Zyk N.V., Beloglazkina E.K. هیدروکربن های آروماتیک چند هسته ای پس ویژگی ساختار بنزن چیست؟

از نظر خواص شیمیایی، بی فنیل یک ترکیب معطر معمولی است. با واکنش های S E Ar مشخص می شود. ساده‌ترین کار این است که بی‌فنیل را به‌عنوان بنزن حاوی یک جایگزین فنیل در نظر بگیریم. دومی خواص فعال کنندگی ضعیفی را نشان می دهد. تمام واکنش های معمول برای بنزن در بی فنیل نیز رخ می دهد.

از آنجایی که گروه آریل است ارتو- و جفتواکنش های orientant، S E Ar عمدتاً در جفت-موقعیت ارتوایزومر یک محصول جانبی به دلیل مانع فضایی است.

دی و تری فنیل متان ها

دی و تری فنیل متان ها همولوگ های بنزن هستند که در آنها تعداد متناظر اتم های هیدروژن با باقی مانده های فنیل جایگزین می شوند. حلقه های بنزن جدا شد sp 3-اتم کربن هیبرید شده که از کونژوگاسیون جلوگیری می کند. حلقه ها کاملا عایق هستند.

روشهای بدست آوردن دی فنیل متان:

واکنش های S E Ar در ارتو- و جفتموقعیت حلقه های بنزن دی فنیل متان.

تهیه تری فنیل متان و مشتقات آن:

یکی از ویژگی های متمایز مشتقات تری فنیل متان، تحرک بالای اتم هیدروژن است که به کربن چهار وجهی پیوند دارد.

تری فنیل متان اسیدیته مشخصی از خود نشان می دهد و با فلز سدیم واکنش می دهد تا آنیون تری فنیل متیل بسیار پایدار را تشکیل دهد.

تری فنیل کلرومتان در محلول آبی تجزیه می شود و یک کربوکاتیون پایدار تشکیل می دهد.

در برخی از مشتقات تری فنیل متان، برش پیوند C-H می تواند به صورت همولیتیک با تشکیل رادیکال تری فنیل متیل رخ دهد، که از نظر زمانی اولین رادیکال آزاد پایدار کشف شده است.

دلایل پایداری بالای کاتیون تری فنیل متیل، آنیون و رادیکال را می توان با در نظر گرفتن ساختار کاتیون درک کرد. اگر کاتیون تری فنیل متیل را با استفاده از ساختارهای مرزی به تصویر بکشیم، مشخص می شود که اوربیتال خالی اتم کربن مرکزی با الکترون های p حلقه های بنزن مزدوج شده است.

سخنرانی شماره 21

هیدروکربن های آروماتیک چند هسته ای و مشتقات آنها.

· هیدروکربن های آروماتیک چند هسته ای با هسته های متراکم. هیدروکربن های چند حلقه ای خطی و زاویه ای. جداسازی آنها از قطران زغال سنگ. خواص سرطان زایی هیدروکربن های چند حلقه ای اقدامات احتیاطی هنگام کار با هیدروکربن های معطر.

· نفتالین. ایزومریسم و ​​نامگذاری مشتقات. ساختار، معطر. خواص شیمیایی نفتالین و مشتقات آن: اکسیداسیون، هیدروژناسیون کاتالیزوری و احیا با سدیم در آمونیاک مایع، واکنش‌های جایگزینی الکتروفیل معطر. (اثر جانشین ها بر جهت گیری، فعالیت موقعیت a).

· آنتراسن. نامگذاری، ساختار، معطر بودن (در مقایسه با بنزن و نفتالین)، ایزومریسم مشتقات. واکنش های اکسیداسیون و احیا، افزودن و جایگزینی الکتروفیلیک. فعالیت موقعیت مزو.

· فنانترن. نامگذاری، ساختار، معطر بودن (در مقایسه با بنزن و نفتالین). واکنش های اکسیداسیون، احیا، جایگزینی و افزودن الکتروفیلیک.

هیدروکربن های آروماتیک تغلیظ شده

ترکیبات آروماتیک چند حلقه ای می توانند خطی، زاویه ای یا دور حلقه ای باشند.

ترکیبات چند حلقه ای از قطران زغال سنگ جدا می شوند. بسیاری از آنها دارای اثر سرطان زا هستند. هرچه چرخه ها بیشتر باشد، احتمال سرطان زا بودن آن بیشتر می شود.

نفتالین

ساده ترین ترکیب معطر دو حلقه ای.

اگرچه فرمول مولکولی ماهیت غیر اشباع نفتالین را نشان می دهد، خواص آن برای ترکیبات معطر است. نفتالین معیارهای ساختاری معطر بودن را برآورده می کند. یک سیستم مسطح حلقوی دارای یک زنجیره مزدوج پیوسته، که در آن 10 الکترون p شرکت می کنند. باید به خاطر داشت که هوکل قانون خود را (4n + 2) برای سیستم های تک حلقه ای فرموله کرد. در مورد نفتالین، اعتقاد بر این است که هر حلقه حاوی 6 الکترون غیرمحلی است و یکی از جفت ها در هر دو حلقه مشترک است. صرف با استفاده از ساختارهای متعارف نشان داده شده است:

در نتیجه: در بالا و پایین صفحه چرخه ها ابرهای p-الکترونی به شکل شکل هشت وجود دارد. 20.1.

برنج. 20.1. شکل ابرهای الکترونی p از مولکول نفتالین

در گلوله پروانه، همه پیوندهای C-C یکسان نیستند. بنابراین، طول C 1 -C 2 1.365 Å و C 2 -C 3 1.404 Å است. انرژی کونژوگاسیون نفتالین 61 کیلوکالری بر مول است که کمتر از دو برابر انرژی جابجایی بنزن (2×36 کیلوکالری در مول) است. چرخه دوم کمتر از چرخه اول به صرف کمک می کند. نفتالین کمتر از بنزن معطر است. بر هم زدن معطر بودن یکی از چرخه های آن تنها به ۲۵ کیلوکالری در مول نیاز دارد که در واکنش های آن منعکس می شود.

واکنش ها

اکسیداسیون نفتالین مشابه اکسیداسیون بنزن است.

فتالیک اسید حاصل در شرایط واکنش به انیدرید فتالیک تبدیل می شود که در نتیجه واکنش آزاد می شود.

واکنش‌های احیا نیز معطر بودن کمتر نفتالین را در مقایسه با بنزن نشان می‌دهد. نفتالین را می توان با عوامل کاهنده شیمیایی تحت شرایط ملایم هیدروژنه کرد.

