邻二甲苯硫化时硫基(——SO3H)主要进入4位而不是三位为什么?
邻二甲苯磺化时,磺酸基SO3H主要进入4位而不是三位,这是因为:
邻二甲苯因为有两个甲基,因此苯环上所有碳都没有定位作用了,3位和4位,都可以上,但3位靠近甲基,有一定位阻,因此上到4位的磺酸基占大多数。
两种办法:
1、直接溴化邻二甲苯:
参考文献:
Russian Journal of Organic Chemistry, 41(11), 1631-16362005
Bulletin of the Chemical Society of Japan, 75(2), 339-3452002
此种办法,如果是小量,可以考虑用硅胶柱分离,如果是大量,只能用精馏的办法。
2、先在对位加上磺酸基,再溴化,然后再在H2SO4中去掉-SO3H
Aceanthrene derivatives related to cholanthrene. Fieser, Louis F.Hershberg, E. B.Journal of the American Chemical Society (1937), 59 394-8.
气味方面,苯常温下是甜味,有芳香气味,甲苯有苯样气味,二甲苯有强烈刺激性。溶解度方面,苯难溶于水,甲苯极微溶于水;二甲苯易流动,能与无水乙醇、乙醚和其他许多有机溶剂混溶。
2、化学性质不同
苯参加的化学反应大致有3种:取代反应;发生在苯环上的加成反应;一种是普遍的燃烧(氧化反应)(不能使酸性高锰酸钾褪色)。
而甲苯的化学性质较为活泼,可进行氧化、磺化、硝化和歧化反应,以及侧链氯化反应,甲苯能被氧化成苯甲酸。
二甲苯特性
●物态形状和颜色:无色透明液体;
●气味:有强烈芳香味;
●熔点(℃):-45;
●沸点(℃):137-144.42;
●相对密度(水=1):0.860~0.870;
●闪点(℃):23;
●自燃温度(℃):499~530;
●溶解性:不溶于水,可混溶于乙醇、乙醚、氯仿、芳香烃和脂肪烃等多数有机溶
二甲苯特性
二甲苯用途:主作为化学原料使用时,可将各异构体预先分离。混合物主要用作油漆、涂料的溶剂和航空汽油添加剂。有机合成原料,用作油漆、树脂的溶剂和稀释剂,高级印刷油配料,双氧水、农药溶剂等行业,用作树脂、涂料、油墨、清洁剂和农药的溶剂、苯酐、杀虫剂、药物、如维生素等涂料的组成部分,还用来制造染料、塑料和药物。对二甲苯用于合成对苯二甲酸,其是聚酯纤维和工程塑料(PBT)的原料。邻二甲苯是生产苯酐的主要原料。
甲苯大量用作溶剂和高辛烷值汽油添加剂,也是有机化工的重要原料,但与同时从煤和石油得到的苯和二甲苯相比,目前的产量相对过剩,因此相当数量的甲苯用于脱烷基制苯或岐化制二甲苯。甲苯衍生的一系列中间体,广泛用于染料、医药、农药、火炸药、助剂、香料等精细化学品的生产,也用于合成材料工业。甲苯进行侧链氯化得到的一氯苄、二氯苄和三氯苄,包括它们的衍生物苯甲醇、苯甲醛和苯甲酰氯(一般也从苯甲酸光气化得到),在医药、农药、染料,特别是香料合成中应用广泛。甲苯的环氯化产物是农药、医药、染料的中间体。甲苯氧化得到苯甲酸,是重要的食品防腐剂(主要使用其钠盐),也用作有机合成的中间体。甲苯及苯衍生物经磺化制得的中间体,包括对甲苯磺酸及其钠盐、CLT酸、甲苯-2,4-二磺酸、苯甲醛-2,4-二磺酸、甲苯磺酰氯等,用于洗涤剂添加剂,化肥防结块添加剂、有机颜料、医药、染料的生产。甲苯硝化制得大量的中间体。可衍生得到很多最终产品,其中在聚氨酯制品、染料和有机颜料、橡胶助剂、医药、炸药等方面最为重要。
二甲苯是邻、间、对二甲苯和乙基苯的混合物.混合物主要用作油漆涂料的溶剂和航空汽油添加剂.
1.邻二甲苯主要用于生产邻苯二甲酸酐;杀菌剂灭锈胺、四氯苯肽和除草剂苄嘧磺隆的原料,制造邻甲基苯甲酸;同时也可以用作色谱标准物质和溶剂。
2.间二甲苯用于生产间苯二甲酸、间甲基苯甲酸、间苯二甲腈等;杀菌剂甲霜灵、呋霜灵、苯霜灵、恶霜灵、百菌清,以及杀虫杀螨剂双甲脒、单甲脒、杀虫脒和除草剂克草胺、异丁草胺等的中间体;也可用作分析试剂和精密光学仪器的溶剂和清洗剂。
3.对二甲苯用于生产对苯二甲酸,进而生产对苯二甲酸乙二醇酯、丁二醇酯等聚酯树脂;也用作涂料、染料和农药等的原料
分别取三种试剂少量,分别加入酸性高锰酸钾溶液中,不褪色的是己烷,再取剩下两种试剂少量,分别加入溴水中,褪色的是己烯,剩下的是甲苯.
