ベンゼン。 化学的特性
芳香族化合物にベンゼン環が関与すると起こる様々な反応の中で、まず注目されているのが上記の置換反応です。 これは、期待に反して物事が進むために起こります。 たとえばベンゼンに固有の不飽和度により、付加反応はこの炭化水素のより特徴的なものとなるはずです。 特定の条件下ではこれが起こり、ベンゼンや他のアレーンが水素原子、ハロゲン、オゾン、その他の試薬を追加します。
11.5.5。 水素化。水素化触媒 (白金、パラジウム、ニッケル) の存在下で、ベンゼンとその同族体は水素を付加し、対応するシクロヘキサンに変わります。 したがって、ベンゼンはニッケル触媒上で 100 ～ 200 ℃、105 気圧で水素化されます。
アレーンの水素化には、アルケンと比較して 2 つの特徴があります。 まず、 アレーンはアルケンに比べて反応性が著しく劣ります。 ベンゼンの水素化の条件と比較するために、シクロヘキセンは２５℃、１．４ａｔｍの圧力ですでに水素化されてシクロヘキサンになることを指摘する。 第二に、ベンゼンは付加しないか、または 一度に3つの水素分子を結合します。 ベンゼンの水素添加では、シクロヘキセンやシクロヘキサジエンなどの部分水素添加生成物を得ることができません。
ベンゼン環への付加反応の特殊な場合である水素化中のこれらの特徴は、ベンゼンの構造によるものです。 シクロヘキサンに変換されると、ベンゼンは芳香族系ではなくなります。 シクロヘキサンは 150.73 kJ 多くのエネルギー (共鳴エネルギー) を含み、ベンゼンよりも安定性が低くなります。 ベンゼンがこの熱力学的に不安定な状態に移行する傾向がないことは明らかです。 これは、アルケンと比較してベンゼンの水素に対する反応性が低いことを説明しています。 アロマティックシステムへの参加は、参加することによってのみ可能です R- ベンゼン環の単一電子雲の電子。 付加プロセスが始まると、系は芳香族ではなくなり、元のアレーンよりも付加反応が起こりやすい、エネルギーに富んだ反応性の高い粒子が得られます。
11.5.6. ハロゲン化。ハロゲンとベンゼンの相互作用の結果は実験条件によって異なります。 触媒によるハロゲン化により、置換生成物が生成されます。 紫外線によりアレーンのベンゼン核へのハロゲン原子の付加が開始されることが判明した。 ベンゼン自体は光に当たると6つの塩素原子を結合し、9つの空間異性体の混合物であるヘサクロロシクロヘキサンに変化する。
これらの異性体の 1 つは、3 つの塩素がアキシアル結合で占められ、別の 3 - が赤道結合で占められているもの (γ 異性体、ヘキサクロラン) であり、有害な昆虫を制御する手段である効果的な殺虫剤であることが判明しました。 ヘキサクロランは生物圏では安定しすぎ、温血動物の脂肪組織に蓄積する可能性があることが判明したため、現在は使用されていません。
ベンゼンはハロゲンとの付加反応における反応性がアルケンに比べて著しく劣ります。 たとえば、四塩化炭素中の塩素と臭素は、室温の暗所であってもシクロヘキセンに付加します。 このような条件下では、ベンゼンは反応しません。 これは紫外線下でのみ起こります。
11.5.7。 オゾン処理。オゾン処理は、不飽和化合物としてのベンゼンが付加反応を起こすことができることを示す別の例です。 ベンゼンのオゾン化とトリオゾニド加水分解生成物の研究は、1904 年にはすでに行われていました ( ハリーズ)
オゾン処理で興味深い結果が得られました ○-キシレン（1941年、 ヴィボ）。 実際のところ、オゾン化生成物の組成はベンゼン環の二重結合の位置に依存します。 メチル置換基を持つベンゼン環の炭素間に二重結合を持つ構造 1 は、オゾン化とオゾニドの加水分解により、2 分子のメチルグリオキサールと 1 分子のグリオキサールが生成されます。
代替構造 Ⅱのために ○-キシレンは2つのグリオキサール分子と1つのジアセチル分子を形成する必要がある
ベンゼンの環構造は、F.A. によって最初に提案されました。 1865年のケクレ