واکنش های جایگزینی الکتروفیل معطر

به طور کلی، واکنش های S E Ar در نفتالین طبق مکانیسم کلی که قبلاً بحث شد، پیش می رود. ویژگی واکنش های سری نفتالین این است که نفتالین های تک جایگزین به شکل دو ایزومر (مشتقات 1 و 2) وجود دارند. ویژگی های واکنش های S E Ar با استفاده از مثال واکنش نیتراسیون در نظر گرفته می شود که محصول اصلی آن 1-نیترونفتالین است (2-ایزومرها ردیابی هستند).

مرحله کلیدی واکنش، تشکیل یک کمپلکس s است که می تواند دو مورد از آن وجود داشته باشد. باید عوامل ساختاری تثبیت یا بی ثبات کننده واسطه را مشخص کرد. بر این اساس می توان سیر جانشینی را پیش بینی و تبیین کرد. اجازه دهید ساختار محصولات میانی احتمالی را در نظر بگیریم.

هنگامی که یک الکتروفیل به موقعیت 1 نفتالین حمله می کند، یک کمپلکس s تشکیل می شود که ساختار آن را می توان با دو ساختار مرزی توصیف کرد که در آن حلقه بنزن حفظ شده است. چنین ساختارهایی به دلیل ترکیب بنزن پایدارتر هستند. هنگامی که یک الکتروفیل به موقعیت 2 حمله می کند، تنها یک ساختار انرژی مطلوب را می توان ترسیم کرد.

می توان نتیجه گرفت که حمله الکتروفیلیک در موقعیت 1 نفتالین منجر به کمپلکس s پایدارتری نسبت به واکنش در موقعیت 2 می شود.

ترکیبات معطر

هیدروکربن های معطر (ARENES)

نمایندگان معمولی هیدروکربن های آروماتیک مشتقات بنزن هستند، به عنوان مثال. اینها ترکیبات کربوسیکلیکی هستند که مولکولهای آنها دارای یک گروه حلقوی ویژه از شش اتم کربن است که به آن حلقه بنزن یا آروماتیک می گویند.

فرمول کلی هیدروکربن های آروماتیک C n H 2 n -6 است.

ساختار بنزن

برای مطالعه ساختار بنزن، باید انیمیشن "ساختار بنزن" را تماشا کنید (این ویدیو فقط بر روی سی دی رام موجود است). متن همراه این فیلم به طور کامل به این قسمت منتقل شده و در ادامه می آید.

در سال 1825، محقق انگلیسی، مایکل فارادی، در طی تجزیه حرارتی بلوبر، ماده بدبویی را با فرمول مولکولی C 6 H 6 جدا کرد. این ترکیب که اکنون بنزن نامیده می شود، ساده ترین هیدروکربن معطر است.

فرمول ساختاری رایج بنزن که در سال 1865 توسط دانشمند آلمانی Kekule پیشنهاد شد، چرخه ای با پیوندهای دوگانه و منفرد متناوب بین اتم های کربن است:

با این حال، مطالعات فیزیکی، شیمیایی و مکانیک کوانتومی ثابت کرده‌اند که مولکول بنزن دارای پیوندهای معمولی دو و منفرد کربن-کربن نیست. همه این اتصالات در آن معادل، معادل، یعنی. همانطور که بود، پیوندهای میانی "یک و نیم" هستند که تنها مشخصه حلقه معطر بنزن هستند. علاوه بر این، معلوم شد که در یک مولکول بنزن، تمام اتم‌های کربن و هیدروژن در یک صفحه قرار دارند و اتم‌های کربن در راس یک شش ضلعی منظم با طول پیوند یکسان بین آنها، برابر با 0.139 نانومتر قرار دارند. تمام زوایای پیوند برابر با 120 درجه است. این آرایش اسکلت کربن به این دلیل است که تمام اتم های کربن در حلقه بنزن دارای چگالی الکترونی یکسان هستند و در حالت هیبریداسیون sp 2 قرار دارند. این بدان معناست که هر اتم کربن یک اوربیتال s و دو p دارد که هیبرید شده اند و یک اوربیتال p که هیبرید نشده است. سه اوربیتال هیبریدی همپوشانی دارند: دو تای آنها با اوربیتالهای یکسان دو اتم کربن مجاور، و سومی با مدار s یک اتم هیدروژن. همپوشانی‌های مشابهی از اوربیتال‌های مربوطه روی تمام اتم‌های کربن حلقه بنزن مشاهده می‌شود که منجر به تشکیل دوازده پیوند s واقع در همان صفحه می‌شود.

چهارمین اوربیتال غیر هیبریدی دمبل‌شکل p اتم‌های کربن عمود بر صفحه جهت پیوندهای  قرار دارد. از دو لوب یکسان تشکیل شده است که یکی در بالا و دیگری در زیر صفحه مذکور قرار دارد. هر اوربیتال p توسط یک الکترون اشغال شده است. اوربیتال p یک اتم کربن با اوربیتال p اتم کربن مجاور همپوشانی دارد که مانند اتیلن به جفت شدن الکترون ها و تشکیل یک پیوند  اضافی منجر می شود. با این حال، در مورد بنزن، همپوشانی فقط به دو اوربیتال محدود نمی شود، مانند اتیلن: اوربیتال p هر اتم کربن به طور مساوی با اوربیتال های p دو اتم کربن مجاور همپوشانی دارد. در نتیجه، دو ابر الکترونی پیوسته به شکل توری تشکیل می‌شوند که یکی در بالا و دیگری در زیر صفحه اتم‌ها قرار دارد (چنبره یک شکل فضایی به شکل دونات یا شناور نجات است). به عبارت دیگر، شش الکترون p در تعامل با یکدیگر، یک ابر  الکترونی را تشکیل می‌دهند که با دایره‌ای در داخل یک چرخه شش عضوی نشان داده می‌شود:

از دیدگاه نظری، تنها ترکیبات حلقوی که دارای ساختار مسطح بوده و دارای (4n+2) -الکترون در یک سیستم مزدوج بسته هستند که n یک عدد صحیح است را می توان ترکیبات معطر نامید. معیارهای داده شده برای معطر بودن، شناخته شده به عنوان قوانین هوکل، بنزن کاملاً مسئول است. عدد شش -الکترون آن، عدد هوکل برای n=1 است، و بنابراین، شش الکترون  مولکول بنزن را یک سکست آروماتیک می نامند.

نمونه ای از سیستم های معطر با الکترون های 10 و 14  نماینده ترکیبات آروماتیک چند هسته ای هستند -
نفتالین و
آنتراسن .

