Выберите соединение которое образуется:
А. 
B. 
C. 
D. 
E. 
4. Реакции нитрования, сульфирования, алкилирования, ацилирования для ароматических углеводородов проходят по механизму:
A. электрофильного замещения.
B. свободнорадикального замещения.
C. нуклеофильного присоединения.
D. элиминирование.
E. нуклеофильного замещения.
5. Для ароматических соединений характерны реакции электрофильного замещения. Одним из факторов, влияющих на направление и скорость этих реакций, является характер заместителя в бензольном кольце. Определите, в какой последовательности увеличится скорость этих реакций в ряду:
A. 1;2;3
В. 2;1;3
C. 3;2;1
D. 2;3;1
E. 1;3;2
Заместители в бензольном кольце избирательно направляют реакции электрофильного замещения в орто, мета и пара-положение. Выберите соединение, которое является продуктом реакции
A. о-нитротолуол
B. м-нитротолуол
C. п-нитротолуол
D. смесь о- и п-нитротолуола
E. нитробензол
7. Проводят окисление толуола перманганатом калия при повышенной температуре по схеме:
Какая образуется реакция?
А. 
B. 
C. 
D. 
E. 
8. Проводят реакцию сульфированием сульфобензойнои кислоты (рис.). Укажите места введения сульфогруппы:
A. Положение 2
B. Положение 4
C. Положение 6,2
D. Положение 5,2
E. Положение 5
9. Необходимо отличить бензол от толуола с помощью химических реакций. Каким реагентом можно воспользоваться для идентификации?
A. Zn + CH3COOH
B. Раствор КMnО4
C. Спирт.р-р NaOH
D. Амид натрия
E. НNO3 (розведенная)
Эталоны ответов:
1.C, 2.A, 3.C, 4.A, 5.D, 6.D, 7.D, 8.E, 9.B.
Тема № 8
МНОГОЯДЕРНЫЕ АРЕНЫ
С КОНДЕНСИРОВАННЫМИ И ИЗОЛИРОВАННЫМИ ЯДРАМИ
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ
Многоядерные арены имеют большое значение в фармации и медицине. Они применяются в синтезе лекарственных средств и красителей. Например, антрацен применяется главным образом в производстве антрахинона и красителей. Производные фенантрена входят в состав многих природных соединений, обладающих физиологической активностью - стероидов, алкалоидов (морфин, кадеин), витаминов группы Д, желчных кислот, половых гормонов и др. Дифенилметан используется для ароматизации мыл. Производные трифенилметана нашли широкое практическое применение в качестве красителей, лекарственных препаратов. Представителем его является краситель бриллиантовый зеленый. Он применяется в медицине и фармации в виде 1-2% водных или спиртовых растворов как антисептическое средство, а также при изготовлении бактерицидных лейкопластырей. Фенолфталеин используют в аналитической практике как кислотно-основный индикатор. Он применяется в медицине как слабительное средство при хронических запорах. Препарат выпускают в таблетках под названием пурген.
Таким образом, умение интерпретировать химическое строение и свойства многоядерных аренов необходимо для изучения таких дисциплин, как фармацевтическая химия, токсикологическая химия, фармакология и фармакогнозия.
ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ
Общая цель: Уметь определять свойства многоядерных аренов для применения в фармацевтических и токсикологических исследованиях.
Конкретные цели
Уметь:
1. Составлять названия многоядерных аренов
2. Составлять схемы получения многоядерных аренов.
3. Определять направление реакций электрофильного замещения в нафталиновом ядре
4. Составлять уравнения реакций, соответствующих химическим свойствам многоядерных аренов.
СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ
1. Основные теоретические вопросы:
1. Классификация, номенклатура и изомерия многоядерных аренов.
2. Способы получения многоядерных аренов
3. Многоядерные арены с конденсированными (аннулированными) бензольными циклами
3.1. Нафталин. Антрацен. Фенатрен. Электронное строение. Ароматичность.
