الأرينات وتفاعلاتها
| English | العربية |
|---|---|
| arene/ˈæren/ | أرين |
| electrophilic substitution/ɪˌlektrəʊˈfɪlɪk ˌsʌbstɪˈtjuːʃn/ | استبدال كهربوفيلي |
| halogenation/həˌlɒdʒəˈneɪʃn/ | هالجنة |
| nitration/naɪˈtreɪʃn/ | نترتة |
| Friedel–Crafts/ˈfriːdl kræfts/ | فريدل-كرافتس |
كيمياء الحلقة
- الإرينات (Arenes) هي هيدروكربونات عطرية مبنية على حلقة البنزين.
- الحلقة المستقرة الغنية بالإلكترونات تتفاعل أساسًا عن طريق استبدال إلكتروفيلي.
- يحافظ هذا على الحلقة بدلاً من تدميرها عبر الإضافة.
مسار استبدال الأرينات
تابع الاستبدال الإلكتروفيلي على البنزين.
يتفاعل البنزين بشكل رئيسي بالاستبدال الإلكتروفيلي لأن:
يحافظ الاستبدال على الاستقرار الأروماتي؛ بينما ستؤدي الإضافة إلى تفكك النظام غير المحلي.
تتفاعل الأرينات مثل البنزين عادةً عبر:
يحافظ الاستبدال على稳定性 الحلقة المستقرة.
تفاعلات البنزين
| التفاعل | الكواشف | المنتج |
|---|---|---|
| هلكلة | $\text{Cl}_2$/$\text{Br}_2$ + $\text{AlCl}_3$ | هالوإرين |
| النترنة | حمض $\text{HNO}_3$ مركز + حمض $\text{H}_2\text{SO}_4$ مركز | نيتروبينزين |
| فريدل-كرافتس- | $\text{RCl}$ أو $\text{RCOCl}$ + $\text{AlCl}_3$ | إضافة مجموعة ألكيل/أسيل |
| أكسدة السلسلة الجانبية | محلول قاعدي ساخن $\text{KMnO}_4$ | حمض البنزويك |
| هدرجة | $\text{H}_2$، Pt/Ni | سيكلوهيكسان |
التفاعلات الرئيسية للبنزين
است硝يل البنزين يستخدم:
يولد خليط الأحماض المركزة الإلكتروفيل NO₂⁺، مما يعطي نتروبنزين.
تفاعل فريدل-كرافت (مع AlCl₃) يُستخدم لـ:
ألكلة/أسلة فريدل-كرافت تضيف مجموعة قائمة على الكربون إلى البنزين.
صل كل مصطلح بمعناه.
يربط كل بند المصطلح بمعناه الصحيح.
يتفاعل البنزين بشكل رئيسي بالاستبدال الإلكتروفيلي وليس الإضافة، لأن ذلك يحافظ على حلقتاه الموزعة المستقرة.
الإضافة ستكسر الحلقة الموزعة وتفقد استقرارها، لذا يُفضل الاستبدال (تبديل H).
الآلية (النترنة)
- مزيج الأحماض ينتج الإلكتروفيل $\text{NO}_2^+$.
- ترتبط إلكترونات الحلقة الموزعة بالإلكتروفيل ← وسيطة غير مستقرة.
- يُفقَد $\text{H}^+$، مما يؤدي إلى استعادة الحلقة المستقرة.
- الاستبدال يفوز لأنه يحافظ على توزيع الإلكترونات؛ الإضافة ستدمرها.
النفتالين، المستخدم في كرات النعامة، هو إرين بسيط يتكون من حلقتي بنزين ملتحمتين.
في الاستبدال الإلكتروفيلي، بعد أن ترتبط الحلقة بالإلكتروفيل:
فقدان H⁺ من ذلك الكربون يستعيد الحلقة الموزعة، مما يكمل الاستبدال.
لماذا الاستبدال وليس الإضافة
- يتفاعل البنزين عن طريق الاستبدال للحفاظ على حلقاته المستقرة ذات التوزيع الإلكتروني.
- الإضافة ستدمر الاستقرار الإضافي، لذا فهي غير مفضلة.
فريدل-كرافتس: الألكيلة تضيف مجموعة ألكيل، والأسيل تضيف مجموعة أسيل
لقد فهمت الأمر
- الإرينات تتفاعل عن طريق الاستبدال الإلكتروفيلي (مع الحفاظ على الحلقة)
- التفاعلات الرئيسية: الهلكلة، النترنة، فريدل-كرافتس (إضافة ألكيل/أسيل)، أكسدة السلسلة الجانبية (→ حمض البنزويك)، الهدرجة
- الآلية: تهاجم الحلقة الإلكتروفيل → وسيطة → يفقد H⁺ لاستعادة الحلقة