ایزومریسم

تئوری ساختار وجود تنها یک ترکیب با فرمول بنزن (C 6 H 6 ) و همچنین تنها یک همولوگ نزدیک - تولوئن (C 7 H 8) را مجاز می کند. با این حال، همولوگ های بعدی ممکن است قبلاً به شکل چندین ایزومر وجود داشته باشد. ایزومریسم ناشی از ایزومریسم اسکلت کربنی رادیکال های موجود و موقعیت نسبی آنها در حلقه بنزن است. موقعیت دو جایگزین با استفاده از پیشوندها نشان داده می شود: ارتو- (o-) اگر در اتم های کربن مجاور قرار دارند (موقعیت 1، 2-)، متا- (m-) برای آنهایی که با یک اتم کربن جدا شده اند (1، 3-). ) و para- (n-) برای کسانی که در مقابل یکدیگر قرار دارند (1، 4-).

به عنوان مثال، برای دی متیل بنزن (زایلن):

ارتو زایلن (1،2-دی متیل بنزن)

متا زایلن (1،3-دی متیل بنزن)

پارازایلن (1،4-دی متیل بنزن)

رسید

روش های زیر برای تولید هیدروکربن های آروماتیک شناخته شده است.

1. 
   چرخه زدایی کاتالیستی آلکان ها، به عنوان مثال. حذف هیدروژن با چرخه شدن همزمان (روش B.A. Kazansky و A.F. Plate). واکنش در دمای بالا با استفاده از کاتالیزوری مانند اکسید کروم انجام می شود.

1. 
   هیدروژن زدایی کاتالیستی سیکلوهگزان و مشتقات آن (N.D. Zelinsky). پالادیوم سیاه یا پلاتین به عنوان کاتالیزور در دمای 300 درجه سانتی گراد استفاده می شود.

1. 
   تریمریزاسیون چرخه ای استیلن و همولوگ های آن بر روی کربن فعال در دمای 600 درجه سانتی گراد (N.D. Zelinsky).

1. 
   ادغام نمک اسیدهای معطر با قلیایی یا سودآهک.

1. 
   آلکیلاسیون خود بنزن با مشتقات هالوژن (واکنش فریدل کرافت) یا الفین ها.

^

خواص فیزیکی

بنزن و نزدیکترین همولوگ های آن مایعات بی رنگ با بوی خاصی هستند. هیدروکربن های معطر سبک تر از آب هستند و در آن حل نمی شوند، اما به راحتی در حلال های آلی - الکل، اتر، استون حل می شوند.

خواص فیزیکی برخی از عرصه ها در جدول ارائه شده است.

جدول خواص فیزیکی برخی عرصه ها

نام	فرمول	t.pl., C	t.b.p.، C	d 4 20
بنزن	C6H6	+5,5	80,1	0,8790
تولوئن (متیل بنزن)	C 6 H 5 CH 3	-95,0	110,6	0,8669
اتیل بنزن	C 6 H 5 C 2 H 5	-95,0	136,2	0,8670
زایلن (دی متیل بنزن)	C 6 H 4 (CH 3) 2
ارتو-		-25,18	144,41	0,8802
متا		-47,87	139,10	0,8642
جفت-		13,26	138,35	0,8611
پروپیل بنزن	C 6 H 5 (CH 2) 2 CH 3	-99,0	159,20	0,8610
کومن (ایزوپروپیل بنزن)	C 6 H 5 CH(CH 3) 2	-96,0	152,39	0,8618
استایرن (وینیل بنزن)	C 6 H 5 CH = CH 2	-30,6	145,2	0,9060

^

خواص شیمیایی

حلقه بنزن بسیار بادوام است، که تمایل هیدروکربن های آروماتیک را برای انجام واکنش های جایگزینی توضیح می دهد. بر خلاف آلکان ها که مستعد واکنش های جانشینی نیز هستند، هیدروکربن های آروماتیک با تحرک بالای اتم های هیدروژن در هسته مشخص می شوند، بنابراین واکنش های هالوژناسیون، نیتراسیون، سولفوناسیون و غیره در شرایط بسیار ملایم تری نسبت به آلکان ها رخ می دهد.

^

جایگزینی الکتروفیلی در بنزن

علیرغم این واقعیت که بنزن از نظر ترکیب یک ترکیب غیراشباع است، با واکنش های افزودنی مشخص نمی شود. واکنش‌های معمولی حلقه بنزن، واکنش‌های جایگزینی اتم‌های هیدروژن هستند - به طور دقیق‌تر، واکنش‌های جایگزینی الکتروفیلیک.

بیایید به نمونه هایی از معمول ترین واکنش ها از این نوع نگاه کنیم.

1. 
   هالوژناسیون هنگامی که بنزن با یک هالوژن (در این مورد، کلر) واکنش می دهد، اتم هیدروژن هسته با یک هالوژن جایگزین می شود.

Cl 2 – AlCl 3  (کلروبنزن) + H 2 O

واکنش های هالوژناسیون در حضور یک کاتالیزور انجام می شود که اغلب از کلریدهای آلومینیوم یا آهن استفاده می کند.

1. 
   نیتراسیون. هنگامی که بنزن در معرض یک مخلوط نیترات کننده قرار می گیرد، اتم هیدروژن با یک گروه نیترو جایگزین می شود (مخلوط نیترات کننده مخلوطی از اسیدهای نیتریک و سولفوریک غلیظ به نسبت 1:2 است).

HNO 3 – H 2 SO 4  (نیترو بنزن) + H 2 O

اسید سولفوریک در این واکنش نقش کاتالیزور و عامل حذف آب را ایفا می کند.

1. 
   سولفوناسیون. واکنش سولفوناسیون با اسید سولفوریک غلیظ یا اولئوم انجام می شود (اولیوم محلولی از انیدرید سولفوریک در اسید سولفوریک بی آب است). در طی واکنش، اتم هیدروژن با یک گروه اسید سولفونیک جایگزین می شود و در نتیجه یک اسید مونو سولفونیک ایجاد می شود.

H 2 SO 4 - SO 3  (اسید بنزن سولفونیک) + H 2 O

1. 
   آلکیلاسیون (واکنش فریدل کرافت). هنگامی که بنزن در حضور یک کاتالیزور (کلرید آلومینیوم) در معرض آلکیل هالیدها قرار می گیرد، آلکیل جایگزین اتم هیدروژن حلقه بنزن می شود.

R–Cl – AlCl3 (رادیکال R-هیدروکربن) + HCl

لازم به ذکر است که واکنش آلکیلاسیون یک روش رایج برای تهیه همولوگ های بنزن - آلکیل بنزن ها است.

اجازه دهید مکانیسم واکنش جایگزینی الکتروفیل را در سری بنزن با استفاده از مثال واکنش کلر در نظر بگیریم.
مرحله اولیه تولید یک گونه الکتروفیل است. در نتیجه شکست هترولیتیک یک پیوند کووالانسی در یک مولکول هالوژن تحت تأثیر یک کاتالیزور تشکیل می شود و یک کاتیون کلرید است.

