Arenele

Reacţia de substituţie

Arenele

1)Reacţia de adiţie

Uşurinţa cu care arenele participă la reacţii de substituţie constituie particularitatea esenţială a caracterului aromatic.

De exemplu:  

• substituenţi de ordinul I (orientează noul substituent în poziţiile  orto- şi para-; ei măresc reactivitatea inelului).De exemplu:

substituenţi de ordinul II (orientează noul substituent în poziţia meta-;  micşorează reactivitatea inelului). De exemplu:

4)Oxidare

2)Reacţia de ardere

3)Clorurare în prezenţa luminii

Arenele sunt hidrocarburi care conțin în molecula lor unul sau mai multe cicluri de 6 atomi de carbon. Atunci când molecula arenelor este formată dintr-un singur ciclu se numesc arene mononucleare, iar atunci când molecula cuprinde două sau mai multe cicluri se numesc arene polinucleare sau policiclice.

Piroliza

Piroliza substanţelor organice este una dintre cele mai importante căi de obţinere a arenelor avînd drept materie primă lemnul dar mai mult cărbunele. Distilarea uscată a cărbunilor cuprinde procese complexe care au loc la temperaturi de 500-1200 °C, la vid, obţinîndu-se următoarele fracţiuni:

• fracţiunea gazoasă formată din hidrogen, oxid şi bioxid de carbon, amoniac, hidrogen sulfurat dar şi unele hidrocarburi gazoase
• fracţiunea lichidă: ape amoniacale şi gudroane, cu un conţinut diferit de hidrocarburi, dar şi combinaţii organice cu oxigen şi azot.
• fracţiunea solidă formată numai din cocs.

Arene polinucleare

După temperatura la care are loc acest proces de piroliză se pot deosebi:

• distilare la temperatură joasă 500 °C-600 °C numită si distilare primară sau semicarbonizare care urmăreşte obţinerea distilatelor necesare ca materii prime în industria chimică. Ea se aplică la huilă, cărbune brun, turbă în cuptoare de distilare.
• o distilare la temperatură medie 600 °C-700 °C (cocsificare la temperatură medie)
• distilare la temperatură înaltă 900 °C-1200 °C (cocsificare prin care se obţine cocsul metalurgic).

În urma diferitelor procese rezultă un ulei de absorbţie saturat cu hidrocarburi; acesta este încălzit la 135-140 °C iar apoi distilat cu abur supraîncălzit într-o coloană de distilare. Produsul de distilare pînă la 140 °C –format din benzen, toluen, xilen-reprezintă benzenul brut. Amestecul cu puncte de fierbere peste 140 °C (naftalină, compusi aromatici cu sulf azot oxigen) formează un bun amestec dizolvant cunoscut sub denumirea de solvent nafta.

Gudroanele de cărbune

Sunt o altă importantă sursă de materie primă pentru industria chimică; ele se prezintă ca un lichid uleios, brun negru, foarte vîscos, cu un miros caracteristic, neplăcut şi pătrunzător. Gudroanele sunt formate din numeroase substanţe organice care pot fi grupaţi astfel :

• Componentele acide sunt reprezentate de acid acetic, fenol, cresol.
• Componentele bazice sunt formate din diferiţi compuşi cu azot: anilină, toluidină, piridină.
• Componentele neutre sunt reprezentate prin hidrocarburi (alcani(pentan, hexan, heptan), alchene(pentenă, octenă) hidrocarburi aromatice (benzen, toluen, xilen, antracen, naftalină)), şi derivaţi cu sulf (sulfura de carbon CS2 şi tiofen).

Clasificare

Cel mai simplu reprezentant al alchenelor este benzenul.Derivatii lui se formeaza in urma ramificari catenei laterale.

Distilarea petrolului

Denumire

Arene mononucleare

La denumirea derivaţilor mai complicaţi ai benzenului se ţine cont de următorul fapt. Din posibilile ordine ale denumirilor se alege acel pentru care suma cifrelor numerelor substituienţilor va fi cea mai mică. De exemplu: pentru dimetilbenzen se va da denumirea 1,4-dimetil-2-etilbenzen (suma cifrelor e egală cu 7) şi nu 1,4-dimetil-6-etilbenzen (suma cifrelor e egală cu  11).

Este o altă sursă de obţinere, apăruta datorită faptului că procentul de benzen şi xileni furnizate prin cele 2 metode anterioare nu mai sunt suficiente.Datorită faptului că procentul de arene din ţiţeiul brut este mic, acest tip de hidrocarbură este supus unui proces de reformare (cracare), in prezenţa unui catalizator, de regulă platina de unde denumirea procedeului de platformare (sau platforming). Reacţiile care au loc în cursul procesului sunt de ciclizare, urmată de dehidrogenare, ambele catalizate de platină. Cicloalcanii cu inel de 6 atomi de carbon suferă direct o ciclizare. Dupa procesul de reformare catalitică urmează separarea destul de greoaie la inceputurile istoriei acestei metode. Un proces de separare a fost pus la punct de inginerul român Lazăr Edeleanu (procedeul Edeleanu), în care se foloseşte SO2 drept mediu de separare care la temperaturi scăzute dizolvă numai hidrocarburile aromatice. În prezent drept mediu de separare se preferă glicolul.

Primul omolog al benzenului - metilbenzenul, sau toluenul, C6H5-CH3 nu are izomeri de poziţie, la fel ca şi alţi derivaţi monosubstituiţi. Al doilea omolog C8H10 se găseşte în patru forme izomere: etilbenzen şi trei forme ale dimetilbenzenului sau xilenului (orto-, meta-, para-  xilen sau 1,2- ,1,3- şi 1,4-dimetilbenzen):

Dehidrogenarea catalitică

Prin procedeul de reformare catalitică se pot obţine hidrocarburi cu cifră octanică mare.

Este unul dintre cele mai moderne metode de obţinere a hidrocarburilor aromatice el purtînd şi denumirea de reformare catalitică. În urma procesului se obţin benzinele de reformare formate dintr-un amestec de hidrocarburi, ele fiind utilizate pentru motoare (avînd o cifra octanică ridicată) sau pentru obţinerea hidrocarburilor aromatice.

Reacţia de alchilare Friedel Crafts

• Reacţie de tip substituţie electrofilică la nucleu aromatic. Reacţia are loc în prezenţa AlCl3 anhidră.
• Este una dintre cele mai importante metode de sinteză a hidrocarburilor aromatice substituite. Dacă se folosesc procente diferite de reactanţi se pot obţine dietilbenzen trietilbenzen.Metoda Friedel-Crafts se poate aplica la diferite hidrocarburi aromatice mono- şi polinucleare.De obicei această reacţie se utilizează pentru introducerea catenei laterale pe nucleul aromatic (alchilarea nucleului aromatic).