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结构特点
分子式:C6H6结构式: 结构简式:
注意:苯分子中不存在碳碳单键和碳碳双键
空间构型为平面正六边形,12个原子在同一平面内。苯分子里6个碳原子的键完全相同,是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊共价键(大π键),分子中所有键角均为120°。像苯这种特殊的结构称为苯环结构。苯是最简单的芳香烃。苯分子去掉一个氢以后的结构苯与苯基叫苯基,用Ph表示。因此苯也可表示为PhH。
补充:邻二甲苯无同分异构体,说明苯没有单双键交替结构、
苯的一元取代物只有一种,说明苯具有环状对称结构、
物理性质
苯的沸点为80.1℃,熔点为5.51℃,在常温下是一种无色、味甜、有芳香气味的透明液体,易挥发。苯比水密度低,密度为0.88g/ml,但其分子质量比水重。苯难溶于水,易溶于有机溶剂,苯也是一种良好的有机溶剂。
化学性质
苯参加的化学反应大致有3种:一种是其他基团和苯环上的氢原子之间发生的取代反应;一种是发生在碳原子之间的共价键上的加成反应;一种是苯环的断裂。
一、取代反应
1、卤代反应
苯的卤代反应的通式可以写成:PhH+X2——→PhX+HX
反应过程中,卤素分子在苯和催化剂的共同作用下异裂,X+进攻苯环,X-与催化剂结合。
以溴为例,将液溴与苯混合,溴溶于苯中,形成红褐色液体,不发生反应,当加入铁屑后,在生成的三溴化铁的催化作用下,溴与苯发生反应,混合物呈微沸状,反应放热有红棕色的溴蒸汽产生,冷凝后的气体遇空气出现白雾(HBr)。反应后的混合物倒入冷水中,有红褐色油状液团(溶有溴)沉于水底,用稀碱液(如NaOH溶液)洗涤后生成可溶性盐(NaBr和NaBrO),溴苯比水重且分层,在用干燥剂除水,最后蒸馏得无色液体溴苯。
注意:实验过程中,跟瓶口垂直的玻璃管起导气和冷凝的作用、导管不能伸入水中,因为HBr极易溶于水,发生倒吸。
2、硝化反应
向浓硝酸中加入浓硫酸,待温度为50到60摄氏度时,再加入苯,反应生成硝基苯。其中,浓硫酸既做催化剂。
PhH+HO-NO2-----H2SO4(浓)△---→PhNO2+H2O
硝化反应是一个强烈的放热反应,若加入苯太快,温度急剧上升,而得到副产物,而且温度过高,苯容易挥发。
3、磺化反应
用浓硫酸或者发烟硫酸在较高温度下可以将苯磺化成苯磺酸。
PhH+HO-SO3H------△→PhSO3H+H2O
苯环上引入一个磺酸基后反应能力下降,不易进一步磺化,需要更高的温度才能引入第二、第三个磺酸基。这说明硝基、磺酸基都是钝化基团,即妨碍再次亲电取代进行的基团。
二、加成反应
苯环虽然很稳定,但是在一定条件下也能够发生加成反应。通常经过催化加氢,镍作催化剂,苯可以生成环己烷。但反应极难。
C6H6+3H2------催化剂△----→C6H12
此外由苯生成六氯环己烷(“六六六”剧毒农药)的反应可以在紫外线照射的条件下,由苯和氯气加成而得。
三、氧化反应
1、燃烧
苯和其他的烃一样,都能燃烧。当氧气充足时,产物为二氧化碳和水。但在空气中燃烧时,火焰明亮并有浓黑烟。这是由于苯中碳的质量分数较大。
2C6H6+15O2——→12CO2+6H2O
2、臭氧化反应
苯在特定情况下也可被臭氧氧化,产物是乙二醛。这个反应可以看作是苯的离域电子定域后生成的环状多烯烃发生的臭氧化反应。
在一般条件下,苯不能被强氧化剂(如高锰酸钾、重铬酸钾加硫酸、硝酸等)所氧化。但是高温时(400到450摄氏度)在催化剂(如五氧化二钒、氧化钼)存在下,与空气中的氧反应,苯可以选择性的氧化成顺丁烯二酸酐。这是屈指可数的几种能破坏苯的六元碳环系的反应之一。(马来酸酐是五元杂环。)这是一个强烈的放热反应。