- صف كيمياء المركبات العطرية كما تجلى في تفاعلات البنزين وتولوينيلي التالية: (أ) تفاعلات الاستبدال مع $\text{Cl}_2$ ومع $\text{Br}_2$ في وجود عامل حفاز، $\text{AlCl}_3$ أو $\text{AlBr}_3$، لتكوين هالوجين عطري (هاليد أريل) (ب) النترسة بمزيج من $\text{HNO}_3$ مركز و$\text{H}_2\text{SO}_4$ مركز عند درجة حرارة بين $25\text{ }^{\circ}\text{C}$ و$60\text{ }^{\circ}\text{C}$ (ج) ألكلة فريدل-كرافتس بواسطة $\text{CH}_3\text{Cl}$ و$\text{AlCl}_3$ والحرارة (د) أسيلة فريدل-كرافتس بواسطة $\text{CH}_3\text{COCl}$ و$\text{AlCl}_3$ والحرارة (هـ) الأكسدة الكاملة للسلسلة الجانبية باستخدام $\text{KMnO}_4$ القلوي الساخن ثم حميد مخفف للحصول على حمض البنزويك (و) الهدرجة لحلقة البنزين باستخدام $\text{H}_2$ و$\text{Pt/Ni}$ المحفز والحرارة لتكوين حلقة سيكلوهكسان
- صف آلية الاستبدال الإلكتروفي في المركبات العطرية: (أ) كما تجلى في تكوين نيتروبنزين وبروموبنزين (ب) فيما يتعلق بتأثير اللامركزية (التثبيت العطري) للإلكترونات في المركبات العطرية لتفسير سيطرة الاستبدال على الإضافة
- تنبأ بما إذا كان会发生 الهلجنة في السلسلة الجانبية أو في الحلقة العطرية في المركبات العطرية اعتماداً على ظروف التفاعل
- صف أنه في الاستبدال الإلكتروفي للمركبات العطرية، توجه المستبدلات المختلفة إلى مواقع مختلفة في الحلقة (مقتصر على تأثيرات التوجيه لـ $-\text{NH}_2$، $-\text{OH}$، $-\text{R}$، $-\text{NO}_2$، $-\text{COOH}$ و$-\text{COR}$)
الهيدروكربونات
A-Level الكيمياء · الموضوع 30
7:42
الهيدروكربونات (A2): الأرينات
ماء البروم البرتقالي هو الاختبار الكلاسيكي للرابطة المزدوجة. هزه مع ألكين،ختفي اللون البرتقالي فوراً. الآن هز نفس ماء البروم بالضبط…
سرد باللغة الإنجليزية · ترجمة مدمجة بالإنجليزية + الصينية
30.1
المركبات العطرية
المنهج
المصدر: منهج كامبريدج الدولي
المركبات العطرية هي هيدروكربونات عطرية، مبنية على حلقة البنزين. الحلقة المجهردة للإلكترونات مستقرة وغنية بالإلكترونات، لذا يتفاعل البنزين في الغالب عبر الاستبدال الإلكتروني — مع الحفاظ على الحلقة — بدلاً من الإضافة.
تفاعلات البنزين وثنائي ميثيل البنزين
| التفاعل | الكواشف والشروط | الناتج |
|---|---|---|
| الهلجنة | $\text{Cl}_2$ أو $\text{Br}_2$، مع $\text{AlCl}_3$ أو $\text{AlBr}_3$ كـ عامل حفاز | هالوجين أرين (هاليد أريل) |
| النترتة | $\text{HNO}_3$ مركّز + $\text{H}_2\text{SO}_4$ مركّز، $25$–$60\,°\text{C}$ | نيتروبينزين |
| ألكلة فريدل-كرافتس | $\text{CH}_3\text{Cl}$ + $\text{AlCl}_3$، حرارة | ميثيل بينزين (يضيف مجموعة ألكيل) |
| أسيلة فريدل-كرافتس | $\text{CH}_3\text{COCl}$ + $\text{AlCl}_3$، حرارة | كيتون فينيل (يضيف مجموعة أسيل) |
| أكسدة السلسلة الجانبية | $\text{KMnO}_4$ قاعدي ساخن، ثم حميد مخفف | حمض البنزويك |
| الإهدار | $\text{H}_2$، محفز $\text{Pt/Ni}$، حرارة | حلقي الهكسان |
في أكسدة السلسلة الجانبية، تتحول السلسلة الجانبية بأكملها (مثل $\text{–CH}_3$ في ميثيل بينزين) إلى مجموعة $\text{–COOH}$، مما يعطي حمض البنزويك. وفي الإهدار، تضاف ثلاثة جزيئات من $\text{H}_2$ إلى حلقة بنزين لتكوين حلقة مشبعة من حلقي الهكسان.
