Без катализатора бензол не реагирует ни с хлором, ни с бромом. При добавлении же кислот Льюиса бензол легко бромируется и хлорируется.
(12)
бензол хлорбензол
Активным катализатором является не само железо, а хлорид железа (III) образующийся при взаимодействии железа с хлором.
Хлорид железа (III) является слабой кислотой Льюиса. Он соединяется с хлором с образованием кислотно-основного комплекса
кислотно-основный комплекс
При галогенировании в присутствии кислот Льюиса в качестве электрофилов выступают комплексы галогенов с кислотами Льюиса.
Механизм
Атака бензола комплексом хлора с хлоридом железа (III)
циклодиенильный катион
2. Потеря протона циклодиенильным катионом
тетрахлорферрат
При хлорировании бензола побочно образуются ди- и трихлорбензолы:
(13)
1,2-дихлор- 1,4-дихлор- 1,2,4-трихлор-
бензол бензол бензол
Нитрование хлорбензола приводит к образованию орто- и пара-хлорбензолов.
(14)
орто-хлорбензол пара-хлорбензол
Хлорирование нитробензола дает мта-хлорнитробензол
(15)
мета-хлорбензолов
6.1.4. АлкилированиеВажный метод синтеза алкилбензолов состоит в действии на ароматические соединения алкилгалогенидов при каталитическом участии галогенидов металлов, обычно хлорида алюминия. Этот называют алкилированием по Фриделю-Крафтсу. Катализатор обеспечивает образование катиона, который и атакует молекулу ароматического соединения. Алкилированием бензола трет-бутилхлоридом получают трет-бутилбензол:
(16)
трет-бутилхлорид трет-бутилбензол
Алкилгалогениды сами по себе недостаточно электрофильны чтобы реагировать с бензолом, а вот их кислотно-основные комплексы с хлоридом алюминия могут
кислотно-основный комплекс
предварительно генерируя карбокатионы
трет-бутил катион тетрахлоралюминат
Механизм
1. трет-Бутил катион атакует -электроны бензола с образованием углерод-углеродной связи
циклодиенильный катион
Потеря им протона приводит к образованию трет-бутилбензола
Продуктом алкилирования бензола изобутилхлоридом является трет-бутилбензол:
(17)
изобутилхлорид трет-бутилбензол
Реакция проходит по сходному механизму:
Алкилированием бензола этилбромидом можно получить этилбензол:
(18)
этилбензол
Механизм
Алкилирование бензола н-бутилхлоридом приводит к образованию двух продуктов
(19)
н-бутилхлорид н-бутилбензол втор-бутилбензол
Любой компонент смеси образовывать карбокатион, может алкилировать бензол. Наиболее часто источниками карбокатионов служат алкены и спирты, генерирующие катионы при взаимодействии с сильными кислотами. Алкилированием бензола этиленом получают этилбензол:
(20)
Алкилированием бензола пропиленом получают кумол:
(21)
А. Хлорметилирование
Частным случаем алкилирования является реакция бензола с формальдегидом и HCl в присутствии хлорида цинка приводящая к образованию бензилхлорида:
(22)
бензилхлорид
2.
x 50g
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2
65g 98g
x=50*65/98=33g
3.m(FeSO4)=500*0.1=50g
4.
v=0.44-0.22/12min=0/02mol/L*min
5.
xmol 4g
2H2O=2H2+O2
2mol 32g
x=2*4/32=0.25mol
6.m(NaCl)=300*0.05=15g
7.mNi=2000*0.12=240kg
mCr=2000*0.08=160kg
mFe=2000*0.8=1600kg
8.
10L xL
N2+3H2=2NH3
1mol 3mol
x=10*3/1=30L
9.
27g 14g xg
CuCl2+Fe=FeCl2+Cu
135g 56g 64g
nCuCl2=27/135=0.2mol
nFe=14/56=0.25molв избытке
ч=27*64.135=12.8g
10. VO2=500*0.21=105m(3)
VN2=500*0.78=390m(3)
11.
11.2L xL
N2+3H2=2NH3
22.4L 44.8L
x=11.2*44.8/22.4=22.4L
12. MCxSe=38*2=79g/mol
nC=15.8/12=1.26 nS=84.2/32=2.6
1.26:2.6=1:2
CS2
13.M=1.69*22.4=38g/mol
D(H2)=38/2=19 F2
14.
xg 11g
CaCO3=CaO+CO2
100g 44g
x=100*11/44=25g
w=25/30*100%=83%
15.
xL yL 0.2mol
2H2 +O2= 2H2O
44.8L 22.4L 2mol
x=44.8*0.2/2=4.48L
y=22.4*0.2/2=2.24L
16. mcem=200*0.3=60kg
mpes=200*0.7=140kg
17.mr-ra=47.5+2500=2547.5g
w=2500/2547.5*100%=98%
18.
1kg xmol
S+O2=SO2 2SO2+O2=2SO3
32g 1mol
x(SO2)=1000*1/32=31.25mol
x(SO3)=2nSO2=31.25*2=62.5mol
19.mKOH=56*1.5=84g
mr-ra=84*1.05=88.2g
wKOH=84/88.2*100%=95.2%
20. гремучая ртуть Hg(CNO)2*0.5H2O
21.
5.6L xL
N2+3H2=2NH3
22.4L 44.8L
x=5.6*44.8/22.4=11.2L
22. a) Dvozd/H2=29/2=14.5
b) Dv/v=29/29=1
23.M=1.25*22.4=28g/mol
24.
422g xg
MgCO3=MgO+CO2
84g 40g
x=422*40/84=201g
w=19/2018100%=9.5%
25. mC=4.4*12/44=1.2g
mH=2.7*2/18=0.3g
M=1.59*29=133g/mol
С:Н=1.2/12 : 0.3/1=1:3
n(CH3)=133
n*15=133
n=9
C9H20 нонан