Кольцевой ток бензолах

С термодинамической точки зрения большая прочность связи С — С в ароматических соединениях объясняется тем, что теплота их образования всегда выше рассчитанной по энергиям обычных алифатических двойных и одинарных связей. В результате большего выделения энергии при образовании ароматических соединений получаются связи с более коротким расстоянием между атомами С — С, с большей прочностью и большей термической стойкостью. В последние годы эта разница в энергиях получила название энергии резонанса [34] и объясняется распределением различных (Кекуле, Дьюар и др.) олефиновых структур, с помощью которых может быть изображено ароматическое ядро. Энергия резонанса является относительно большой величиной [32], доходящей почти до 40 калорий для бензола [13], 75 для нафталина, 105 для антрацена и т. д. Количество такой энергии можно грубо оценить по числу кольцевых связей в ароматической структуре и но характеру двойных связей [33], которые уменьшаются до половины в бензоле и до одной трети в графите. [c.93]

Ацетон — толуол Бензол — толуол Кольцевые каналы внутренний диаметр 6,35 наружный диаметр 20,9 мм длина 76 мм 0,1 20—50 1,09—4,36 1—4,5 [16] [c.422]

Бензол —толуол Ацетон — толуол Кольцевые каналы, нагреваемые внутри внутренний диаметр 6,35 мм наружный диаметр 19,05 мм длина 76,2 мм 0,205 20—80 2, 18—4,36 0,5—3,0 [18] [c.422]

В табл. 9 приводятся данные исследования фракций ароматических углеводородов, выделенных из масел различных нефтей [4, 12]. Из этих данных следует, что характер ароматических углеводородов масляных фракций, кипящих в одних и тех же пределах температуры, резко отличается по всем физико-химическим показателям. Первые фракции ароматических углеводородов, десорбированных с силикагеля изооктаном (или другими аналогичными неполярными растворителями), отличаются низкими значениями плотности и коэффициента преломления, высоким молекулярным весом и индексом вязкости, близким к индексу вязкости нафтеновых фракций. Кольцевой анализ по методу п-й-М показал, что эти углеводороды имеют одно ароматическое кольцо, несколько нафтеновых колец и значительное количество атомов углерода в боковых цепях. Фракции ароматических углеводородов, десорбируемых бензолом, имеют высокие плотности и удельную дисперсию, относительно низкий молекулярный вес и крайне низкие значения индекса вязкости. Кольцевой анализ показывает [c.21]

С помощью этой формулы, так же как с помощью представлений Клауса ( диагональная формула) и Армстронга — Байера ( центрическая формула), стремятся показать, что под действием суммарного сродства валентные силы атомов углерода соверщенно единообразно соединяют все СН-группы бензола в шестичленную очень устойчивую кольцевую систему. При этом предполагают, что парциальные валентные силы, которые действуют вне молекулы и поэтому способствуют в первую очередь реакциям присоединения, должны быть невелики и во всяком случае меньше парциальных валентных сил олефинов, так как бензол обладает относительно насыщенным характером. Кроме того, исследования последнего времени на большом числе примеров показали, что различие между степенью насыщенности соединений жир [c.470]

Для появления ароматического состояния необходимы, по меньшей мере, 6 атомных р-состояний и замкнутая кольцевая система из 5, 6 или 7 атомов углерода. Это условие, в частности, удовлетворяется также в приводимых ниже системах, которые ведут себя в химическом отношении аналогично бензолу. Различия между ними обусловлены структурными изменениями и наличием эффективных зарядов или гетероатомов [c.472]

В ряду алкинов, или ацетиленов, каждое соединение содержит по крайней мере одну тройную углерод-углеродную связь простейшим представителем этого ряда является ацетилен, который уже обсуждался в разд. 8.4, ч. 1. У ароматических углеводородов атомы углерода связаны между собой в плоскую циклическую (кольцевую) структуру а- и л-связями. Наиболее известным представителем ароматических углеводородов является бензол. Другие примеры ароматических углеводородов изображены на рис. 8.15, ч. 1. Неароматические углеводороды, т. е. алканы, алкены и алкины, называют алифатическими соединениями, чтобы отличить их от ароматических соединений. [c.409]

