Карбидный способ получения бензола по зелинскому

Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ

Получение бензола и его

Мы рассмотрим «классические» методы получения бензола — те, которые описаны в каждом учебнике по химии, и рассмотрим получение из разных классов органических соединений, т.к. цепочки реакций, которые предлагаются в ЕГЭ, подразумевают умение получать бензол «из всего» 🙂

«Классические» реакции

получения бензола

Ароматизация нефти. Точнее, это реакция циклизации гексана. Называется метод «ароматизация нефти», т.к. из нее получают гексан:
С6H14 → C6H6 + 4H2

Обратите внимание на условия реакции — давление, температуру и катализатор. Они означают, что при обычных условиях гексан не вступит в такую реакцию. Алканы вообще довольно нереакционноспособные вещества.

Дегидрирование циклогексана : этот метод хорошо тем, что можно получить не только бензол, но и его гомологи. Для этого надо взять циклогексан с нужным количеством атомов С в боковой цепи

С6H12 → C6H6 + 3H2

Получение гомологов бензола: алкилирование бензола:
реакция проводится в присутствии катализатора — галогенидов алюминия, например, AlCl3:
C6H6 + CH3Cl → C6H5CH3 + HCl

Именная реакция — реакция Зелинского. Получение бензола из ацетилена:
3С2H2 → C6H6

Это основные, «классические» способы получения бензола и его гомологов, теперь рассмотрим варианты из заданий ЕГЭ

1. Получение бензола из неорганических веществ:

• 1 вариант:
  Исходное вещество — карбид кальция СaC2:
  CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2 — ацетилен
  дальше — реакция Зелинского : 3С2H2 → C6H6 Это самый короткий путь получения.
• 2 вариант:
  Исходное вещество — карбид алюминия Al4C3:

Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3 + 3CH4 — метан
2СH4 (1500 °C) → C2H2 + 3H2

дальше — реакция Зелинского

2. Получение бензола и его гомологов из других неорганических веществ:

1) получение бензола из алканов:

СH4 (1500 °C) → C2H2 (С, 600ºС) → С6H6

2) получение бензола и его гомологов из алкенов:

С2H4 → C2H2 →C6H6

Схема: алкен → дибромалкан → циклоалкан → гомолог бензола

CH2=CH-(CH2)4-CH3 + HBr → CH3-CH( Br )-(CH2)4-CH3
CH3-CH(Br)-(CH2)4-CH3 + Br2 → CH3-CH( Br )-(CH2)4-CH2 Br
CH3-CH( Br )-(CH2)4-CH2 Br + Zn → C6H13-СH3 — метилциклогексан + ZnBr2
C6H13-СH3 → С6H5-CH3 + 4H2

Источник

Бензол и его гомологи

Арены — ароматические углеводороды, содержащие одно или несколько бензольных колец. Бензольное кольцо составляют 6 атомов углерода, между которыми чередуются двойные и одинарные связи.

Важно заметить, что двойные связи в молекуле бензола не фиксированы, а постоянно перемещаются по кругу.

Арены также называют ароматическими углеводородами. Первый член гомологического ряда — бензол — C₆H₆. Общая формула их гомологического ряда — C_nH_2n-6.

Долгое время структурная формула бензола оставалась тайной. Предложенная Кекуле формула с тремя двойными связями не могла объяснить то, что бензол не вступает в реакции присоединения. Как уже было сказано выше, по современным представлениям двойные связи в молекуле бензола постоянно перемещаются, поэтому более верно рисовать их в виде кольца.

За счет чередования двойных связей в молекуле бензола формируется сопряжение. Все атомы углерода находятся в состоянии sp 2 гибридизации. Валентный угол — 120°.

Номенклатура и изомерия аренов

Названия аренов формируются путем добавления названий заместителей к главной цепи — бензольному кольцу: бензол, метилбензол (толуол), этилбензол, пропилбензол и т.д. Заместители, как обычно, перечисляются в алфавитном порядке. Если в бензольном кольце несколько заместителей, то выбирают кратчайший путь между ними.

Для аренов характерна структурная изомерия, связанная с положением заместителей. Например, два заместителя в бензольном кольце могут располагаться в разных положениях.