フリードリヒ・アウグスト・ケクレ・フォン・ストラドニッツは、19世紀の傑出したドイツの化学者です。 1854 年に、彼は硫黄を含む最初の有機化合物であるチオ酢酸 (チオエタン酸) を発見しました。 さらに、ジアゾ化合物の構造も確立しました。 しかし、化学の発展に対する彼の最も有名な貢献は、ベンゼンの構造の確立 (1866 年) です。 ケクレは、ベンゼンの二重結合がリングの周りで交互に配置されていることを示しました (この考えは夢の中で彼に最初に思いつきました)。 彼は後に、考えられる 2 つの二重結合の配置が同一であり、ベンゼン環が 2 つの構造間のハイブリッドであることを示しました。 そこで彼は、1930 年代初頭に化学結合理論に登場した共鳴（メソメリズム）の概念を先取りしました。
ベンゼンが実際にそのような構造を持っている場合、その 1,2-二置換誘導体にはそれぞれ 2 つの異性体があるはずです。 例えば、
ただし、1,2-二置換ベンゼンはいずれも 2 つの異性体を分離できません。
したがって、ケクレはその後、ベンゼン分子が急速に相互に移行する 2 つの構造として存在することを示唆しました。
ベンゼン分子とその誘導体のこのような模式図は、通常、ベンゼン環の炭素原子に結合した水素原子を示していないことに注意してください。
現代の化学では、ベンゼン分子はこれら 2 つの限定的な共鳴形態の共鳴ハイブリッドと考えられています (セクション 2.1 を参照)。 ベンゼン分子の別の説明は、その分子軌道の考察に基づいています。 秒で 3.1 では、 - 結合性軌道に位置する - 電子がベンゼン環のすべての炭素原子間で非局在化し、 - 電子雲を形成していることが示されました。 この表現に従って、ベンゼン分子は慣例的に次のように表すことができます。
実験データにより、ベンゼン中にまさにそのような構造が存在することが確認されています。 ベンゼンがケクレが最初に提案した 3 つの共役二重結合を持つ構造を持っている場合、ベンゼンはアルケンと同様に付加反応を起こす必要があります。 ただし、前述したように、ベンゼンは付加反応を起こしません。 さらに、ベンゼンは 3 つの孤立した二重結合がある場合よりも安定です。 秒で 5.3 シクロヘキサンの生成を伴うベンゼンの水素化エンタルピーは、より大きな負の値を持つことが示されました。
表18.3。 さまざまな炭素-炭素結合の長さ
米。 18.6。 ベンゼン分子の幾何学的構造。
シクロヘキセンの水素化エンタルピーの 3 倍を超える値。 これらの値の差は通常、非局在化エンタルピー、共鳴エネルギー、またはベンゼン安定化エネルギーと呼ばれます。
ベンゼン環のすべての炭素-炭素結合は同じ長さを持ち、これはアルカンの C-C 結合の長さよりも短いですが、アルケンの C=C 結合の長さよりも長くなります (表 18.3)。 これは、ベンゼンの炭素間結合が単結合と二重結合のハイブリッドであることを裏付けています。
ベンゼン分子は図のように平らな構造をしています。 18.6。
物理的特性
通常の条件下では、ベンゼンは無色の液体で、5.5℃で凍結し、80℃で沸騰します。 特有の心地よい香りがしますが、前述したように非常に有毒です。 ベンゼンは水と混ざらないため、ベンゼン系では水が 2 つの層の最上部を形成します。 ただし、非極性有機溶媒には可溶であり、それ自体が他の有機化合物に対して優れた溶媒です。
化学的特性
ベンゼンは特定の付加反応 (下記参照) を起こしますが、その反応ではアルケンに典型的な反応性を示しません。 例えば臭素水やαイオン溶液などは脱色しません。 さらに、ベンゼン
塩酸や硫酸などの強酸と付加反応を起こします。
同時に、ベンゼンは多くの求電子置換反応に関与します。 このタイプの反応ではベンゼンの非局在化β電子系が保存されるため、生成物は芳香族化合物になります。 ある種の求電子試薬によるベンゼン環上の水素原子の置換の一般的なメカニズムは、セクション 2 に記載されています。 17.3. ベンゼンの求電子置換の例には、ニトロ化、ハロゲン化、スルホン化、およびフリーデルクラフツ反応があります。
ニトロ化。 ベンゼンは、濃硝酸と濃硫酸の混合物で処理することでニトロ化（ベンゼンに基を導入）できます。
ニトロベンゼン
この反応の条件とそのメカニズムについては、セクション 2 で説明します。 17.3.
