Главная Обратная связь

Дисциплины:






Химические свойства



Введение

Толуол (от исп. Tolu, толуанский бальзам)– химическое соединение, находится в гомологическом ряду ароматических углеводородов (аренов), бесцветная жидкость с характерным запахом, простейший алкиларен. Общая формула класса: CnH2n-6 . Толуол известен под другими названиями: метилбензол, фенилметан, толуен. Метилбензол был впервые получен Пельтье в 1835 году при перегонке сосновой смолы (рис.1).

В 1838 выделен А. Девилем из бальзама, привезенного из города Толу в Колумбий- ской республике, в честь которого получил свое название. Толуол впервые был выделен из толуанского бальзама - желтовато-коричневой смолы южно-американского дерева - toluifera balsamum.

Рис.1 Перегонка сосновой смолы
Основным источником толуола с конца XIX века являлось коксохимическое производство, где из 1 тонны коксующихся углей получали 1-1,5 кг толуола, а с середины XX века – нефтепереработка.

Объем производства толуола в мире десятки млн. тонн в год. В США в продуктах риформинга содержится более 30 млн. тонн толуола (1982), однако его основная часть (~90%) не выделяется, а используется в качестве высокооктанового компонента моторных топлив. Производство толуола в виде индивидуального соединения в 1981 в мире составило 5,5 млн. тонн.

Толуол производится в достаточно больших количествах. Было отмечено, что ряд предприятий выпускают примерно 5000 тонн в год. Следует сказать, что почти все предприятия поставляют свою продукцию только на внутренний рынок. Таким образом, эксплуатация метилбензола находится на самом низком уровне. Фенилметан бывает нескольких видов и марок: нефтяным, каменноугольным, Марки А, Марки Б и так далее. Различные предприятия производят данный продукт по-разному, каждый использует

свой метод, в результате качество получается разным.

Спрос на толуол (рис.2бензол, ксилол, толуол) – 2006, 2007, 2009г:

Рис.2Мировой спрос на АУ, млн. т/год

Химические свойства

Для толуола характерны многочисленные реакции комплексообразования, электрофильного замещения в ядре, радикального замещения по метильной группе, присоединения к ядру и другие. Он практически не обладает сильными кислотными свойствами.

Метилбензол вступает во все реакции электрофильного замещения, свойственные для бензола.

1. Нитрирование:

HNO3
CH3
NO2
CH3
NO2  

 

1-Метил-2-нитробензол 1-Метил-4-нитробензол

2. Хлорирование толуола может производиться путём пропускания через толуол газообразного хлора в присутствии хлорида алюминия (реакция проводится в темноте). Хлорид алюминия играет при этом роль катализатора. В этом случае образуется 2- и 4-замещённый изомеры:



AlCl3
CH3
+ Cl2
+ HCl
+ HCl
1-хлоро-2-метилбензол

 

 


3. Сульфирование метилбензола концентрированой серной кислотой тоже приводит к образованию смеси 2- и 4-замещённого изомеров.

CH3
+ H2SO4
+ HCl
+ HCl
2-Метилбензолсульфиновая кислота
4-Метилбензолсульфиновая кислота
+ HCl

 


4. Реакции в боковой цепи

Метильная группа в метилбензоле может вступать в определённые реакции, характерные для алканов, но также и в другие реакции, не характерные для алканов. Подобно алканам, метильная группа может галогенироваться по радикальному механизму. Для осуществления этой реакции хлор продувают через кипящий метилбензол в присутствии солнечного света или источника ультрафиолетового излучения:

 

+ HCl
CH3
+ Cl2
CH2Cl
Хлорметилбензол

 


Обратим внимание, что эта реакция представляет собой замещение. Дальнейшее галогенирование приводит к образованию следующих соединений:

CHCl2
(Дихлорметил)-бензол
CCl3
(Трихлорметил)-бензол

 


Бромирование метилбензола осуществляется при аналогичных условиях и приводит к образованию соответствующих бромозамещающих соединений. Метильная боковая цепь в толуоле подвергается окислению даже такими сравнительно мягкими окислителями, как оксид марганца (IV):

CH3
MnO2
CHO
Бензальдегид

 

 


Более сильные окислители, например перманганат калия ( , вызывают дальнейшее окисление:

CHO
COOH
Бензойная кислота

 


5. Комплексообразование

Эти реакции представляют большой теоретичекий интерес, т.к они в значительной степени определяют возможность использования толуола как растворителя в различных технологических процессах и позволяют оценить роль метильной группы в реакциях, протекающих в ядре.

Метилбензол образует большое число комплексов с соединениями различных классов (ароматические полинитросоединения, тетрацианэтилен, HCl, суперкислотами типа и т.д. Примером такого аддукта является комплекс 1,3,5 – тринитробензол, который получен как в растворе, так и в твердом виде. Показана, что в реакциях, приводящих к комплексам с переносам заряда, например с HCl, бензол, толуол, ксилол – очень близки (константы комплексообразования различаются менее чем в 2 раза). Однако, при образовании σ-комплексов это различие заметно возрастает и для системы достигает сотен раз. Объяснение этому эффекту дается в рамках влияния метильной группы.

6. Реакция электрофильного замещения в ядре

Реакции этого класса в наибольшей степени характерны для толуола и широко используются в многочисленных процессах синтеза красителей, биологически активных и взрывчатых веществ, различных промежуточных продуктов.

7. Алкилирование

Среди многочисленных реакций алкилирования толуола по бензольному кольцу важное место принадлежит взаимодействию с непредельными соединениями в присутствии кислотных катализаторов и кислот Льюиса.

При алкилировании получают такие важные продукты, как этилтолуолы (используются в производстве винилтолуола), метилпропилбензолы (для синтеза креозолов). В качестве алкилирующего реагента могут использовать галогеналкилы в сочетании с хлоридом алюминия (при этом активность реагента уменьшается в ряду F > Cl > Br > I), а также спирты. Введение алкильного заместителя, имеющего в боковой цепи гетероатом, осуществляется при взаимодействия толуола (метилбензола) с оксидом этилена или этиленимином.

В реакциях хлорирования и хлорметалирования особенно ярко проявляется различие в реакционной способности бензола и толуола – она выше второго, в 350 и 112 раз. В то же время для реакции изопропилирования разница составляет всего в 2 раза.





sdamzavas.net - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...