Примеры решения задач. Пример 1.Получите из бензола орто-сульфоэтилбензол

Пример 1. Получите из бензола орто-сульфоэтилбензол. Напишите для него уравнение реакции окисления.

Решение задачи. Напишем формулу орто-сульфоэтилбензола

По формуле видно, что в молекулу бензола нужно ввести алкильныйрадикал- этил и сульфогруппу. Алкильный радикал вводится в кольцо придействии на бензол галоидных алкилов в присутствии хлористого алюминия (реакция Фриделя-Крафтса). Сульфогруппа вводится в бензольное ядро путем реакции сульфирования - воздействия на бензол концентрированной серной кислотой. Сульфогруппа - это ориентант II рода, направляющая следующий заместитель в бензольном ядре в мета-положение по отношению к себе. Этил - это заместитель I рода, направляющий следующий заместитель в орто- и пара-положение. В связи с тем, что нужно получить соединение с орто-расположением заместителей, первой следует проводить реакцию алкилирования.

Реакция алкилирования имеет вид:

этилбензол

Реакция сульфирования имеет вид:

о-сульфоэтилбензол

Реакция окисления. Бензольное кольцо устойчиво к действию окислителей. Окислению подвергается алкильный радикал, причем, независимо от числа атомов углерода в радикале у кольца остается только один атом углерода, окисленный до карбоксильной группы, а все другие атомы углерода окисляются до углекислого газа и воды.

орто -сульфобензойная кислота

Пример 2. Напишите уравнения реакций последовательного нитрования бензола 1 и 2 моль азотной кислоты.

Решение задачи. Нитрование бензола осуществляют нитрующей смесью (HNO3 и H2SO4 (конц.) в соотношении 1:2). Легче нитруется бензол, так как в его структуре нет ни одной пассивирующей ядро группы, в то время как в структуре получаемого из него нитробензола есть нитрогруппа –NO2 – сильный акцептор, ориентант II рода, снижающий электронную плотность в ядре, преимущественно в положениях о- и п-. В связи с этим единственно возможным местом, куда может направиться электрофильная (положительно заряженная) частица, является м-положение. Конечный продукт – м-динитробензол.

бензол нитробензол мета-динитробензол

Пример 3. Получите n-изопропилнитробензол из бензола.

Решение задачи. Реакция получения п - изопропилнитробензола из бензола включает в себя две последовательные стадии: получение изопропилбензола (реакцией алкилирования) и нитрование изопропилбензола.

В первую очередь следует ввести изопропильную группу, которая является ориентантом I рода и дополнительно имеет значительный объем в пространстве. Поэтому следующий заместитель направляется только в п -положение, доля о -изомера пренебрежительно мала.

Последовательность введения групп в ядро определяется взаимным расположением заместителей в синтезируемой молекуле: если они находятся в п -положении по отношению друг к другу, то первым должен быть введен заместитель I рода (изопропильная группа), активирующий ядро в положениях о- и п-. Большие размеры (стерический фактор) изопропильной группы (и ей подобных, например трет -бутильной) позволяет ввести следующую группу только в п -положение.