+ AlCl 3  Cl + + AlCl 4 -

ذره الکتروفیل حاصل به حلقه بنزن حمله می کند و منجر به تشکیل سریع یک کمپلکس  ناپایدار می شود که در آن ذره الکتروفیل به سمت ابر الکترونی حلقه بنزن جذب می شود.

به عبارت دیگر، کمپلکس  یک برهمکنش الکترواستاتیکی ساده بین الکتروفیل و ابر الکترون  هسته آروماتیک است.
در مرحله بعد، انتقال کمپلکس  به کمپلکس  اتفاق می افتد که تشکیل آن مهمترین مرحله واکنش است. ذره الکتروفیل دو الکترون از شش‌گانه الکترون  را می‌گیرد و با یکی از اتم‌های کربن حلقه بنزن پیوند  تشکیل می‌دهد.

کمپلکس  کاتیونی است بدون ساختار معطر، با چهار الکترون  که در حوزه نفوذ هسته های پنج اتم کربن غیرمحلی (به عبارت دیگر، توزیع شده) هستند. ششمین اتم کربن حالت هیبریدی پوسته الکترونی خود را از sp 2 - به sp 3 - تغییر می دهد، صفحه حلقه را ترک می کند و تقارن چهار وجهی به دست می آورد. هر دو جایگزین - اتم های هیدروژن و کلر - در صفحه ای عمود بر صفحه حلقه قرار دارند.
در مرحله نهایی واکنش، یک پروتون از کمپلکس  انتزاع می‌شود و سیستم آروماتیک بازیابی می‌شود، زیرا جفت الکترون‌های مفقود شده از سکست آروماتیک به حلقه بنزن بازمی‌گردند.

 + H +

پروتون حذف شده به آنیون تتراکلرید آلومینیوم برای تشکیل کلرید هیدروژن و بازسازی کلرید آلومینیوم متصل می شود.

H + + AlCl 4 -  HCl + AlCl 3

به لطف این بازسازی کلرید آلومینیوم است که مقدار بسیار کمی (کاتالیزوری) از آن برای شروع واکنش مورد نیاز است.

علیرغم تمایل بنزن به واکنش های جایگزینی، در شرایط سخت نیز وارد واکنش های افزودن می شود.

1. 
   هیدروژناسیون افزودن هیدروژن تنها در حضور کاتالیزورها و در دماهای بالا اتفاق می افتد. بنزن هیدروژنه می شود و سیکلوهگزان می شود و مشتقات بنزن مشتقات سیکلوهگزان می دهند.

3H 2 - t  ، p ، Ni  (سیکلوهگزان)

1. 
   در نور خورشید، تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش، بنزن با کلر و برم ترکیب می شود و هگزا هالیدها را تشکیل می دهد که با گرم شدن، سه مولکول هیدروژن هالید را از دست داده و به تری هالوبنزن ها منجر می شود.

1. 
   اکسیداسیون. حلقه بنزن نسبت به آلکان ها در برابر اکسیداسیون مقاوم تر است. حتی پرمنگنات پتاسیم، اسید نیتریک و پراکسید هیدروژن نیز در شرایط عادی تاثیری بر بنزن ندارند. هنگامی که عوامل اکسید کننده روی همولوگ های بنزن عمل می کنند، اتم کربن زنجیره جانبی نزدیک به هسته به یک گروه کربوکسیل اکسید می شود و اسید معطر می دهد.

2KMnO4 (نمک پتاسیم بنزوئیک اسید) + 2MnO 2 + KOH + H 2 O

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

در تمام موارد، همانطور که مشاهده می شود، اسید بنزوئیک بدون توجه به طول زنجیره جانبی تشکیل می شود.

اگر چندین جایگزین روی حلقه بنزن وجود داشته باشد، تمام زنجیره های موجود می توانند به صورت متوالی اکسید شوند. این واکنش برای تعیین ساختار هیدروکربن های آروماتیک استفاده می شود.

– [O]  (اسید ترفتالیک)

^

قوانین جهت گیری در رینگ بنزن

همانند خود بنزن، همولوگ های بنزن نیز تحت واکنش های جایگزینی الکتروفیلی قرار می گیرند. با این حال، یک ویژگی اساسی این واکنش ها این است که جانشین های جدید در موقعیت های خاصی نسبت به جانشین های موجود وارد حلقه بنزن می شوند. به عبارت دیگر، هر جایگزین حلقه بنزن دارای اثر جهت دهی (یا جهت دهی) خاصی است. قوانینی که جهت واکنش های جانشینی را در حلقه بنزن تعیین می کنند، قوانین جهت گیری نامیده می شوند.

همه جانشین ها با توجه به ماهیت عمل جهت دهی خود به دو گروه تقسیم می شوند.

جانشین های نوع اول (یا ارتو-پاراگرا) اتم ها یا گروه هایی از اتم ها هستند که قادر به اهدای الکترون هستند (دهنده الکترون). اینها شامل رادیکال های هیدروکربنی، گروه های –OH و –NH 2 و همچنین هالوژن ها می باشد. جایگزین های ذکر شده (به جز هالوژن ها) فعالیت حلقه بنزن را افزایش می دهند. جانشین‌های نوع اول، جانشین جدید را عمدتاً به موقعیت‌های ارتو و پارا جهت می‌دهند.

2 + 2H 2 SO 4  (o-تولوئن سولفونات) + (p-تولوئن سولفونات) + 2H2 O

2 + 2Cl 2 - AlCl 3  (o-chlorotoluene) + (p-chlorotoluene) + 2HCl

با توجه به آخرین واکنش، باید توجه داشت که در غیاب کاتالیزور، در حضور نور یا گرما (یعنی در شرایط مشابه برای آلکان ها)، می توان هالوژن را به زنجیره جانبی وارد کرد. مکانیسم واکنش جایگزینی در این مورد رادیکال است.

Cl 2 – h   (بنزیل کلرید) + HCl

جانشین‌های نوع دوم (متا جهت‌گیرها) گروه‌های الکترون‌کشنده هستند که می‌توانند الکترون‌ها را از حلقه بنزن خارج کرده و بپذیرند. این موارد عبارتند از:
–NO 2، –COOH، –CHO، –COR، –SO 3 H.

جانشین های نوع دوم فعالیت حلقه بنزن را کاهش می دهند.

HNO 3 – H 2 SO 4  (m-dinitrobenzene) + H 2 O

HNO 3 – H 2 SO 4  (m-nitrobenzoic acid) + H 2 O

برنامه

هیدروکربن های معطر مواد اولیه مهمی برای تولید مواد مصنوعی مختلف، رنگ ها و مواد فعال فیزیولوژیکی هستند. بنابراین بنزن محصولی برای تولید رنگ‌ها، داروها، محصولات محافظت از گیاهان و غیره است. وینیل بنزن (استایرن) برای تولید یک ماده پلیمری - پلی استایرن استفاده می شود.

