Question

В чем состоит влияние гидроксильной группы на бензольное кольцо? Сравните реакции электрофильного замещения у бензола и фенола. Приведите уравнения реакций.​

Answer 1

Ароматического замещения может быть выявлена при изучении первичного кинетического изотопного эффекта (КИЭ) водорода. Известно, что для многих реакций электрофильного замещения изотопный эффект отсутствует. Например, изотопный эффект не наблюдается при нитровании, хлорировании, бромировании и алкилировании по Фриделю-Крафтсу ароматических соединений самой разнообразной структуры. Ацилирование аренов характеризуется чрезвычайно низким КИЭ. С другой стороны, изотопный эффект имеет заметную величину при сульфировании, азосочетании и в некоторых других реакциях.

В ряде реакций КИЭ имеет предсказываемое теорией значение: 7-8 для kH/kD и 17-20 для kH/kT. Если величина изотопного эффекта лежит в указанных интервалах, то заключение о механизме однозначно: скорость реакции определяется переносом протона с образованием линейного переходного состояния, в котором водород расположен симметрично между донорным и акцепторным атомами.

Другая крайняя ситуация, когда kH/kD <1.5 или kH/kT<1.8, обычно указывает на то, что стадия переноса водорода не определяет скорость всей реакции.

Answer 2

Гидроксильная группа (-OH) прикреплена к бензольному кольцу в феноле, и она оказывает значительное влияние на его химические свойства. Вот некоторые основные различия в реакциях электрофильного замещения между бензолом и фенолом:

1. Реакция с нитрирующей смесью: Бензол: Нитрация бензола происходит с использованием смеси концентрированной азотной и серной кислот. В результате образуется нитробензол. Уравнение реакции: C6H6 + HNO3/H2SO4 → C6H5NO2 + H2O Фенол: Фенол легко нитрируется, и реакция происходит с использованием разбавленной нитрировочной смеси. В результате образуется о-нитрофенол. Уравнение реакции: C6H5OH + HNO3/H2SO4 → C6H4(OH)(NO2) + H2O

2. Реакция с ацилирующим агентом: Бензол: Бензол слабо реагирует с ацилирующими агентами, такими как ацильхлориды. Реакция происходит с использованием катализатора, например, алюминиевого хлорида (AlCl3), и образуется ацилбензол. Уравнение реакции: C6H6 + CH3COCl/AlCl3 → C6H5COCH3 + HCl Фенол: Фенол легко реагирует с ацилирующими агентами, и реакция происходит без использования катализатора. Образуется ацилфенол. Уравнение реакции: C6H5OH + CH3COCl → C6H5OCOCH3 + HCl

3. Реакция с бромной водой: Бензол: Бензол не реагирует с бромной водой при обычных условиях. Фенол: Фенол реагирует с бромной водой и образует 2,4,6-трибромфенол. Уравнение реакции: C6H5OH + 3Br2 + 3H2O → C6H2(OH)Br3 + 3HBr

Таким образом, гидроксильная группа в феноле значительно активирует бензольное кольцо и делает его более реакционноспособным по сравнению с обычным бензолом.