الآلية: الاستبدال الإلكتروفيلي
خذ النترتة كمثال. خليط الحمض ينتج الإليكتروفيل $\text{NO}_2^+$. بعد ذلك:
- تُكوّن إلكترونات الحلقة المجهولة رابطة مع الإلكتروفيل، مما يعطي وسطاً غير مستقر.
- يُفقد $\text{H}^+$ من ذلك الكربون، مما يستعيد الحلقة المستقرة.
يفوز الاستبدال بالإضافة لأن التجهيز (استقرار الأروماتيات) للحلقة يبقى محفوظاً. الإضافة ستدمر هذا النظام المستقر، لذلك لا تُفضّل.
سلسلة جانبية أم حلقة؟
حيث يتفاعل الهالوجين يعتمد على الظروف:
- مع عامل حمل هالوجين (مثل $\text{AlCl}_3$) وبدون ضوء UV → استبدال في الحلقة.
- مع ضوء UV وبدون عامل حفاز → استبدال الجذر الحر في السلسلة الجانبية.
التأثيرات التوجيهية
المجموعة الموجودة بالفعل على الحلقة تحدد أين ستذهب المجموعة التالية — تأثيرها التوجيهي:
| المجموعة الموجودة بالفعل | توجه المجموعة الجديدة إلى |
|---|---|
| $\text{–NH}_2$، $\text{–OH}$، $\text{–R}$ | الموضعين 2 و4 |
| $\text{–NO}_2$، $\text{–COOH}$، $\text{–COR}$ | الموضع 3 |
مثال محلول. يتم نترات الميثيل بنزين والنيTROبنزين على حدة. تنبأ أين سيذهب مجموعة $\text{NO}_2$ الجديدة، وأي مركبين يتفاعل بسرعة أكبر. انظر إلى المجموعة الموجودة بالفعل على الحلقة. في الميثيل بنزين، مجموعة $\text{–CH}_3$ هي مجموعة ألكيل: توجه المجموعة الجديدة إلى المواضع 2 و4، وتقوم بـإطلاق الإلكترونات إلى الحلقة، مما يجعلها أكثر جاذبية للإليكتروفيل - لذا نترات الميثيل بنزين أسرع من البنزين. في النيTROبنزين، مجموعة $\text{–NO}_2$ توجه إلى الموضع 3، وتقوم بـسحب الإلكترونات من الحلقة - لذا نترات النيTROبنزين ببطء أكثر من البنزين. المجموعة الموجودة مسبقاً تحكم كلا الموضع والسرعة، وهذان العاملان يسيران دائماً معاً: موجهات 2,4 تُفعّل الحلقة، وموجهات 3 تُثبّطها.
استكشف
مسار استبدال الأرينات
تابع الاستبدال الإلكتروفيلي على البنزين.
استكشف
مختبر تأثيرات التوجيه
صنّف المستبدلات حسب كيفية تأثيرها على حلقة البنزين.
مفردات
تدريب
| English | العربية |
|---|---|
| arene/ˈæren/ | أرين |
| benzene/ˈbenziːn/ | بنزين |
| electrophilic substitution/ɪˌlektrəʊˈfɪlɪk ˌsʌbstɪˈtjuːʃn/ | استبدال كهربوفيلي |
| catalyst/ˈkætəlɪst/ | المحفز |
| halogenoarene/ˈheɪləʊdʒnɔːren/ | هالوجين أرين |
| nitration/naɪˈtreɪʃn/ | نترتة |
| Friedel–Crafts alkylation/ˈfriːdl kræfts ˌælkɪˈleɪʃn/ | ألكلة فريدل-كرافتس |
| Friedel–Crafts acylation/ˈfriːdl kræfts əkɪˈleɪʃn/ | أسيلة فريدل-كرافتس |
| benzoic acid/benˈzəʊɪk ˈæsɪd/ | حمض البنزويك |
| hydrogenation/haɪˈdrɒdʒəneɪʃn/ | إهداء |
| side-chain/saɪd tʃeɪn/ | السلسلة الجانبية |
| benzene ring/ˈbenziːn rɪŋ/ | حلقة البنزين |
| delocalisation/dɪˌlɒkəlaɪˈzeɪʃn/ | التناظر الإلكتروني |
| directing effect/daɪˈrektɪŋ ɪˈfekt/ | التأثير التوجيهي |
30.1
نصائح للامتحان
- يخضع بنزين لـ استبدال إلكتروفيلي، وليس إضافة، لأن الإضافة ستدمر الحلقة المجهولة المستقرة.
- احفظ النترتة (مركّز $\text{HNO}_3$/$\text{H}_2\text{SO}_4$، $50-60\ ^\circ\text{C}$) والإهلالجة (هالوجين + $\text{AlCl}_3$) مع خطوة توليد الإليكتروفيل.
- قارن التفاعل: يقاوم بنزين الإضافة أكثر بكثير من الألكين بسبب التجهيز.
دروس تفاعلية حول هذا الموضوع
ا-working عليه خطوة بخطوة، مع تمارين تحقق فوري.