3.2. Физические и химические свойства:
- Реакции электрофильного замещения (SE). Правила ориентации заместителей в нафталинов ядре;
- Реакции присоединения и окисления.
4. Многоядерные арены с изолированными бензольными кольцами.
4.1. Бифенил. Строение. Атропоизомерия. Химические свойства.
4.2. Дифенилметан. Трифенилметан. Строение катионов, анионов и свободных радикалов трифенилметанового ряда и факторы их стабилизации.
4.3. Красители трифенилметанового ряда: Бриллиантовый зеленый, малахитовый зеленый.
2. Отдельные представители. Использования.
2. Основные термины и их определения
Многоядерные арены делятся на две группы:
- Арены с конденсированными бензольными циклами;
- Арены с изолированными бензольными циклами.
Конденсированные многоядерные арены содержат в своем составе два и более бензольных ядра, имеющих общие атомы углерода.
Наиболее важными представителями конденсированных аренов является нафталин, антрацен и фенантрен.
Нафталин - бесцветное кристаллическое вещество с характерным запахом. Не растворяется в воде, растворяется в органических растворителях.
Способы получения:
1. Из природных источников. В промышленности нафталин добывают из каменноугольной смолы.
2. Получение нафталина из ацетилена. При пропускании ацетилена мимо нагретые до 700-800 ° С трубки вместе с бензолом образуется также и нафталин.
Нафталин, как и бензол, проявляет свойства ароматических соединений и для него характерны реакции электрофильного замещения, но он также легко вступает в реакции присоединения и окисления.
1. Реакции электрофильного замещения. В реакции электрофильного замещения (нитрование, сульфирование, галогенирование) нафталин вступает значительно легче бензола. При этом образуются в основном продукты a-замещения.
При наличии в нафталиновом ядре электронодонорного заместителя (I рода) реакция электрофильного замещения происходит в этом кольце с которым связан заместитель в a-положение.
Електроноакцепторний заместитель (II рода) снижает электронную плотность в нафталиновом ядре в том кольце, с которым он связан. Поэтому реакции идут с участием атомов углерода другого бензольного ядра.
Реакции присоединения
Восстановление. Конечным продуктом является декалин.
Окисления. В зависимости от условий реакции образуется фталевый ангидрид и 1,4-нафтохинон
Антрацен находится в каменноугольном дегте, а именно в Антра-ценовом масле, откуда его и добывают в промышленности. В лаборатории можно получить антрацен по реакции Фриделя - Крафтса из бензола:
Антрацен менее ароматический, чем бензол и нафталин. Он в большей степени "ненасыщенное" соединение и для него более характерны реакции присоединения, чем электрофильного замещения.
Реакция восстановления приводит к образованию пергидроантрацену.
Реакции замещения проходит в положение 9,10
Реакция окисления приводит к образованию 9,10-антрахинона.
При восстановлении фенантрена образуется продукт, который носит название пергидрофенантрен.
Конденсированная система пергидрофенантрена и циклопентана называется циклопентанпергидрофенантрен или стеран. Эта структура лежит в основе стероидов.
Наиболее важными представителями многоядерных аренов с изолированными бензольного циклами является бифенил, дифенилметан и трифенилметан.
Бифенил - твердое вещество, легко растворимый в спирте, эфире.
Способы получения:
1. Выделение из каменноугольной смолы.
2. Гидрогенизация бензола. Пары бензола пропускают через раскаленные трубки: 
3. Реакция Ульмана. Нагрев йод бензола в присутствии порошкообразной меди:
Химические свойства бифенила аналогичны свойствам моноядерных аренов. В реакции электрофильного замещения (нитрование, галогенирование, сульфирование) бифенил вступает легче, чем бензол, при этом образуются преимущественно продукты пара- и орто -замещения.
Дифенилметан - твердое кристаллическое вещество с запахом герани, оно легко растворяется в спирте, диэтиловом Этери, хлороформе.
