva a cabo en la oscuridad). El cloruro de aluminio desempeña en este caso el papel de catalizador. En este caso, se forman isómeros 2 y 4 sustituidos:
La sulfonación de metilbenceno con ácido sulfúrico concentrado también conduce a la formación de una mezcla de isómeros 2 y 4 sustituidos:
El mecanismo de todas estas reacciones de sustitución electrófila es similar al mecanismo de las reacciones correspondientes del benceno. En estas reacciones, los isómeros 3-sustituidos se forman en cantidades tan pequeñas que pueden despreciarse. A continuación se analizará en detalle esta característica al considerar la capacidad de dirección (orientación) de los grupos sustitutos.
Reacciones en cadena lateral. El grupo metilo del metilbenceno puede sufrir determinadas reacciones características de los alcanos, pero también otras reacciones no características de los alcanos. Veamos un ejemplo de cada una de estas reacciones.
Al igual que los alcanos, el grupo metilo puede halogenarse mediante un mecanismo radicalario. Para llevar a cabo esta reacción, se sopla cloro a través de metilbenceno hirviendo en presencia de luz solar o una fuente de luz ultravioleta. Tenga en cuenta que la halogenación del anillo de benceno en metilbenceno requiere condiciones completamente diferentes.
Tenga en cuenta que esta reacción es una sustitución. Una mayor halogenación conduce a la formación de los siguientes compuestos:
La bromación del metilbenceno se lleva a cabo en condiciones similares y conduce a la formación de los correspondientes compuestos sustitutos del bromo.
La sección anterior indicó que los alcanos no entran en reacciones de oxidación incluso con agentes oxidantes tan fuertes como el permanganato de potasio. Sin embargo, la cadena lateral de metilo en el metilbenceno está sujeta a oxidación incluso por agentes oxidantes relativamente suaves como el óxido.
Más agentes oxidantes fuertes, por ejemplo permanganato de potasio, provocan una mayor oxidación:
Efecto director (orientador) de los sustituyentes en el anillo de benceno.
Ya hemos indicado anteriormente que la sustitución electrófila del metilbenceno conduce a la formación de isómeros de metilbenceno sustituidos en 2 y 4. Por lo tanto, el grupo metilo en el metilbenceno se denomina grupo director 2,4 (o, de lo contrario, está orientado a las posiciones 2 y 4). Hay otros sustituyentes en el anillo de benceno que también tienen un efecto director 2,4 en reacciones de sustitución electrofílica. Para tales reacciones se puede escribir la siguiente ecuación general:
En esta ecuación representa electrófilo y X-2,4 es un sustituyente director. Estos sustituyentes suelen ser grupos saturados. Éstas incluyen. En ciertas condiciones Los sustituyentes directores 2,4 también resultan ser directores 6:
Las reacciones de sustitución electrófila en las posiciones 2 y 4 generalmente tienen una velocidad más alta que las reacciones correspondientes en el benceno.
Estos incluyen grupos como y. Las reacciones de sustitución electrófila en la posición 3 proceden más lentamente que las reacciones correspondientes del benceno.
La capacidad de dirección (orientación) de los sustituyentes depende de si son donantes de electrones para el anillo de benceno o, por el contrario,
alejar los electrones de él. La sustitución 2,4 es causada por un efecto inductivo positivo o un efecto mesomérico positivo. -Los grupos directores donan electrones al anillo de benceno, provocando estos efectos, y así activan el anillo. Por eso se les llama grupos activadores. 3-Los grupos directores alejan los electrones del anillo de benceno, provocando efectos - y -. Estos se denominan grupos de desactivación.
¡Así que digámoslo de nuevo!
1. Los compuestos aromáticos tienen lo siguiente propiedades generales: a) arder con formación de una llama humeante;
(ver escaneo)
Arroz. 18.7. Las reacciones más importantes del benceno.
Arroz. 18.8. Las reacciones más importantes del metilbenceno (tolueno).
b) sufrir reacciones de sustitución,
c) sufrir reacciones de adición con dificultad.
2. La molécula de benceno puede considerarse como un híbrido resonante formado por dos estructuras resonantes limitantes.
3. Lo más importante reacciones químicas benceno se muestran en la Fig. 18.7.
4. Las reacciones químicas más importantes del metilbenceno se muestran en la Fig. 18.8.
5. En las reacciones de condensación, dos moléculas que reaccionan se combinan en una nueva molécula con la eliminación simultánea de una pequeña molécula de un compuesto simple, como agua o cloruro de hidrógeno.
6. Los sustituyentes saturados en el anillo de benceno tienen un efecto de dirección (orientación) 2,4.
7. Los sustituyentes insaturados del anillo de benceno tienen un efecto director (orientador).