ニトロベンゼンは、特有のアーモンド臭を持つ淡黄色の液体です。 ベンゼンのニトロ化中に、ニトロベンゼンに加えて、次の反応の生成物である 1,3-ジニトロベンゼンの結晶も形成されます。
ハロゲン化。 ベンゼンを暗闇の中で塩素または臭素と混合しても、放射線は発生しません。 しかし、ルイス酸の性質を持つ触媒の存在下では、そのような混合物中で求電子置換反応が起こります。 これらの反応の典型的な触媒は臭化鉄(III) と塩化アルミニウムです。 これらの触媒の作用は、ハロゲン分子に分極を引き起こし、触媒と錯体を形成することです。
ただし、この場合に自由イオンが形成されるという直接的な証拠はありません。 イオンキャリアとして臭化鉄(III)を使用したベンゼン臭素化のメカニズムは次のように表すことができます。
スルホン化。 ベンゼンは、その混合物を濃硫酸と数時間還流することによってスルホン化（ベンゼン内の水素原子をスルホ基で置換）することができます。 代わりに、ベンゼンを発煙硫酸と混合して穏やかに加熱することもできます。 発煙硫酸には三酸化硫黄が含まれています。 この反応の機構は次のスキームで表すことができます。
フリーデルクラフツ反応。 フリーデルクラフツ反応は元々、無水塩化アルミニウム触媒の存在下での芳香族化合物とハロゲン化アルキル間の縮合反応と呼ばれていました。
縮合反応では、2 つの反応物質 (または 1 つの反応物質) が互いに結合して新しい化合物の分子を形成しますが、水や塩化水素などの単純な化合物の分子がそれらから分離 (除去) されます。
現在、フリーデルクラフツ反応は芳香族化合物の求電子置換反応であり、カルボカチオンまたは正に帯電した炭素原子を有する高度に分極した錯体が求電子剤の役割を果たします。 求電子剤は通常、カルボン酸のハロゲン化アルキルまたは塩化アルキルであるが、例えばアルケンまたはアルコールであってもよい。 通常、これらの反応の触媒として無水塩化アルミニウムが使用されます。 フリーデルクラフツ反応は通常、アルキル化とアシル化の 2 つのタイプに分類されます。
アルキル化。 このタイプのフリーデルクラフツ反応では、ベンゼン環の 1 つ以上の水素原子がアルキル基に置き換えられます。 たとえば、ベンゼンとクロロメタンの混合物を無水塩化アルミニウムの存在下で注意深く加熱すると、メチルベンゼンが生成します。 クロロメタンは、この反応において求電子剤の役割を果たします。 ハロゲン分子の場合と同じように、塩化アルミニウムによって分極されます。
検討中の反応機構は次のように表すことができます。
このベンゼンとクロロメタンの縮合反応では、塩化水素分子が切り離されることに注意してください。 また、遊離イオンの形で金属カルボカチオンが実際に存在するかどうかは疑わしいことにも注意します。
触媒（無水塩化アルミニウム）の存在下でのクロロメタンによるベンゼンのアルキル化は、メチルベンゼンの生成では終了しません。 この反応では、ベンゼン環のさらなるアルキル化が起こり、1,2-ジメチルベンゼンが形成されます。
アシル化。 このタイプのフリーデルクラフツ反応では、ベンゼン環の水素原子がアシル基に置き換えられ、芳香族ケトンが形成されます。
アシル基は次の一般式を持ちます。
アシル化合物の系統名は、指定されたアシル化合物が誘導体である対応するカルボン酸名の接尾辞と末尾の -ova を接尾辞 -(o)yl に置き換えることによって形成されます。 例えば
ベンゼンのアシル化は、無水塩化アルミニウム触媒の存在下、カルボン酸の塩化物または無水物を使用して行われます。 例えば
この反応は、塩化水素分子の脱離が起こる縮合です。 また、「フェニル」という名前は、ベンゼンが主基ではない化合物のベンゼン環を表すためによく使用されることにも注意してください。