Определение молекулярной массы серы по понижению температуры замерзания ее растворов в бензоле приводит к заключению, что молекулы серы состоят из восьми атомов (Sg). Из таких же молекул Sg, имеющих кольцевое строение, построены кристаллы ромбической и моноклинной серы. Таким образом, различие в gy свойствах кристаллических модификаций се-[JJ ры обусловлено не различным числом атомов в молекулах (как, например, в молекулах ки-Рис. 18.4. Кристаллы ромби- слорода и озона), а неодинаковой структурой ческой (I и II) и моноклин- кристаллов. [c.458]

Наиболее убедительное доказательство делокализации электронов в бензоле и других ароматических соединениях состоит в их высоком диамагнетизме. При наложении магнитного поля, направленного перпендикулярно плоскости молекулы, я-электроны приходят в движение по кольцевой системе практически без сопротивления, как в сверхпроводнике. Такой внутренний электрический ток создает магнитное поле, противоположно направленное внешнему полю, что и приводит к диамагнетизму. [c.198]

Ароматические протоны производных бензола обычно дают сигналы в интервале 6,5—8,56, т. е. в более слабых полях, чем олефиновые протоны (влияние кольцевых токов см. разд. 3.3.1). Химические сдвиги протонов в орто- и параположениях определяются индукционным и мезомерным эффектами заместителя, а протонов в метаположениях — в основном индукционным эффектом (см. табл. 10 приложения). [c.130]

Плотность облаков я-электронов в бензоле равномерно распределена между всеми С—С-связями, Следовательно, я-электроны обобщены всеми углеродными атомами кольца, образуя единое кольцевое облако шести электронов (ароматический электронный секстет). Выше это условно показано схемой II, Таким образом объясняется равноценность (выравненность) ароматических связен, придающих бензольному ядру характерные (ароматические) свойства. Равномерное распределение облака я-электронов и выравненность связей в бензоле иногда изображают формулой III. [c.328]

Галогенирование с участием катализатора. При бромировании бензола молекула брома сближается с кольцевым облаком л-электронов (см. рис. 28.2) и, взаимодействуя с ним, поляризуется [c.612]

В результате возникает два кольцевых облака отрицательного заряда, располагающихся над и под плоскостью кольца (IX). Ниже будет рассмотрен вопрос о влиянии этого заряженного облака на различные типы реагентов, которые могут атаковать молекулу бензола (стр. 138). [c.31]

Присоединение длинной боковой алкильной цепи к кольцевой струк-турс сближает свойства молекулы со средними свойствами парафинового ряда [87]. Однако, если рассматривается такой гомологический ряд, в котором отношение числа углеродных атомов в кольцах к числу углеродных n-j Бензол атомов в цепях постоянно, то интер- j,qq. у Цепт рефракции остается практически / постоянным [36, 43]. / [c.257]

Алкилированные ароматические углеводороды. Термическое разложение алкилированных ароматических углеводородов сопровождается значительным числом реакций, на которые оказывают воздействие температура, давление, катализаторы, присутствие водорода или других ароматических углеводородов, действующих как акцепторы водорода, а также олефинов или других продуктов разложения. Так известно, что при пиролизе толуола получаются бензол, дибензил, стильбен, дито-лил, фенилтолил, фенилтолилметан, дитолилметан, дифенил, стирол, нафталин, антрацен и фенантрен. Наличие более длинных боковых цепей или нескольких заместителей увеличивает число возможных реакций однако, несмотря на сложность получаемых продуктов, совершенно ясно обнаруживается одно свойство ароматических кольцевых систем, сохраняющих свою идентичность на протяжении большого количества пиролитических реакций, а, именно, их стабильность тем не менее имеется одна реакция, которая приводит к разрушению ароматических структур — пиролиз в присутствии водорода, особенно в контакте с катализатором, который может служить гидрирующим агентом. В этом случае ароматические кольца сперва гидрируются, а затем расщепляются. Нагревание алкилароматических углеводородов с водородом, особенно в присутствии катализаторов, часто приводит к образованию незамещенных ароматических углеводородов, которые могут подвергаться затем гидрогенолизу. [c.103]

Если циклопентан и его производные предварительно не изо-меризовать в Св-кольцевую структуру, то при дегидрировании они не образуют ароматических углеводородов [256, 257]. В то время как термодинамические условия при температурах свыше 300° С благоприятны для образования ароматических углеводородов [258], при термической переработке циклогексана ароматики также не образуется. При температуре 550° С получаются очень незначительные количества бензола [259], а при 620° С выход ароматики составляет только 0,4 мольных процента, несмотря на то, что разложению крекингом подвергается до 24% циклогексана [260]. Отчасти алкильные производные циклогек- [c.101]

Моноизопропилдифе-нил — бензол Кольцевые каналы внутренний диаметр 6 мм наружный диаметр 10 мм длина 80 мм 0,294—1,637 25—125 4-8 1—6 [17] [c.422]

Выделение карбамидом твердых ароматических углеводородов из петролатумов туймазинской и татарской нефтей явилось основным моментом при изучении Н. И. Черножуковым и Л. П. Казаковой [279] твердых ароматических углеводородов масляных фракций. Авторами показано, что карбамидом удаляются не только к-парафиновые, но частично и твердые ароматические углеводороды (температура застывания 35—38° С). Кольцевой анализ показал, что в ароматических фракциях, полученных из туймазинской нефти, содержатся в основном (90%) гомологи бензола с 14—21 углеводородными атомами, а ароматические фракции, полученные из смеси татарских нефтей, состоят из 80% дицикли-ческих и 20% трициклических ароматических углеводородов, имеющих боковые цепи с 27—30 атомами углерода. [c.189]

Выделение отдельных групп углеводородов и фракционировку ароматических производили на силикагеле последовательной десорбцией изооктаном и бензолом. Из указанных масел получали таким путем по три ароматические фракции, отличающиеся тем, что первые из них, судя по элементарному составу и кольцевому анализу, представляли собой смесь моно- и бициклических ароматических углеводородов с большим содержанием углерода в боковых цепях (79 —60%) следующие фракции содержали соответственно би-, три-, тетрациклические углеводороды. Эти углеводороды окисляли в тонком слое по методике, предложенной авторами [24]. Устойчивость против окисления определяли количеством образующихся при этом продуктов глубокой окислительной конденсации (асфальтены4-карбены и карбоиды). [c.372]

Рассмотрим экранирование протонов в молекуле бензола. Молекулярные орбитали л-электронов бензольного ядра представляют собой в первом приближении круговой сверхпроводник, по которому под действием внешнего магнитного поля процессируют подвижные электроны. Ток я-электронов течет в плоскости, параллельной плоскости ядра. Сила этого тока зависит от ориентации бензольного ядра относительно силовых линий приложенного магнитного поля наибольшим этот ток будет тогда, когда поле На пересекает плоскость ядра под прямым углом. В том месте, где находятся протоны молекулы бензола, индуцированное магнитное поле добавляется к внешнему полю, т. е. наблюдается парамагнитное экранирование, или дезэкранирование (деэкранирование, разэкрани-рование). В жидкости или в растворе ориентация возникает лишь на мгновение, поскольку тепловое движение непрерывно меняет угол, под которым магнитные силовые линии пересекают плоскость ядра. Однако направление л-электронного тока относительно плоскости бензольного ядра всегда одно и то же, поэтому магнитное поле, индуцированное этим током в месте нахождения протонов, не усредняется тепловым движением до нуля. В общем случае можно полагать, что кольцевой ток индуцируется той же составляющей поля Но, которая перпендикулярна плоскости ядра. [c.69]