هیدروکربن های اولیه حاوی دو یا چند هسته بنزن متعلق به آرن های چند هسته ای هستند.

بسته به نحوه اتصال حلقه های بنزن، آرن های چند هسته ای به دو گروه تقسیم می شوند:

آرن ها با حلقه های بنزن ذوب شده (ضبط شده).

آرن ها با حلقه های بنزن غیر ذوب شده (ایزوله).

میدان های چند هسته ای با حلقه های بنزن تغلیظ شده

آرن های چند هسته ای متراکم حاوی دو یا چند هسته بنزن هستند که اتم های کربن مشترک دارند.

مهمترین نمایندگان مناطق متراکم -

نیوها نفتالین، آنتراسن و فنانترن هستند.

نفتالین

پافتالین از دو حلقه بنزن ذوب شده تشکیل شده است. دو اتم کربن (9 و 10) در دو حلقه مشترک هستند.

عرصه های چند هسته ای

و بر خلاف بنزن، اتم های کربن در مولکول نفتالین نابرابر هستند. موقعیت های 1، 4، 5، 8 معادل هستند، معمولا با حرف a مشخص می شوند و موقعیت های a نامیده می شوند. موقعیت های 2، 3، 6 و 7 نیز معادل هستند و با حرف p مشخص می شوند.

برای نفتالین تک جایگزین، دو ایزومر (a- و p-) امکان پذیر است و در حضور دو جایگزین یکسان، 10 ایزومر امکان پذیر است:

در نامگذاری نفتالین های غیر جایگزین، همراه با تعیین دیجیتالی موقعیت های جایگزین، از پیشوندهای زیر نیز استفاده می شود: ارتوپیلینگ - 1،2؛ جت - 1.3; لورا - 1.4; نور - 1.8؛ - 2.6. به عنوان مثال:

^ii^iish nil^mspil. ±. نفتالین در صنایع و استوکرهای محلی عمدتاً از قطران زغال سنگ به دست می آید که میزان آن حدود 10 درصد است. همراه با نفتالین از قطران زغال سنگ، برخی از مشتقات مونو و دی متیل آن نیز جدا شده است.

2. تهیه نفتالین از استیلن. هنگامی که استیلن از لوله هایی که در دمای 700-800 درجه سانتیگراد گرم شده اند عبور داده می شود، نفتالین نیز همراه با بنزن تشکیل می شود.

^ilichssis kiiiik!va. نفتاتین یک ماده کریستالی با بوی مشخص است که در دمای 81 درجه سانتیگراد تصعید می شود. نامحلول در آب، محلول در حلال های آلی. در زندگی روزمره برای مبارزه با پروانه ها، در شیمی رنگ ها، برای تولید داروها، پلاستیک ها و رزین های گلیفتالیک استفاده می شود.

ساختار نفتالین ساختار الکترونیکی نفتالین شبیه بنزن است. مولکول آن صاف است. گشتاور دوقطبی صفر است، اما چگالی الکترون به اندازه یک مولکول بنزن توزیع نمی شود. چگالی الکترونی بالاتر موقعیت‌های a نفتالین باعث می‌شود که آنها نسبت به موقعیت‌های p واکنش‌پذیرتر باشند.

طول پیوندها در یک مولکول نفتالین متفاوت است.

(در آلکان) 0.154 نانومتر

(در بنزن) 0.140 نانومتر

(در نفتالین) 0.136 نانومتر

(در نفتالین) 0.143 نانومتر

خواص لیمیک نفتالین نفتالین، مانند بنزن، خواص ترکیبات معطر را نشان می دهد. در درجه اول با واکنش های جایگزینی الکتروفیل مشخص می شود، اما به راحتی تحت واکنش های افزودن و اکسیداسیون نیز قرار می گیرد.

الف. واکنش های جایگزینی الکتروفیلیک. نفتالین خیلی راحت تر از بنزن تحت واکنش های جایگزینی الکتروفیلی (نیتراسیون، سولفوناسیون، هالوژناسیون) قرار می گیرد. در این مورد، عمدتاً محصولات جایگزین α تشکیل می شوند. این به این دلیل است که در موقعیت a هسته نفتالین چگالی الکترون بیشتر است و هنگام حمله به موقعیت a، کمپلکس st پایدارتری نسبت به موقعیت p تشکیل می‌شود:

عرصه های چند هسته ای

همانطور که از شکل 1 مشاهده می شود، هنگامی که موقعیت a مورد حمله قرار می گیرد، جابجایی بار مثبت در کمپلکس c با حفظ آروماتیک بودن یکی از حلقه های بنزن در ساختارهای تشدید احتمالی رخ می دهد.

در مورد حمله یک الکتروفیل به موقعیت p، تنها در یک مورد می توان عطر حلقه بنزن را حفظ کرد. در نتیجه، جایگزینی در موقعیت a از نظر انرژی مطلوب تر است.

1. نیتراسیون. نفتالین به راحتی توسط نیتروژن نیترات می شود

مخلوط با تشکیل یک ایزومر عمدتاً:

a-نیترونفتاپین

2. مکان. برای سولفوناسیون نفتالین از H2804 غلیظ استفاده می شود و بسته به دمایی که واکنش در آن انجام می شود، محصولات جایگزین a- یا p به دست می آید. در دمای 80 درجه سانتیگراد محیط واکنش، اسید a-naphthalene سولفونیک تشکیل می شود و در 160 ° C - p-naphthalene sulfonic acid:

اسید p-نفتالین سولفونیک

هنگامی که ایزومر a تا دمای 160 درجه سانتیگراد گرم می شود، کاملاً به اسید p-naphthalene سولفونیک تبدیل می شود.

3. هالوژناسیون. در دمای 90-110 درجه سانتیگراد در حضور کاتالیزور FeC13، نفتالین با تشکیل عمدتاً a-chloronaphthalene کلر می شود. واکنش طبق مکانیسم £_ پیش می‌رود:

a-کلرونافتالین

12. عرصه های چند هسته ای با حلقه های بنزن ذوب شده

ابتدا واکنش افزودن یک هالوژن و سپس حذف هالید هیدروژن رخ می دهد. به عنوان مثال، هنگامی که برم با نفتالین واکنش می دهد، برم به موقعیت های 1 و 4 اضافه می شود و سپس محصول اضافه شده یک مولکول هیدروژن برومید را جدا می کند و a-bromonaphthalene را تشکیل می دهد:

جهت گیری xhramla در هسته نفتالین. قوانین جهت گیری در هسته نفتالین ویژگی های خاص خود را دارد.

جهت جایگزینی الکتروفیل در مشتقات نفتالین تک جایگزین شده توسط ماهیت الکترونیکی جانشین موجود و واکنش پذیری بیشتر موقعیت a تعیین می شود.

اگر یک جانشین دهنده الکترون در حلقه نفتالین وجود داشته باشد، چگالی الکترون عمدتاً در حلقه ای که جانشین به آن پیوند دارد افزایش می یابد و بنابراین واکنش جایگزینی الکتروفیل دقیقاً در امتداد این حلقه رخ می دهد. تعویض در درجه اول در موقعیت 4 (موقعیت a) اتفاق می افتد.

به عنوان مثال، نیتراسیون 1-متیل نفتالین منجر به تشکیل 1-متیل-4-نیترونفتالین می شود:

^جانشین گیرنده لکیرونو ^لکیروننوش را کاهش می دهد

چگالی در هسته نفتالین و بالاتر از همه، در حلقه ای که با آن متصل است. بنابراین، واکنش ها با مشارکت اتم های کربن حلقه دوم بنزن رخ می دهد.

عرصه های چند هسته ای

± از آنجایی که موقعیت های a واکنش پذیرتر هستند، جانشینی عمدتاً در موقعیت های 5 و 8 رخ می دهد.

به عنوان مثال، نیتراسیون 1-نیترونفتالین با مخلوط نیترات کننده منجر به تشکیل مخلوطی از ایزومرها می شود:

m. واکنش های اضافه من ea1ip بازیابی کردم. افزودن هیدروژن ابتدا در موقعیت a اتفاق می افتد. سپس 1،2،3،4-تتراهیدرونافتالین تشکیل می شود که در دمای 200 درجه سانتی گراد هیدروژنه می شود تا دکاهیدرونافتالین - دکالین را تشکیل دهد.

هتراتین به عنوان سوخت و حلال چربی ها استفاده می شود

و رزین ها دکالین به عنوان حلال برای لاک ها استفاده می شود و جایگزین سقز است.

ب- واکنش های اکسیداسیون. بر خلاف هسته بنزن، هسته نفتالین به راحتی اکسید می شود و زمانی که همولوگ های نفتالین اکسید می شوند، ابتدا خود هسته اکسید می شود.

به عنوان مثال:

12. عرصه های چند هسته ای با حلقه های بنزن ذوب شده

آنتراسین

این یک ترکیب چند هسته ای است که از سه حلقه بنزن ذوب شده خطی تشکیل شده است.

در مولکول آنتراسن فقط اتم های کربنی که هیدروژن را حمل می کنند شماره گذاری می شوند. موقعیت های 1، 4، 5، 8 را موقعیت های الف می نامند. 2، 3، 6، 7 - موقعیت های p. 9، 10 - موقعیت های y یا موقعیت های 1- (مزو - وسط).

با یک جانشین در هسته، سه ایزومر امکان پذیر است - a، p، y.

روش های به دست آوردن. آنتراسن در قطران زغال سنگ، یعنی در روغن آنتراسن، به مقدار 0.5 درصد یافت می شود که از آنجا به صورت صنعتی استخراج می شود.

در آزمایشگاه، آنتراسن را می توان با واکنش فریدل کرافت از بنزن و 1،1،2،2، تترابروماتان در حضور AlBr بدست آورد.

خواص فیزیکی آنتراسن یک ماده کریستالی بی رنگ با نقطه ذوب 217 درجه سانتیگراد، قابل تقطیر با بخار آب، محلول در بنزن، اتر، نامحلول در آب است. محلول ها دارای فلورسانس آبی هستند.

عرصه های چند هسته ای

لیمیک سیلوا آنتراسن کمتر از بنزن و نفتالین معطر است. این یک ترکیب "غیراشباع" است و بیشتر با واکنش های افزودن مشخص می شود تا جایگزینی الکتروفیل. واکنش‌پذیرترین موقعیت‌ها در مولکول آنتراسن، موقعیت‌های لسو هستند (موقعیت‌های 9 و 10).

1. واکنش بازیابی. آنتراسن به آسانی هیدروژن را برای تشکیل 9،10-دی هیدروآنتراسن اضافه می کند. هیدروژنه شدن بیشتر آن منجر به پرهیدروآنتراسن می شود.

9،10 - دیشدروآنتراپن

2. ±ssh,i]ii ashpeshepmp. هالوژناسیون آنتراسن رخ خواهد داد

با توجه به ملانیسم دلبستگی-جدایی. به عنوان مثال:

کلروآنتراسن

نیتراسیون آنتراسن با اسید نیتریک در اسید استیک در دمای اتاق منجر به تشکیل 9-نیترو آنتراسن می شود. در نتیجه سولفوناسیون آنتراسن با اسید سولفوریک

12. عرصه های چند هسته ای با حلقه های بنزن ذوب شده

با گرم شدن، ایزومرهای a و p تشکیل می شوند که پایدارتر از ایزومر y هستند.

a-آنتراسن- p-آنتراسن-سولفونیک اسید سولفونیک اسید

ساعت واکنش اکسیداسیون آنتراسن به راحتی با اسید نیتریک غلیظ یا مخلوط کرومیک به آنتراکینون اکسید می شود.

آنتراکینون یک ماده کریستالی زرد رنگ است که دارای خواص کینون ها است.

فنانترن

ایزومر ساختاری آنتراسن فنانترن است.

در آنتراسن، سه حلقه بنزن به صورت خطی به هم متصل می شوند، در حالی که در فنانترن به صورت زاویه ای، یعنی با زاویه به هم متصل می شوند.

عرصه های چند هسته ای

افزایش تعداد حلقه های آروماتیک در چند هسته ای

ترکیبات، تعداد ایزومرهای تک جایگزین افزایش می یابد: به عنوان مثال، برای نفتالین دو محصول ممکن وجود دارد (a، p)، برای آنتراسن - سه، برای فنانترن - پنج.

اعداد نشان دهنده موقعیت هایی هستند که جایگزین ها ممکن است در آن قرار گیرند.

رسید. فنانترن عمدتا از قطران زغال سنگ به دست می آید.

خواص فیزیکی فنانترن فنانترن یک ماده کریستالی جامد با ^ = 101 درجه سانتیگراد، ^bp = 340.2 درجه سانتیگراد است. در اتر، بنزن و به سختی در الکل حل می شود. محلول ها دارای فلورسانس آبی هستند.

خواص لیمیک فنانترن نیز مانند آنتراسن دارای ویژگی معطر ضعیف تری نسبت به نفتالین و حتی بیشتر از بنزن است. چگالی الکترون در مولکول آن به طور نابرابر توزیع شده است، آروماتیک بودن حلقه بنزن میانی به قدری مختل می شود که پیوند بین اتم های کربن 9 و 10 ویژگی یک پیوند دوگانه را به خود می گیرد. واکنش‌های جایگزینی از طریق مکانیسم حذف-افزودن انجام می‌شوند.

هک، ابتدا برم در موقعیت های 9 و 10 اضافه می شود و به دنبال آن IVg حذف می شود و 9-بروموفنانترن تشکیل می شود:

12. عرصه های چند هسته ای با حلقه های بنزن ذوب شده

9،10-dibromo-9،ω-di1drophenanthrene را می توان در حالت آزاد جدا کرد.

اکسیداسیون فنانترن باعث تولید فنانترنکینون می شود. با اکسیداسیون بیشتر، پیوند C9-C10 شکسته می شود و اسید دیفنیک تشکیل می شود:

9،10-فنانترنکینون دیفنیک اسید

هنگامی که فنانترن کاهش می یابد، محصولی تشکیل می شود که به آن پری هیدروفنانترن می گویند.

پرگادروفنانترن

سیستم متراکم پرهیدروفنانترن و سیکلوپنتان سیکلوپنتان پرهیدروفنانترن یا استران نامیده می شود.

سیکلوپنتان پرهیدروفنانترن

این ساختار زمینه ساز استروئیدها است.

S.Yu. السیف

مفهوم هیدروکربن های آروماتیک، کاربرد آنها، خواص فیزیکوشیمیایی و آتش سوزی و انفجار.

درک مدرن از ساختار مولکول بنزن. سری همولوگ بنزن، نامگذاری، ایزومریسم. سمیت آرن

واکنش های شیمیایی پایه:

جایگزینی (هالوژناسیون، نیتراسیون، سولفوناسیون، آلکیلاسیون)

افزودن (هیدروژن و هالوژن)؛

اکسیداسیون (اکسیداسیون ناقص، ویژگی های فرآیند احتراق، تمایل به احتراق خود به خود در تماس با عوامل اکسید کننده قوی).

قوانین تعویض در رینگ بنزن معاونین ردیف اول و دوم.

روش های صنعتی برای تولید هیدروکربن های آروماتیک.

مشخصات مختصر هیدروکربن های آروماتیک اصلی: تولوئن، بنزن، زایلن، اتیل بنزن، ایزوپروپیل بنزن، استایرن و غیره.

ترکیبات نیترو از سری آروماتیک، خواص فیزیکوشیمیایی و آتش سوزی خطرناک نیتروبنزن، تولوئن. واکنش ها برای تولید آنها.

آمین های معطر: نامگذاری، ایزومریسم، روش های تهیه، نمایندگان فردی (آنیلین، دی فنیل آمین، دی متیل آنیلین).

هیدروکربن های معطر (آرن)

ترکیبات معطر معمولاً ترکیبات کربوسیکلیک نامیده می شوند که مولکول های آنها دارای یک گروه حلقوی خاص از شش اتم کربن هستند - یک حلقه بنزن. ساده ترین ماده حاوی چنین گروهی هیدروکربن بنزن است. تمام ترکیبات معطر دیگر از این نوع به عنوان مشتقات بنزن در نظر گرفته می شوند.

به دلیل وجود حلقه بنزن در ترکیبات معطر، آنها از نظر برخی خواص به طور قابل توجهی با ترکیبات آلی حلقه ای اشباع و غیر اشباع و همچنین با ترکیبات زنجیره باز تفاوت دارند. خواص متمایز مواد معطر به دلیل وجود حلقه بنزن در آنها معمولاً خواص معطر نامیده می شود و حلقه بنزن بر این اساس یک حلقه معطر است.

لازم به ذکر است که نام "ترکیبات معطر" دیگر معنای مستقیم اصلی خود را ندارد. اولین مشتقات بنزن مورد مطالعه به این دلیل نامگذاری شدند که دارای عطر بودند یا از مواد معطر طبیعی جدا شده بودند. در حال حاضر، ترکیبات معطر شامل بسیاری از موادی هستند که بوی نامطبوع دارند یا اصلاً بویی ندارند، اگر مولکول آنها دارای یک حلقه مسطح با الکترون های تعمیم یافته (4n + 2) باشد که n می تواند مقادیر 0، 1، 2، 3 و غیره را بگیرد. .d.، - حکومت هوکل.

هیدروکربن های معطر از سری بنزن.

اولین نماینده هیدروکربن های معطر، بنزن، دارای ترکیب C6H6 است. این ماده توسط M. Faraday در سال 1825 در مایعی که از فشرده سازی یا خنک سازی به اصطلاح تشکیل شده بود، کشف شد. گاز روشن کننده که از تقطیر خشک زغال سنگ به دست می آید. متعاقباً، بنزن (A. Hoffman، 1845) در محصول دیگری از تقطیر خشک زغال سنگ - در قطران زغال سنگ - کشف شد. معلوم شد که این ماده بسیار ارزشمندی است و کاربرد گسترده ای پیدا کرده است. سپس کشف شد که بسیاری از ترکیبات آلی مشتقات بنزن هستند.

ساختار بنزن

برای مدت طولانی، مسئله ماهیت شیمیایی و ساختار بنزن نامشخص بود. به نظر می رسد که این یک ترکیب بسیار غیر اشباع است. از این گذشته ، ترکیب آن C6H6 از نظر نسبت اتم های کربن و هیدروژن با فرمول CnH2n-6 مطابقت دارد ، در حالی که هگزان هیدروکربن اشباع مربوط به تعداد اتم های کربن دارای ترکیب C6H14 و مطابق با فرمول CnH2n + 2 است. با این حال، بنزن واکنش های مشخصه ترکیبات غیر اشباع را نشان نمی دهد. به عنوان مثال، آب برم و محلول KMnO4 را فراهم نمی کند، یعنی. در شرایط عادی مستعد واکنش های افزودنی نیست و اکسید نمی شود. در مقابل، بنزن، در حضور کاتالیزورها، تحت واکنش های جایگزینی مشخصه هیدروکربن های اشباع، به عنوان مثال، با هالوژن ها قرار می گیرد:

C6H6 + Cl2 ® C6H5Cl + HCl

با این حال، مشخص شد که بنزن تحت شرایط خاصی نیز می تواند تحت واکنش های افزودن قرار گیرد. در آنجا، در حضور کاتالیزورها، هیدروژنه می شود و 6 اتم هیدروژن اضافه می شود:

C6H6 + 3H2 ® C6H12

هنگامی که بنزن در معرض نور قرار می گیرد، به آرامی 6 اتم هالوژن اضافه می کند:

C6H6 + 3Cl2 ® C6H6Cl6

برخی دیگر از واکنش‌های افزودن نیز امکان‌پذیر است، اما همه آنها به سختی پیش می‌روند و نسبت به پیوندهای مضاعف در مواد با هدف باز یا ترکیبات آلی‌حلقه‌ای فعال هستند.

علاوه بر این، مشخص شد که مشتقات بنزن تک جایگزین C6H5X ایزومر ندارند. این نشان داد که تمام هیدروژن و تمام اتم های کربن در مولکول آن از نظر موقعیتی معادل هستند، که همچنین برای مدت طولانی قابل توضیح نبود.

او برای اولین بار فرمول ساختار بنزن را در سال 1865 ارائه کرد. آگوست ککوله شیمیدان آلمانی. او پیشنهاد کرد که 6 اتم کربن در بنزن یک حلقه تشکیل می دهند که با پیوندهای متناوب منفرد و دوگانه به یکدیگر متصل می شوند و علاوه بر این، هر یک از آنها به یک اتم هیدروژن متصل می شوند: CH CH CH CH CH CH Kekule پیشنهاد کرد که پیوندهای دوگانه در بنزن بدون حرکت؛ با توجه به ایده های او، آنها به طور مداوم در حلقه حرکت می کنند (نوسان می کنند) که می توان آن را با نمودار نشان داد: CH (I) CH (II) فرمول های I و II، طبق نظر Kekula، CH CH CH CH CH CH کاملاً معادل هستند و فقط ½ ½<=>½½ 2 فاز CH CH CH CH CH ترکیب مولکول بنزن را بیان می کند. CH CH

ککوله بر این اساس به این نتیجه رسید که اگر موقعیت پیوندهای مضاعف در بنزن ثابت بود، مشتقات غیر جایگزین آن C6H4X2 با جانشین‌های روی کربن‌های مجاور باید به شکل ایزومر بر اساس موقعیت پیوندهای منفرد و دوگانه وجود داشته باشند:

½ (III) ½ (IV)

سی سی

NS S-X NS S-X

½½½<=>½½½

فرمول Kekule گسترده شده است. این با مفهوم چهار ظرفیتی کربن سازگار است و معادل اتم های هیدروژن در بنزن را توضیح می دهد. وجود یک چرخه شش عضوی در دومی ثابت شده است. به طور خاص، با این واقعیت تأیید می شود که پس از هیدروژناسیون، بنزن سیکلوهگزان را تشکیل می دهد، به نوبه خود، سیکلوهگزان با هیدروژن زدایی به بنزن تبدیل می شود.

با این حال، فرمول Kekule دارای اشکالات قابل توجهی است. با فرض اینکه بنزن دارای سه پیوند دوگانه است، او نمی تواند توضیح دهد که چرا بنزن در این مورد به سختی وارد واکنش های افزودنی می شود و در برابر عملکرد عوامل اکسید کننده مقاوم است، یعنی. خواص ترکیبات غیر اشباع را نشان نمی دهد.

مطالعه بنزن با استفاده از آخرین روش ها نشان می دهد که در مولکول آن نه پیوند دوگانه معمولی و نه معمولی بین اتم های کربن وجود دارد. به عنوان مثال، مطالعه ترکیبات معطر با استفاده از اشعه ایکس نشان داد که 6 اتم کربن موجود در بنزن که یک حلقه را تشکیل می دهند، در یک صفحه در راس یک شش ضلعی منظم قرار دارند و مراکز آنها در فواصل مساوی از یکدیگر قرار دارند. 1.40 A. این فواصل کمتر از فواصل بین مراکز اتم‌های کربن متصل به یک پیوند منفرد (1.54 A) و بزرگ‌تر از فاصله‌های متصل شده توسط یک پیوند دوگانه (1.34 A) است. بنابراین، در بنزن، اتم‌های کربن با استفاده از پیوندهای معادل خاص، که پیوندهای آروماتیک نامیده می‌شوند، به هم متصل می‌شوند. آنها از نظر ماهیت با پیوندهای دوگانه و منفرد متفاوت هستند. وجود آنها ویژگی های مشخصه بنزن را تعیین می کند. از دیدگاه مفاهیم الکترونیکی مدرن، ماهیت پیوندهای معطر به شرح زیر توضیح داده شده است.

هیدروکربن های آروماتیک (آرن ها) ترکیباتی هستند که دارای یک سیستم معطر هستند که خصوصیات کلی آنها را در ساختار و خواص شیمیایی تعیین می کند.

روش های تولید هیدروکربن های آروماتیک
1. بنزن، تولوئن، زایلن، نفتالین- از قطران زغال سنگ تشکیل شده در طی کک شدن زغال سنگ جدا می شوند.
2. برخی از انواع روغن حاوی بنزن و تولوئن هستند.
اما راه اصلی برای به دست آوردن آرن ها از روغن، معطر سازی آن است: چرخه سازی کاتالیزوری و هیدروژن زدایی آلکان ها. به عنوان مثال:

3. تهیه آلکیل بنزن ها (واکنش فرادل کرافت)

4. تهیه بی فنیل

خواص شیمیایی هیدروکربن های آروماتیک

1. واکنش های جایگزینی الکتروفیلیک (SE)

اثر جانشین ها بر سرعت و جهت واکنش هاSE.
جانشین های مختلف چگالی الکترون را در حلقه بنزن تغییر می دهند و در اتم های کربن مختلف متفاوت می شود.
این سرعت واکنش های SE را تغییر می دهد و آن را برای موقعیت های مختلف چرخه متفاوت می کند.

جانشین های هالوژن موقعیت خاصی را اشغال می کنند:

با توجه به اثر +M، آنها واکنش را به سمت موقعیت های ارتو و پارا (به عنوان جانشین های نوع اول) جهت می دهند، اما اثر -I آنها از مزومریک در مقدار مطلق فراتر می رود: چگالی الکترون کل در حلقه کاهش می یابد و سرعت واکنش SE کاهش می یابد.

جهت گیری بنزن دیجایگزین شده
1. جهت گیری ثابت:

2. در صورت وجود جهت گیری ناهماهنگ موارد زیر در نظر گرفته می شود:
الف) تأثیر یک گروه فعال تر:

ب) مشکلات فضایی:

انواع واکنش های جایگزینی الکتروفیل

1. هالوژناسیون

2. نیتراسیون

3. سولفوناسیون

آلکیلاسیون و آسیلاسیون فریدل کرافت

4. آلکیلاسیون

5. اسیلاسیون

2. واکنش های بنزن با تخریب سیستم آروماتیک

1. اکسیداسیون

2. کاهش (هیدروژناسیون)

3. کلرزنی رادیکال

3. واکنش های زنجیره های جانبی آلکیل بنزن

1. جایگزینی رادیکال

سایر آلکیل بنزن ها به موقعیت α کلر می شوند:

2. اکسیداسیون

همه مونو آلکیل بنزن ها، وقتی با KMnO4 در یک محیط قلیایی اکسید می شوند، اسید بنزوئیک می دهند.