付加反応。 ベンゼンは求電子置換反応が最も特徴的ですが、いくつかの付加反応にも関与します。 私たちはすでにそのうちの一人に会ったことがあります。 ここではベンゼンの水素化について話します (セクション 5.3 を参照)。 ベンゼンと水素の混合物が 150 ～ 160 °C の温度で細かく粉砕されたニッケル触媒の表面を通過すると、一連の反応全体が発生し、シクロヘキサンの生成で終了します。 この反応の全体的な化学量論方程式は次のように表すことができます。
紫外線や直射日光の影響下でも、ベンゼンは塩素と反応します。 この反応は複雑なラジカル機構によって行われます。 最終生成物は 1,2,3,4,5,6-ヘキサクロロシクロヘキサンです。
同様の反応が、紫外線または太陽光の作用下でベンゼンと臭素の間で起こります。
酸化。 ベンゼンおよび他の芳香族化合物のベンゼン環は、一般に、過マンガン酸カリウムの酸性またはアルカリ性溶液のような強力な酸化剤によってさえ酸化されにくい。 ただし、ベンゼンやその他の芳香族化合物は空気または酸素中で燃焼し、非常に煙の多い炎を形成します。これは、相対的な炭素含有量が高い炭化水素によく見られる現象です。
ベンゼン核は非常に安定です。 二重結合が切れた部位では付加反応よりもベンゼン環の水素原子の置換反応が起こりやすいです。 この表現で言えば「芳香性」。
置換反応
最も典型的な求電子置換反応は、ニトロ化、スルホン化、アルキル化 (アシル化)、ハロゲン化です (ベンゼン同族体のハロゲン化もラジカル機構によって進行する可能性があります)。
1. ニトロ化- ベンゼン環の水素のニトロ基による置換 - は、いわゆるニトロ化混合物（濃硝酸と濃硫酸の混合物）を使用して行われます。 活性剤はニトロニウムカチオン N0 2 + です。
NO - N0 2 + 2H 2 S0 4 →N0 2 + + 2HS0 4 - + H 3 0
ニトロニウムカチオン ヒドロニウムカチオン
ニトロ化 (およびすべての置換反応) のメカニズムは次のとおりです。
反応混合物中に水が存在すると、反応の進行が妨げられます。 このプロセスには水が関与しており、ニトロニウムカチオンの形成とは逆のことです。 したがって、反応中に放出された水を結合するために、過剰の濃硫酸が使用されます。
ベンゼン環の水素の置換に関する規則。ベンゼン核に水素置換基がある場合、求電子置換反応ではそれが配向剤の役割を果たします。反応は主に置換基（第一種の配向剤）に対してオルト位およびパラ位、またはメタ位で進行します。 (第二種配向剤) 。
第一種の置換基攻撃する求電子剤を自分自身に対してオルトおよびパラの位置に誘導します。 配向力 (電子供与体効果) の降順に示します。
II 種の置換基は、攻撃する求電子試薬をそれら自身に対してメタ位置に誘導します。 また、配向力の降順でそれらを示します。
たとえば、-OH は第 1 種のグループ配向子です。
59. 次の化合物のニトロ化反応の方程式と機構を書いてください。 a) ベンゼン。 b) トルエン。 c) クロロベンゼン。 d) ニトロベンゼン。 e) スルホベンゼン; e) シアン化フェニル； g) メトキシベンゼン; h) アミノベンゼン。
第 1 種の置換基は電子供与性があり、特にオルト位とパラ位でベンゼン核の電子雲の密度を増加させ、それによってベンゼン核の活性化を（促進して）求電子試薬を攻撃します。 ただし、σ 錯体 (III) はアニオンの追加ではなく、水素カチオン (ベンゼン核の単一の π 電子雲の形成中に放出されるエネルギー、36.6 kcal/mol) の脱離によって安定化されます。 ):
2 番目の種類の置換基は電子求引性があり、電子雲の一部を引き離すように見え、それによってベンゼン核の電子雲の密度、特にそれ自体に対してオルト位およびパラ位での密度が減少します。 タイプ II 置換基は一般に求電子置換反応を妨げます。 ただし、第 2 種の置換基に関するメタ位置では、クラウドの密度が他の位置よりも若干高くなります。 したがって、第 2 種の置換基の場合の求電子置換反応はメタ位に進みます。
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上記のルールは法律としての性格を持っていません。 ほとんどの場合、それは反応の主な方向のみに関するものです。 たとえば、トルエンのニトロ化中に、62% のオルト-ニトロトルエン、33.5% のパラ-ニトロトルエン、および 4.5% のメタ-ニトロトルエンが形成されます。
反応条件 (温度、触媒の存在など) は、反応の方向にかなり強い影響を与えます。
ベンゼン環に 2 つの配向体が存在する場合、これら 2 つの置換基の配向が調整され、一貫性がなくなる可能性があります。 同じ種類の置換基の方向が一貫していない場合、反応の方向はより強い方によって決まります (I および II 種類の置換基の行を参照)。
異なる種類の置換基の配向が一貫していない場合、反応の方向は最初の種類の置換基によって決まります。これは、たとえば、次のようにベンゼン環を求電子攻撃に対して活性化するためです。
60. 置換規則に従って、次の二置換ベンゼンのニトロ化を書きなさい。 a) m-ニトロトルエン。 b) p-ニトロトルエン。 c) o-ヒドロキシトルエン; d) p-クロロトルエン。 e) m-ニトロ安息香酸; e) p-オキシクロロベンゼン; g) m-クロロトルエン; h) p-メトキシトルエン。
2. スルホン化反応アレーンを濃硫酸または発煙硫酸で加熱することによって進行します。 攻撃剤は SO 3 分子で、求電子剤の役割を果たします。
スルホン化の最初の段階は遅く、反応は一般に可逆的です。
スルホン酸は強度が鉱物のものと同等であるため、水溶液中ではイオン化状態になります (III)。
61. 置換規則に従って、次の物質のスルホン化反応の方程式と機構を教えてください。
a) トルエン; b) o-キシレン。 c) ニトロベンゼン。 d) o-ニトロトルエン。 e) p-クロロニトロベンゼン; e) m-ニトロトルエン; g) p-アミノトルエン; h) o メトキシトルエン。
3. ハロゲン化反応 AlCl 3、AlBr 3、FeCl 3 などの触媒の存在下でアレーンを冷却します。触媒はハロゲン分子の結合の分極に寄与するため (結合が切断されるまで)、これは典型的な求電子反応です。 
無水塩化第二鉄も同様に機能します。
ラジカル反応（光、加熱）の条件下では、側鎖の水素がハロゲン（塩素、臭素）に置き換わります（アルカンのハロゲン化と同様）。
より厳しい条件下では、芳香核へのハロゲンのラジカル付加も起こります。
62 。 方程式と反応機構を書き、生成物に名前を付けます。
a) トルエン + 塩素 (明るい光および加熱下);
b) トルエン + 塩素 (冷間、触媒存在下)。
c) ニトロベンゼン + 塩素 (冷間、触媒存在下)。
d) p-ニトロトルエン + 塩素 (明るい光および加熱下)。
e) p-ニトロトルエン + 塩素 (低温、触媒存在下):
f) エチルベンゼン + 塩素 (明るい光および加熱下)。
g) エチルベンゼン + 塩素（冷間、触媒存在下）。
ｈ）ｐ－オキシトルエン＋塩素（触媒の存在下、低温で）；
i) m-ニトロトルエン + 塩素 (触媒の存在下、低温で);
j) m-キシレン + 塩素 (低温、触媒存在下)。
4. アレーンのアルキル化。無水 AlCl 3 (-1Вrз) の存在下では、ハロアルカンはその同族体やそのハロゲン誘導体よりもさらに容易にベンゼンをアルキル化します (グスタフソン-フリーデル-クラフツ反応)。 A1Cl 3 錯体を形成する触媒は、C-Gal 結合が切断されるまで分極するため、攻撃剤は求電子剤となります。
A1Cl 3 、BF 3 、または H 3 PO 4 の存在下でアルケンを使用してアルキル化すると、同様の結果が得られます (メカニズムも求電子的です)。
求電子反応としてのハロアルカンおよびアルケンによるアルキル化は、ベンゼン環上の水素の置換規則に従って進行します。 しかし、このプロセスは、反応生成物のさらなるアルキル化やその他の望ましくない現象によって複雑になります。 後者を最小限に抑えるために、反応は可能な限り低い温度、最適量の触媒および大過剰のアレーンで行われます。
63. 以下の物質間のグスタフソン・フリーデル・クラフツ条件下での方程式と反応機構を与えてください。
a) ベンゼン + 2-クロロプロパン; b) ベンゼン + 2-クロロ-2-メチルプロパン; c) ベンゼン + 塩化ベンジル; d) ブロモベンゼン + ブロモエタン; e) トルエン + 塩化ブチル; f) トルエン + ブロモエタン; i) p-ブロモトルエン + 臭化イソプロピル; h) m-ブロモトルエン + ブロモエタン; i) p-ブロモトルエン + 臭化イソプロピル; j) クロロベンゼン + 塩化ベンジル。
64. リン酸の存在下でのアレーンとアルケンのアルキル化の反応式を書き、そのメカニズムを示します。
a) ベンゼン + エチレン; b) ベンゼン + プロピレン; c) トルエン + エチレン; d) トルエン + プロピレン; e) ベンゼン + イソブチレン; f) トルエン + イソブチレン; g) m-キシレン + エチレン; h) p-キシレン + エチレン。
5. 酸化反応（側鎖の数の決定）。芳香核は酸化剤に対して非常に耐性があります。 したがって、ベンゼンとその同族体は、アルカンのように過マンガン酸カリウムとは反応しません。 これも彼らの「香り豊かな個性」を表しています。 しかし、ベンゼン同族体を酸化剤とともに過酷な条件下で加熱すると、ベンゼン核は酸化されず、すべての側鎖炭化水素鎖は長さに関係なくカルボキシル基に酸化され、酸化生成物は芳香族酸になります。 後者のカルボキシル基の数によって、最初のベンゼン同族体 1 の側鎖の数が判断されます。
65 。 次の物質の酸化反応の方程式を書きなさい。 a) エチルベンゼン。 b) o-ジメチルベンゼン; c) プロピルベンゼン。 d) 通常のトリメチルベンゼン。 e) p-メチルイソプロピルベンゼン; f) o-ニトロトルエン; g) 3-ニトロ-1-メチル-4-エチルベンゼン; h) 対称トリメチルベンゼン。
6. 付加反応。芳香核は置換反応よりも付加反応を起こしにくいですが、特定の条件下では付加反応が発生します。 付加反応の特徴は、1 モルのベンゼン (またはその同族体) が常に 3 モルのハロゲン、水素、オゾンを付加することです。これは、芳香核内にある共通の π 電子雲が存在することで説明されます。 3 つの二重結合 (正確には 6 つの π 電子) のエネルギー。
a) 水素化は、触媒 (Pt、Pd など) の存在下、110°C で進行します (N.D. Zelinsky など)。
b)ハロゲン化は、直射日光の作用下、または紫外線 (石英ランプ) の照射下で臭素または塩素の蒸気が沸騰したベンゼンを通過すると発生します。
V)オゾン処理。 アルケンと同様に、芳香族炭化水素は容易にオゾン分解を受けます。
66. 次のアレーンを使用して付加反応 (水素化、UV 光下でのハロゲン化、オゾン化) の方程式を書きます。 a) トルエン。 b) o-キシレン。 c) m-キシレン。 d) p-キシレン。 e) エチルベンゼン; e) o-エチルトルエン; g) m-エチルトルエン; h) p-イソプロピルトルエン。 得られた製品に名前を付けます。
ベンゼンは何と相互作用するのか、またその反応式は何ですか?