Дифенилметан получают по реакции Фриделя - Крафтса алкилированием бензола бензилхлоридом или дихлорметаном:
Химические свойства. Для дифенилметана характерны реакции с участием бензольного цикла и активной метиленовой группы. Дифенилметан вступает в реакции электрофильного замещения, образуя 4,4'-дизамещенные и 2,4,2 ', 4' -тетразамищенные продукты:
Метиленовая группа дифенилметана легко окисляется в результате электроноакцепторных действия фенильных групп. Продукты реакции дифенилкарбинола и бензофенон:
Атомы водорода метиленовой группы легко размещаются на галогене:
Трифенилметан - кристаллическое вещество, трудно растворимое в воде, легко - в органических растворителях.
Трифенилметан получают по реакции Фриделя-Крафтса из хлороформа и бензола:
По химическим свойствам трифенилметан напоминает дифенилметан. Для него характерны реакции электрофильного замещения с участием бензольного цикла. За счет метинового группы трифенилметан легко окисляется. Продуктом окисления является трифенилкарбинол:
К красителям трифенилметанового ряда относят бриллиантовый зеленый и фенолфталеин.
Граф логической структуры
| МНОГОЯДЕРНЫЕ АРЕНЫ |
| Взаимное расположение циклов |
| СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ |
| СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ |
| Синтез красителей |
| Синтез производных |
| Ароматичность |
| Строение катионов, анионов и свободных радикалов |
| ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА |
| Присоединение |
| Реакции электрофильного замещения |
| Окисление |
| Ориентирующее действие заместителей |
| ИДЕНТИФИКАЦИЯ |
| ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В СИНТЕЗЕ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ |
4. Источники информации
1. Черных, В. П. Органическая химия: в 3–х кн. Кн.2. Углеводороды и их функциональные производные: учебник для фармац. вузов и фак. / В. П. Черных, Б. С. Зименковский, И. С. Гриценко. – Х.: Основа, 1993, с. 118-152.
2. Лекции по органической химии В.П. Черных: Учеб. пособие для студ. вузов. – Х.: Издательство НФаУ: Золотые страницы, 2005, с. 134-145.
3. Черных, В. П. Общий практикум по органической химии / В. П. Черных, И. С. Гриценко, З. И. Коваленко. – Х.: Изд–во НФАУ; Золотые страницы, 2002, с.198-203.
4. Сборник тестов по органической химии / Под редакцией чл.-корр. НАН Украины, проф. Черных В.П. – Харьков: Изд-во НФаУ: Золотые страницы, 2005, с. 109-142.
ОРИЕНТИРОВОЧНАЯ ОСНОВА ДЕЙСТВИЙ (ООД)
1. Алгоритм составления синтеза веществ на основе нафталина
| 1. По названию продукта реакции составьте его структурную формулу |
| 2. Определите расположены заместители по отношению друг к другу. |
| В одном бензольном кольце |
| В разных бензольных кольцах |
| 3. Сначала введите электронодонорный заместитель (I рода) |
| 3. Сначала вводите електроноакцепторний заместитель (II рода) |
УЧЕБНЫЕ ЗАДАНИЯ
Задание 1
Назовите приведенные многоядерные арены:
a) 
b) 
c) 
Задание 2
Составьте схемы извлечения из бензина и других необходимых реагентов следующих соединений:
a) пери-динитронафталин
b) 9-бромантрацен
c) бензофенон
Задание 3
Учитывая направление реакций электрофильного замещения в нафталиновом ядре и пользуясь алгоритмом темы составьте реакции получения из нафталина следующих соединений:
a) 1-этил-4-хлорнафталины
Пример решения:
Сначала вводим электронодонорный заместитель:
b) 5-метил-1-нафталинсульфокислота
c) 1-амино-5-хлорнафталин
Задание 4
Составьте уравнения предложенных реакций, отвечающих химическим свойствам многоядерных аренов:
a) 
b) 
c) 
d) 
ЗАДАЧИ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОСТИЖЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ
