Получение аренов. Ориентация заместителей — Химия ЕГЭ

Получение аренов. Ориентация заместителей

Главный природный источник аренов — каменноугольная смола (продукт коксования угля) и нефть. В промышленности бензол и толуол получают в основном риформингом бензиновых фракций, то есть дегидроциклизацией алканов и дегидрированием циклоалканов. В цепочках превращений встречаются и лабораторные способы.

Способы получения

Дегидроциклизация алканов — из алкана с шестью и более атомами углерода в цепи на платине при нагревании получается арен с тем же числом атомов углерода:

\[ \ce{CH3-(CH2)4-CH3 ->[Pt, t^\circ] C6H6 + 4H2}; \qquad \ce{CH3-(CH2)5-CH3 ->[Pt, t^\circ] C6H5-CH3 + 4H2} \]

Дегидрирование циклогексана и его гомологов: \(\ce{C6H12 ->[Pt, t^\circ] C6H6 + 3H2}\).

Тримеризация ацетилена над активированным углём при 600 °C (Н. Д. Зелинский): \(\ce{3HC#CH ->[C_{\text{акт.}}, 600^\circ C] C6H6}\). Из пропина так же получается 1,3,5-триметилбензол.

Сплавление солей ароматических кислот со щёлочью — карбоксильная группа уходит, как при получении метана из ацетата:

\[ \ce{C6H5-COONa + NaOH ->[t^\circ] C6H6 + Na2CO3} \]

Алкилирование бензола даёт его гомологи: \(\ce{C6H6 + CH3Cl ->[AlCl3] C6H5-CH3 + HCl}\). Гомологи можно получить и по реакции Вюрца — Фиттига: \(\ce{C6H5-Br + CH3-Br + 2Na -> C6H5-CH3 + 2NaBr}\).

Куда встанет второй заместитель

Если в кольце уже есть заместитель, он определяет положение следующего. Ориентанты I рода (\(\ce{-CH3}\) и другие алкилы, \(\ce{-OH}\), \(\ce{-NH2}\), галогены) направляют замещение в орто- и пара-положения, ориентанты II рода (\(\ce{-NO2}\), \(\ce{-COOH}\), \(\ce{-CHO}\), \(\ce{-SO3H}\)) — в мета-положение. Ниже — примеры, которые чаще всего встречаются в заданиях 14 и 32.

Исходное веществоРеакцияПродукт
толуол \(\ce{C6H5-CH3}\)\(\ce{Br2}\), \(\ce{FeBr3}\)2-бромтолуол и 4-бромтолуол
хлорбензол \(\ce{C6H5-Cl}\)\(\ce{HNO3}\), \(\ce{H2SO4}\)2-хлорнитробензол и 4-хлорнитробензол
нитробензол \(\ce{C6H5-NO2}\)\(\ce{Br2}\), \(\ce{FeBr3}\)3-бромнитробензол
нитробензол \(\ce{C6H5-NO2}\)\(\ce{HNO3}\), \(\ce{H2SO4}\), \(t^\circ\)1,3-динитробензол
бензойная кислота \(\ce{C6H5-COOH}\)\(\ce{HNO3}\), \(\ce{H2SO4}\)3-нитробензойная кислота
фенол \(\ce{C6H5-OH}\)бромная вода, без катализатора2,4,6-трибромфенол
анилин \(\ce{C6H5-NH2}\)бромная вода, без катализатора2,4,6-триброманилин

\[ \ce{C6H5-NO2 + Br2 ->[FeBr3] Br-C6H4-NO2 + HBr} \quad (\text{3-бромнитробензол}) \]

\[ \ce{C6H5-COOH + HNO3 ->[H2SO4] O2N-C6H4-COOH + H2O} \quad (\text{3-нитробензойная кислота}) \]

Ориентанты I рода, кроме галогенов, ещё и ускоряют замещение: толуол нитруется легче бензола, а фенол и анилин бромируются даже бромной водой. Ориентанты II рода замедляют замещение: нитробензол бромируется только при нагревании с катализатором.

Лайфхак. Положения в кольце считают от первого заместителя: соседние атомы — орто (2 и 6), через один — мета (3 и 5), напротив — пара (4). В названии дизамещённого бензола номер 1 получает заместитель, который даёт основу названия: в 4-нитротолуоле метильная группа у атома 1, а нитрогруппа — у атома 4.
Разбор задания. Как из бензола получить 4-нитробензойную кислоту?
Решение. Карбоксильная группа — ориентант II рода, и если нитровать бензойную кислоту, нитрогруппа встанет в мета-положение. Поэтому сначала вводят метильную группу (ориентант I рода): \(\ce{C6H6 + CH3Cl ->[AlCl3] C6H5-CH3 + HCl}\). Затем нитруют толуол, получая 4-нитротолуол, и только потом окисляют метильную группу перманганатом в кислой среде.
Ответ: бензол \(\rightarrow\) толуол \(\rightarrow\) 4-нитротолуол \(\rightarrow\) 4-нитробензойная кислота.

Закрепите теорию: 10 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.

Пройти урок arrow_forward
Химия ЕГЭ 2027 · подготовка с Кузьминым В.А.
© 2026 Кузьмин Владимир Александрович. По материалам ФИПИ (кодификатор и спецификация 2027).