- 最も特徴的なのはベンゼン環の水素原子の置換反応です。 それらは飽和炭化水素よりも容易に流れます。 この方法で多くの有機化合物が得られます。 したがって、ベンゼンと臭素の相互作用 (FeBr2 触媒の存在下) では、水素原子が臭素原子に置き換えられます。
別の触媒を使用すると、ベンゼン中のすべての水素原子をハロゲンに置き換えることができます。 たとえば、塩化アルミニウムの存在下でベンゼンに塩素を反応させると、次のような反応が起こります。
ヘキサクロロベンゼンは、種子の粉砕や木材の保存に使用される無色の結晶物質です。
ベンゼンを濃硝酸と濃硫酸の混合物 (ニトロ化混合物) で処理すると、水素原子は NO2 ニトロ基で置き換えられます。
ベンゼン分子では、塩化アルミニウムの存在下で炭化水素のハロゲン誘導体の作用により、水素原子がアルキルラジカルに置き換えられます。
ベンゼンへの付加反応は非常に困難に進行します。 それらが発生するには、温度と圧力の上昇、触媒の選択、光照射などの特別な条件が必要です。したがって、触媒（ニッケルまたは白金）の存在下で、ベンゼンは水素化されます。つまり、水素が追加されます。 、シクロヘキサンの形成:
ベンゼンに紫外線を照射すると塩素が付加します。
ヘキサクロロシクロヘキサン、またはヘキサクロランは、強力な殺虫剤として使用される結晶物質です。
ベンゼンはハロゲン化水素と水を加えません。 酸化剤に対して非常に耐性があります。 不飽和炭化水素とは異なり、臭素水やKMnO4溶液を変色させません。 通常の条件下では、ベンゼン環は他の多くの酸化剤の作用によって破壊されません。 ただし、ベンゼン同族体は飽和炭化水素よりも容易に酸化を受けます。 この場合、ベンゼン環に関連するラジカルのみが酸化を受けます。
したがって、芳香族炭化水素は置換反応と付加反応の両方を起こすことができますが、これらの変換の条件は飽和および不飽和炭化水素の同様の変換とは大きく異なります。
レシート。 ベンゼンとその同族体は、石炭の乾留（コークス化）中に生成される石油とコールタールから大量に得られます。 乾留はコークスおよびガス工場で行われます。
シクロヘキサンをベンゼンに変える反応（脱水素反応または脱水素反応）は、300℃で触媒（白金黒）に通すことで進行します。 飽和炭化水素も脱水素反応によって芳香族化合物に変換できます。 例えば：
脱水素反応により、石油炭化水素を使用してベンゼン系の炭化水素を生成することが可能になります。 それらは、炭化水素の異なるグループ間の関係と、それらの相互変換を示します。
N.D.ゼリンスキーとB.A.カザンスキーの方法によれば、600℃に加熱した活性炭を入れた管にアセチレンを通すことでベンゼンを得ることができます。 3 分子のアセチレンの重合プロセス全体は次の図で表すことができます。
- 1) 置換反応
a) 触媒の存在下で鉄 (III) の塩 - ベンゼンは置換反応を開始します。
C6H6+Br2=C6H5Br+リック
ベンゼンは塩素と同様に反応します
b) 置換反応には、ベンゼンと硝酸の相互作用も含まれます。
C6H6+HONO2=C6H5NO2+H2O
2) 付加反応
A) 太陽光や紫外線の作用により、ベンゼンは付加反応を起こします。 たとえば、ベンゼンは光の中でクロムを付加し、ヘキサクロロシクロヘキサンを形成します。
C6H6+3Cl2=C6H6Cl6
b) ベンゼンは水素化することもできます。
C6HC+3H2=C6H12
3) 酸化反応
a) ベンゼン同族体に対する高エネルギー酸化剤 (KMnO4) の作用下では、側鎖のみが酸化を受けます。
C6H5-CH3+3O=C7H6O2+H2O
b) ベンゼンとその同族体は空気中で炎を上げて燃焼します。
2C6H6+15O2=12CO2+6H2O
ベンゼンおよびその他の芳香族炭化水素は、化学的性質によって飽和および不飽和炭化水素とは異なります。 ベンゼン環の水素原子が置換される反応が特徴的です。 それらは飽和炭化水素よりも容易に流れます。 この方法で多くの有機化合物が得られます。 したがって、ベンゼンと臭素の相互作用 (FeBr 2 触媒の存在下) では、水素原子が臭素原子に置き換えられます。
別の触媒を使用すると、ベンゼン中のすべての水素原子をハロゲンに置き換えることができます。 たとえば、塩化アルミニウムの存在下でベンゼンに塩素を反応させると、次のような反応が起こります。
ベンゼンを濃硝酸と濃硫酸の混合物(ニトロ化混合物)で処理すると、水素原子がニトロ基-NO 2 に置き換えられます。
これがベンゼンのニトロ化です。 ニトロベンゼンは、ビターアーモンドの香りを持つ淡黄色の油状液体で、水に不溶で、溶媒として、またアニリンを得るために使用されます。
ベンゼン分子では、塩化アルミニウムの存在下で炭化水素のハロゲン誘導体の作用により、水素原子がアルキルラジカルに置き換えられます。
ベンゼンへの付加反応は非常に困難に進行します。 それらが発生するには、温度と圧力の上昇、触媒の選択、光照射などの特別な条件が必要です。 したがって、触媒（ニッケルまたは白金）の存在下で、ベンゼンは水素化されます。 水素を加えてシクロヘキサンを形成します。
シクロヘキサンは、ガソリンの臭いを持つ無色の揮発性液体で、水に溶けません。
ベンゼンに紫外線を照射すると塩素が付加します。
ヘキサクロロシクロヘキサン、またはヘキサクロランは、強力な殺虫剤として使用される結晶物質です。
ベンゼンはハロゲン化水素と水を加えません。 酸化剤に対して非常に耐性があります。 不飽和炭化水素とは異なり、臭素水やKMnO 4 溶液を変色させません。 通常の条件下では、ベンゼン環は他の多くの酸化剤の作用によって破壊されません。 ただし、ベンゼン同族体は飽和炭化水素よりも容易に酸化を受けます。 この場合、ベンゼン環に関連するラジカルのみが酸化を受けます。
したがって、芳香族炭化水素は置換反応と付加反応の両方を起こすことができますが、これらの変換の条件は飽和および不飽和炭化水素の同様の変換とは大きく異なります。
レシート。 ベンゼンとその同族体は、石炭の乾留（コークス化）中に生成される石油とコールタールから大量に得られます。 乾留はコークスおよびガス工場で行われます。
シクロヘキサンをベンゼンに変える反応（脱水素反応または脱水素反応）は、300℃で触媒（白金黒）に通すことで進行します。 飽和炭化水素も脱水素反応によって芳香族化合物に変換できます。 例えば：
脱水素反応により、石油炭化水素を使用してベンゼン系の炭化水素を生成することが可能になります。 それらは、炭化水素の異なるグループ間の関係と、それらの相互変換を示します。
NDの方法によると、 ゼリンスキーとB.A. カザンベンゼンは、活性炭を入れて600℃に加熱した管にアセチレンを通すことで得られます。 3 分子のアセチレンの重合プロセス全体は次の図で表すことができます。
求電子置換反応- 攻撃が行われる置換反応 求電子剤- 正に帯電している、または電子が不足している粒子。 新しい結合が形成されると、出ていく粒子は - 電気炉電子対なしで分離します。 最も人気のある脱離基はプロトンです H+.
すべての求電子試薬はルイス酸です。
求電子置換反応の概要:
(カチオン性求電子試薬)
(中性求電子試薬)
反応機構 ＳＥＡＲまたは 芳香族求電子置換反応芳香族化合物の置換反応の中で最も一般的かつ重要であり、2 段階で構成されます。 第 1 段階では求電子試薬が結合され、第 2 段階では電気分離器が分離されます。
反応中に、正に帯電した中間体が形成されます (図 2b)。 という名前がついています ウェランド中級者, アロニウムイオンまたは σ-コンプレックス。 この複合体は通常非常に反応性が高く、カチオンを急速に除去することで容易に安定化されます。