Таким образом, атомы водорода, связанные непосредственно с бензольным ядром, попадают в область дезэкранированмя кольцевыми л-электронными токами, поэтому сигналы ядер этих атомов наблюдаются в более слабых полях (7—7,56), чем сигналы ядер водорода при двойной связи С=С (олефино-вых протонов, 4—76). Известны производные бензола, такие как 1,4-полиметиленбензолы и 4,4-полиметилендифенилмета-ны, у которых часть метиленовых групп попадает в область парамагнитного экранирования, часть — в область диамагнитного экранирования, что можно видеть по химическим сдви- [c.69]

Сведения об электроотрицательности можно получить из спектров ЯМР. В отсутствие магнитно-анизотропной группы [22] химический сдвиг протона приблизительно пропорционален электронной плотности вокруг него и,следовательно, электроотрицательности атома или группы, с которыми он связан. Чем выше электроотрицательность атома или группы, тем ниже электронная плотность вокруг связанного с ними протона и тем в большей степени происходит химический сдвиг в слабое поле. Примером использования этой корреляции является наблюдаемое изменение химического сдвига кольцевых протонов в ряду, включающем толуол, этилбензол, изопропилбензол, трет-бутил-бензол (хотя в этих соединениях присутствует магнитно-анизо-тропная группа, ее эффект должен быть постоянен для всего ряда). Найдено, что электронная плотность вокруг кольцевых протонов уменьшается [23] в указанном порядке [24]. Конечно, такой тип корреляции далек от совершенства, поскольку все [c.30]

Еще в XIX столетии было признано, что ароматические соединения [34] сильно отличаются от ненасыщенных алифатических соединений [35], но в течение многих лет химикам не удавалось прийти к взаимно приемлемому удовлетворительному определению ароматического характера [36]. В качественном отношении серьезных разногласий никогда не существовало, и определение сводилось к следующей форме ароматические соединения характеризуются особой устойчивостью и легче вступают в реакции замещения, а не в реакции присоединения. Трудность состояла в том, что такое определение было не слишком ясным и не подходило для пограничных случаев [37]. В 1925 г. Армит и Робинсон [38] установили, что ароматические свойства бензольного ядра связаны с наличием замкнутого кольца электронов, ароматического секстета (ароматические соединения, таким образом, являются своеобразными примерами делокализованной связи), но в то время еще нельзя было определить, обладают ли другие циклы, отличные от бензола, таким электронным кольцом. С развитием магнитных методов исследования, главным образом ядерного магнитного резонанса, появилась возможность экспериментально определять наличие или отсутствие в молекуле замкнутого электронного кольца, и теперь ароматичность можно охарактеризовать как способность удерживать индуцированный кольцевой ток. Соединения, обладающие такой способностью, называют д агро/г-ными. Сегодня это определение является общепринятым, хотя оно не лишено недостатков [39]. Существует несколько методов, позволяющих установить, способно ли соединение удерживать кольцевой ток, но наиболее важный из этих методов основан на химических сдвигах в спектрах ЯМР [40]. Чтобы это понять, необходимо вспомнить следующее как правило, величина химического сдвига протона в ЯМР-спектре зависит от электронной плотности его связи, и чем выше плотность электронного облака, окружающего или частично окружающего протон, тем в более сильное поле смещается его химический сдвиг (т. е. тем меньше величина б). Однако из этого правила имеется несколько исключений, и одно из них касается протонов, расположенных вблизи ароматического цикла. При наложении внешнего магнитного поля (как в спектрометре ЯМР) в ароматических молекулах возникают кольцевые токи л-электронов, которые (при расположении плоскости ароматического [c.63]

Соединения, относящиеся к первой группе (известны [10]-, [14]-, [18]-, [22]-, [ 50]-аннулены), стабильны. Для них характерно сильное дезэкранирование внешних протонов в результате парамагнитных кольцевых токов, тогда как внутренние протоны, наоборот, сильно экранированы и находятся в спектре в области высоких полей. Именно такими свойствами обладают производные бензола и конденсированных ароматических углеводородов. 4п-Аннулены менее устойчивы и характеризуются прямо противоположными эффектами в спектрах ЯМР (известны [12]-, [16]-, [20]-, [24]-анну.пены). Хотя по пр<хггранственыым условиям только для [30]-аннулена достижима ненапряженная плоская конфигурация, уже для [18]-ан-нулеиа реализуется структура, близкая к плоской, что объясняется стремлением к ароматической стабилизации. [c.267]

Бензол имеет циклическое строение. Все атсшь углерода в молекуле бензола имеют гибридизацию т, с. одна -орбиталь и две р-орбитали внешнего электронного уровня гибридизуются, давая три гибридные вр -с итали, располагающиеся в одной плоскости под углом 120° и образующие ст-связи с соседними атомами углерода и с водородом. Таким образом, молекула бензола является плоской. Негибридизованные р-орбитали располагаются перпендикулярно этой плоскости и попарно перекрываются, образуя единое кольцевое шести электронное облако, обладающее высокой устойчивостью и называемое ароматической электронной системой. Все связи между атомами углерода в молекуле бензола одинаковы. Структурную формулу бензола принято изображать следующим образом [c.146]

Большая магнитная анизотропия характерна для галогенов, тройной и двойной связи, карбонильной группы, ароматических колец. Важнейшим источником магнитной анизотропии являются кольцевые токи л-электронов, во щикающие под влиянием внешнего магнитного поля. При этом считают, что л-электронное облако бензола построено в виде двух колец, расположенных по обе стороны плоскости молекулы симметрич- [c.71]

Таким образом, электронное экранирование не одинаково вдоль различных направлений в молекуле, т, е. анизотропно. Оно может приводить либо к экранированию, либо к дезэкранированию ядер, поэтому такие межатомные токи называются парамагнитными или диамагнитными. Диамагнитные токи уменьшают локальное поле, сдвигая сигналы протонов в область слабых полей, парамагнитные, наоборот, увеличивают его, сдвигая сигналы в область сильных полей. Так, сдвиг сигнала протонов ацетилена на 2,96 м.д. в более сильное поле по сравнению с сигналом этилена (6 = 5,84 м.д.) объясняется экранирующим влиянием парамагнитных токов тройной связи. В ароматических молекулах под действием поля возникают диамагнитные кольцевые токн, которые создают в направлении, перпендикулярном плоскости кольца, ослабляющее магнитное поле. В местах расположения ароматических протонов это поле усиливает основное, оказывая значительное дезэкранирующее влияние. Эффект кольцевых токов объясняет смещение сигнала протонов бензола (6 = 7,27 м.д.) на 1,43 м.д. в более слабое поле по срав-. нению с сигналом протонов этилена. [c.89]

Рис. 97. Кольцевые токн в молекуле бензола н ацетилена.

Результаты рситгепоструктурного анализа кристаллического бензола согласуются с этими требованиями. Все длины связей углерод — углерод в молекуле бензола одинаковы (1,39 А). Такая длина является средней между значениями длин чисто простой (—1,54 А) и чисто двойной ( 1,34 А) связей. Все атомы углерода и водорода кольцевой молекулы лежат в одной плоскости. Атомы углерода находятся в углах правильного шестиугольника, угл1,1 ме кду связями С—С равны 120°. Углы между связями С—С и С—Н такж о равны 120 . И наконец, все расстояния С—Н в молекуле бензола равны 1,09 А. Все эти данные суммированы в структуре, которую мы приводим ниже. [c.561]

Чем же объясняется необычный химический сдвиг протонов молекулы бензола Когда л-электронная система молекулы бензола подвергается действию прилагаемого магнитного поля Н , в ней возбуждается поток я-электронов вдоль кольца, называемый кольцевым током. Этот кольцевой ток в свою очередь возбуждает аксиальное магнитное поле, усиливающее поле Яц снаружи кольца, в районе атомов водорода, и направленное против него внутри кольца. Результирующий эффект таков, что протоны молекулы бензола дезэкранируются и вступают в резонанс при более низких значениях Я , т. е. в области более слабого поля (рис. 15-5). [c.583]

Оказывается, кольцевой ток такого направления и силы возникает только в молекулах ароматических соединений поэтому его наличие, на которое указывают необычные значения химических сдвигов, является самым распространенным экспериментальным критерием ароматичности. Спектры ЯМР бензола (ароматического углеводорода), фурана (ароматического гетероциклического соединения) и циклооктатетраена (неароматического анну-лена) иллюстрируют это явление (рис. 15-6). [c.583]

Кольцевой ток. Движение я-электронов по замкнутому контуру. Кольцевой ток генерирует магнитное поле, которое может влиять па резоианспую частоту электронов. Обычно кольцевой ток сдвигает сигналы протонов ароматических соединений (например, производных бензола) в область слабого ноля (на спектре влево) от того места, где они должны были бы находиться ири отсутствии кольцевого тока (рис. 15-5 и 15-5). Наличие кольцевого тока — признак ароматичности соединения. [c.586]

Тот факт, что по Клемменсену восстанавливаются кетоны, но не карбоновые кислоты, можно использовать для конденсации новой кольцевой системы с бензольным ядром. Мы уже упомянули все реакции, которые для этого необходимы все, что остается сделать, это начать с ацилирования циклическим аигидридом, а не ациклическим. Приведенная ниже последовательность реакций демонстрирует превращение бензола в нафталин. Последней стадией цепи превращений является каталитическое дегидрирование, с помощью которого производится ароматизация шестичленного алициклического кольца. Каталитическому дегидрированию способствует выведение водорода [c.609]

Спектры ЯМР ряда простых производных бензола представлены на рпс. 10-8. Чтобы вам легче было заметить влияние кольцевого тока на химический сдтшг, первыми приведены четыре спектра неароматических соединений [c.641]

В бензольном кольце имеется большая замкнутая петля из л-электронов. Когда бензольное кольцо находится в магнитном поле, циркуляция электронов (она получила специальное пазвапие — кольцевой ток) по всей л-системе вызывает сильное индуцированное поле, которое складывается с Яо в той области, где находятся протоны, связанные с кольцом (см. рис. 15-5, т. 1). Следовательно, сигналы протонов бензольных колец оказываются существенно сдвинутыми в слабое поле к б 7 м. д. (76). Эффект кольцевого тока свойствен не только бензолу, но проявляется и в спектрах ЯМР других бензоидных молекул, например в спектрах нафталина и пиридина (азотного аналога бензола) (рис. 29-7) . [c.544]

Особый случай, о котором мы уже упоминали, встречается при изучении протонного резонанса бензола. В этом разделе будет показано, что уменьшение экранирования ароматических протонов по сравнению с олефиновыми протонами вызвано циркуляцией электронов, которая охватывает всю молекулу. В рамках простой модели можно представить ароматическую молекулу как виток с током, в котором л-электроны свободно двигаются по кругу, образованному о-остовом. Если поместить это соединение в магнитное поле Во, то возникает диамагнитный кольцевой ток. Вторичное поле, создаваемое этим током, можно аппроксимировать полем диполя, направленного противоположно Во и расположенного в центре кольца (рис. IV. 10). В результате протоны, лежаш,ие в плоскости молекулы и вне кольца, дезэкранируются. Напротив, экранирование протонов над и под плоскостью кольца сильно возрастает. [c.93]

Задача IV. 3. Рассчитайте эффект кольцевого тока Аа (относительно бензола) для протонов Н4 и Нд в фбнантрене, использовав уравнение (IV. 5). [c.95]

Вместе с бензолом эти соединения составляют группу ан-нуленов с 4/г + 2 я-электронами (п = 0, 1, 2,. ..), которые в соответствии с известным правилом Хюккеля обладают аро матическим характером. Поэтому делокализацию я-электронов в цикле в основном состоянии этих систем можно установить с помощью спектроскопии ЯМР по эффекту кольцевого тока. Элвидж и Джекман предложили использовать наличие такого эффекта как качественный критерий ароматичности. Такие молекулы называют диатропными. [c.96]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология