Ароматические соединения с конденсированными ядрами

Группа нафталина

Молекула нафталина состоит из двух бензольных колец, сконденсированных между собой. Нафталин имеет следующее

строение:

Изучение строения нафталина современными методами исследования показало, что в нафталине, так же как и в бензоле, нет обычных простых и двойных связей. Связи между углеродными атомами в молекуле нафталина в значительной мере выравнены, что и обусловливает специфический ароматический характер нафталинового ядра.

Номенклатура и изомерия. В отличие от бензола каждое монозамещенное производное нафталина может существовать в виде двух изомеров, так как в молекуле нафталина не все атомы углерода равнозначны — имеются два. углеродных атома, принадлежащих обоим бензольным кольцам, а остальные атомы углерода либо непосредственно связаны с этими атомами углерода, либо удалены от них на один углеродный атом. Поэтому возможные изомеры монозамещенных производных нафталина обозначают греческими буквами а или в зависимости от того, при каком углеродном атоме нафталина стоит заместитель:

об

Если имеется не один заместитель, а несколько, то углеродные атомы нафталина обычно нумеруются в следующем порядке:

Положения 1, 4, 5, 8 — равнозначны и соответствуют -положениям, так же как равнозначны положения 2, 3, 6, 7, соответствующие р-положениям.

Свойства. Нафталин представляет собой кристаллическое вещество с темп. пл. 80 °С. Нерастворим в воде, хорошо растворим в бензоле, эфире, а также в спирте при нагревании. Легко возгоняется.

По химическим свойствам нафталин очень сходен с бензолом.

Реакции замещения. Аналогично бензолу нафталин образует производные: галоидзамещенные, нитропроизводные, сульфокйслоты и др.:

В нафталине легче замещаются атомы водорода, находящиеся в -положении; -изомеры в ряде случаев получаются в иных условиях или обходным путем с помощью других производных нафталина.

Сульфогруппа в нафталинсульфокислотах, как и в бензол-сульфокислотах, может быть замещена на гидроксильную группу. При этом образуются нафтолы — вещества, сходные по строению и свойствам с фенолами:

При восстановлении нитронафталинов образуются амино-нафталины, или, как их обычно называют, нафтиламины (от названия радикала нафтила):

Восстановление. При восстановлении -нафталина в зависимости от услрвий восстановления

образуются ди-, тетра- и декагидронафталины:

Тетралин производится в промышленном масштабе. Он обладает высокой растворяющей способностью, особенно по отношению к высыхающим маслам. Хорошо растворяет смолы, воски, жиры, битумы, каучуки, лаковые пленки и др.

Окисление. При окислении концентрированной серной кислотой при нагревании в присутствии сернокислой ртути или при пропускании паров нафталина в смеси с воздухом над катализатором при 450 °С одно ароматическое кольцо нафталина разрывается и образуется фталевая кислота, которая в условиях реакции теряет воду и превращается во фталевый ангидрид:

При окислении -нафтиламина хромовой кислотой образуются нафтохиноны (вещества, аналогичныебензохинонам):

В заключение необходимо отметить, что нафталин и его производные в большинстве случаев вещества более реакционноспособные, чем бензол и его производные.

Способы получения и применение. Нафталин обычно полу чают из нафталинового масла (стр. 215), выделяемого при перегонке каменноугольной смолы. В нафталиновом масле содержится до 10% нафталина. Синтетические способы получения нафталина не имеют практического значения.

Производные нафталина широко применяются в качестве исходных соединений для получения разнообразных красителей, лекарственных соединений, поверхностно-активных веществ и др.

Группа антрацена

Антрацен представляет собой три сконденсированных бензольных кольца:

Антрацен — кристаллическое вещество с темп. пл. 213 °С, нерастворимое в воде, хорошо растворимое в бензоле при нагревании. По химическим свойствам антрацен сходен с нафталином, причем наиболее подвижными являются атомы водорода, находящиеся в положениях 9 и 10 (у-положения).

До 0,5% антрацена содержится в каменноугольной смоле (фракция «антраценовое масло»).

Из производных антрацена наибольшее значение имеют антрахинон и ализарин.

Антрахинон. Производное антрацена, у которого в среднем кольце имеются две карбонильные группы.

Антрахинон может быть получен окислением антрацена азотной кислотой:

Антрахинон — легко возгоняющееся, желтое кристаллическое вещество с темп. пл. 277С. Производные антрахинона — важные исходные вещества для синтеза красителей, в частности ализарина.

Ализарин представляет собой 1,2-диоксиантрахинон:

Ализарин образует кристаллы в виде красных игл с темп.

Легко возгоняется. В воде растворим плохо, хорошо растворим в щелочах.

Он не является непосредственным красителем, а образует с окислами тяжелых металлов (алюминия, хрома, железа) окрашенные соединения — ализариновые лаки, прочно удерживаемые волокном пряжи. Окраски ализарином отличаются очень хорошей устойчивостью к свету и разным механическим воздействиям.

Ализарин до 1869 г. получался из корня растения марены, культивировавшегося в очень больших количествах в Южной Европе.

В настоящее время ализарин получается синтетически из антррхинона следующим путем:

Последнюю, стадию проводят путем сплавления р-антрахинон-сульфокислоты со щелочью и бертолетовой солью в присутствии кислорода воздуха.