Название положения заместителей в бензольном кольце формируется на основе их расположения относительно друг друга. Оно обозначается приставками орто-, мета- и пара. Ниже вы найдете мнемонические подсказки для их успешного запоминания 😉

Получение аренов

Арены получают несколькими способами:

Реакция Зелинского (тримеризация ацетилена)

Данная реакция протекает при пропускании ацетилена над активированным углем при t = 400°C. В результате образуется ароматический углеводород — бензол.

В случае, если к ацетилену добавить пропин, то становится возможным получение толуола. Увеличивая долю пропина, в конечном итоге можно добиться образования 1,3,5-триметилбензола.

В ходе таких реакций, протекающих при повышенной температуре и в присутствии катализатора — Cr₂O₃, линейная структура алкана замыкается в цикл, отщепляется водород.

При дегидроциклизации гептана получается толуол.

В результате дегидрирования уже «готовых» циклов — циклоалканов, отщепляются 3 моль водорода, и образуется соответствующий арен, с теми же заместителями, которые были у циклоалкана.

Синтез Дюма заключается в сплавлении солей карбоновых кислот с щелочами. В результате такой реакции возможно образование различных органических веществ, в том числе аренов.

Химические свойства аренов

Арены — ароматические углеводороды, которые содержат бензольное кольцо с сопряженными двойными связями. Эта особенность делает реакции присоединения тяжело протекающими (и тем не менее возможными!)

Запомните, что, в отличие от других непредельных соединений, бензол и его гомологи не обесцвечивают бромную воду и раствор перманганата калия.

При повышенной температуре и наличии катализатора, водород способен разорвать двойные связи в бензольном кольце и превратить арен в циклоалкан.

Реакция бензола с хлором на свету приводит к образованию гексахлорциклогексана, если же использовать только катализатор, то образуется хлорбензол.

Реакции с толуолом протекают иначе: при УФ-свете хлор направляется в радикал метил и замещает атом водорода в нем, при действии катализатора хлор замещает один атом водорода в бензольном кольце (в орто- или пара-положении).

Почему хлор направляется именно в орто- и пара-положения относительно метильной группы? Здесь самое время коснуться темы ориентантов I (орто-, пара-ориентантов) и II порядков (мета-ориентанты).

К ориентантам первого порядка относятся группы: NH₂, OH, OR, CR₃, CHR₂, CH₂R, галогены. К ориентантам второго: NO₂, CN, SO₃H, CCl₃, CHO, COOH, COOR.

Например, ориентант I порядка, гидроксогруппа OH, обеспечивает протекание хлорирования в орто- и пара-положениях. А карбоксильная группа COOH, ориентант II порядка, обуславливает хлорирование в мета-положениях.

Арены вступают в реакции нитрования, протекающие при повышенной температуре и в присутствии серной кислоты, обладающей водоотнимающими свойствами.

Алкилирование аренов осуществляется путем введения алкильного радикала в молекулу бензола. Алкильным радикалом чаще всего выступает алкен или галогеналкан. В подобных реакциях используют катализатор AlCl₃.

В случае если для алкилирования используется алкен, то с молекулой бензола соединяется наименее гидрированный атом углерода алкена, прилежащий к двойной связи. Один атом водорода переходит из бензольного кольца к радикалу.

Арены, как и все органические вещества, сгорают с образованием углекислого газа и воды.

При неполном окислении гомологи бензола способны окисляться до бензойной кислоты (при подкислении раствора серной кислотой). Сам бензол не вступает в реакцию окисления с KMnO₄, не обесцвечивает его раствор.

В реакцию полимеризации способен вступать стирол (винилбензол), в радикале которого содержится двойная связь.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

ИМЕННЫЕ РЕАКЦИИ

Литературные занятия должны быть сосредоточены не только на основательном изучении современных фактических и теоретических знаний в области органической химии, но и на ознакомлении с историческим развитием этой науки.

Этот материал – плод совместной работы (моей и моих учеников). Мои ребята учатся в классе с углубленным изучением химии.

Конечно, каждый школьник, изучающий органическую химию, знает и правило Марковникова, и реакцию Вюрца, и реакцию Кучерова, а иногда и еще несколько других, так называемых именных, или персональных, реакций. А вот то, что таких реакций несколько сотен, что знакомая многим реакция «серебряного зеркала» – это именная реакция, известно немногим.

Мы, начав в 10-м классе изучать углубленный курс химии по учебнику А.И.Артеменко, решили собрать более или менее полные данные об ученых-химиках разных стран – первооткрывателях тех или иных химических превращений (реакций, перегруппировок, идентификационных проб, правил и т. п.). Здесь нами не затрагиваются названия приборов или посуды, которые используются в химических лабораториях (склянка Тищенко, аппарат Киппа и т. д.).

Проведя тщательное изучение доступных нам источников (их список дан в конце статьи), мы предлагаем своеобразный банк именных реакций, с которыми школьник может встретиться как в школьном курсе массовой школы, так и при подготовке к олимпиаде. Именные реакции представлены здесь в алфавитном порядке фамилий их авторов.

Для реакций, которые в школе изучаются или не изучаются, но не являются, на наш взгляд, слишком сложными, мы приводим их уравнения, а для более сложных даем их словесную характеристику.

Отметим при этом, что не все химические превращения получили фамилии своих первооткрывателей. Таким образом, на самом деле именных реакций значительно больше, чем нам это обычно кажется.

Свои исследования мы сопровождаем краткими биографическими данными ученых – авторов именных реакций.

Когда работа приближалась к завершению, мы увидели, что среди наших персонажей много отечественных химиков, и дополнили материал фрагментом генеалогического древа российских химиков, которое показывает преемственность научных химических школ России.

Мы также обращаем внимание читателей на годы, когда были сделаны перечисляемые нами открытия. В тексте курсивом выделены даты открытий реакций, которые можно изучать в обычном школьном курсе.

Будем надеяться, что эта работа будет полезна и учителям, и школьникам.

• Реакция Арбузова (перегруппировка Арбузова, изомеризация Арбузова)

Каталитическая изомеризация эфиров фосфористой кислоты в эфиры алкилфосфиновых кислот (1904).

Арбузов Александр Ерминингельдович (1877–1968), академик (Россия).

Основоположник химии фосфорорганических соединений. Установил строение фосфористой кислоты.

• Правило Бейльштейна

Если оба заместителя в ароматическом кольце принадлежат к одному и тому же типу, то преобладающее направление замещения определяется тем из них, влияние которого сильнее (1866).

• Проба Бейльштейна

Открытие галогенов в органических соединениях путем прокаливания на окисленной медной проволоке (1872). Вещество в смеси с CuO наносят на медную (или платиновую) проволоку и вносят в пламя; образующиеся при этом летучие галогениды меди окрашивают пламя в зеленый или голубовато-зеленый цвет.

Бейльштейн Федор Федорович (Фридрих Конрад) (1838–1906), академик (Россия). Установил правило хлорирования ароматических соединений: на холоду – в кольцо, при нагревании – в боковую цепь (правило Бейльштейна, 1866 г.). Инициатор и составитель многотомного справочника органических соединений («Handbuch der organische Chemie»), издаваемого с 1880 г. по настоящее время.

• Реактив Бенедикта (проба Бенедикта)

[Benedict’s reagent, Benedict’s test]

Обнаружение алифатических альдегидов действием на них водного раствора, содержащего сульфат меди(II) CuSO₄, карбонат натрия Na₂CO₃ и цитрат натрия. При нагревании образуются красные, желтые, зеленые осадки.

Бенедикт Стэнли, биохимик (США).

• Реакция Бородина

Бородин Александр Порфирьевич (1833–1887), профессор (Россия). Разработал способы получения бромзамещенных жирных кислот. Одновременно с Ш.-А.Вюрцем осуществил альдольную конденсацию (1872). Известный композитор.

• Реакция Бутлерова–Лермонтовой–Эльтекова

Получение углеводородов изостроения каталитическим алкилированием низших олефинов алкилгалогенидами (1878).

Бутлеров Александр Михайлович (1828–1886), академик (Россия). Создатель теории химического строения (1861). Предсказал и объяснил изомерию многих органических соединений. Выяснил структуру ряда этиленовых углеводородов и осуществил их полимеризацию. Основатель школы русских химиков. Председатель Отделения химии Русского физико-химического общества (1878–1882).

Лермонтова Юлия Всеволодовна (1847–1919). Первая в России женщина – доктор химии (образование получила за границей). Синтезировала глутаровую кислоту с В.В.Марковниковым (1876).

Эльтеков Александр Павлович (1846–1894), профессор (Россия). Сформулировал правило, в соответствии с которым спирты, имеющие гидроксильную группу у атома углерода при двойной связи, неустойчивы и необратимо изомеризуются в предельные альдегиды или кетоны (1877) – правило Эльтекова (см. ниже).

• Реакция Вагнера (окисление по Вагнеру, перманганатная проба)

Окисление органических соединений, содержащих двойную связь, действием 1–3%-го раствора перманганата калия (1887) в цис-a-гликоли в щелочной среде (считается положительной, если раствор перманганата быстро обесцвечивается в кислой среде или буреет в щелочной и нейтральной):

Вагнер Егор Егорович (1849–1903), профессор (Россия). Открыл камфеновую перегруппировку (перегруппировка Вагнера–Меервейна, 1899 г.).

• Реакция Вёлера

Взаимодействие карбида кальция с водой (1862). Практическое значение реакция приобрела после того, как А.Муассан и Т.Вильсон разработали способ дешевого получения карбида кальция в электропечи в результате сплавления кокса и извести (1892).

Вёлер Фридрих (1800–1882), профессор (Германия). Ученик Й.Я.Берцелиуса. Осуществил синтез мочевины при упаривании раствора цианата аммония (1828), что считается первым в истории науки синтезом органического вещества из неорганического.

• Реакция Вильямсона (метод Вильямсона)

Получение простых эфиров из алкилгалогенида и алкоголята натрия (или калия):

Вильямсон (Уильямсон) Александер Уильям (1824–1904), профессор (Великобритания). Основные работы посвящены исследованию реакций этерификации. Впервые синтезировал (1851) смешанные эфиры. Президент Лондонского химического общества (1863, 1865, 1869–1871).

• Реакция Вюрца (реакция Вюртца)

Синтез алканов действием металлического натрия в инертном растворителе на алкилгалогениды (1855):

Вюрц (Вюртц) Шарль-Адольф (1817–1884), академик (Франция). Работал в областях органической и неорганической химии. Синтезировал фенол, метиламин и этиламин.

• Реакция Вюрца–Фиттига (реакция Вюртца–Фиттига )

Получение алкилбензолов из смеси алифатических и ароматических галогенидов действием металлического натрия в инертном растворителе (1864):

Фиттиг Рудольф (1835–1910), профессор (Германия). Ученик Ф.Вёлера. Основные работы посвящены изучению строения и синтезу ароматических углеводородов.

• Реакция Гарриеса

Гарриес Карл Дитрих (1866–1923), профессор (Германия). Основные исследования посвящены химии каучука. Президент Немецкого химического общества (1920–1922).

• Реакция Гаттермана

Получение ароматического альдегида при взаимодействии фенола с хлороводородом и циановодородом в присутствии катализаторов (кислот Льюиса) с последующим гидролизом продукта (1898):

Гаттерман Людвиг (1860–1920), профессор (Германия). Основные работы посвящены синтетической органической химии.

• Правила ориентации Голлемана

1. Ориентанты (заместители) первого рода (CH₃, C₂H₅, галогены, аминогруппа, гидроксил) повышают реакционную способность ароматического ядра и направляют реагенты в орто- и параположения.
2. Ориентанты (заместители) второго рода (нитро- и сульфогруппы, карбоксильная и карбонильная группы) уменьшают реакционную способность ароматического ядра и направляют реагенты в метаположение (1895).

(В настоящее время эти эффекты объясняются на основе электронных представлений: мезомерные и индукционные эффекты, 1920 г.).

• Реакция Гофмана

Получение алифатических аминов из алкилгалогенидов:

и так далее до образования третичного амина (CH₃)₃N.

Гофман Август Вильгельм (1818–1892 ), профессор (Германия). Основные научные исследования посвящены ароматическим соединениям, в частности красителям. Выделил (1841) из каменноугольной смолы анилин и хинолин. Наблюдал (1845) полимеризацию стирола. Открыл (1845) толуидины. Предложил (1850) способ синтеза алифатических аминов действием аммиака на галогеналкилы. Основатель и первый президент Немецкого химического общества.

• Реактив Гриньяра

Синтез органических веществ из алкилгалогенидов и магния в эфире. Реакция открыта П.Барбье в 1899 г. и подробно изучена В.Гриньяром в 1900 г.:

Реактив Гриньяра RMgX используется для присоединения по кратным связям

Гриньяр Франсуа-Огюст-Виктор (1871–1935), академик, нобелевский лауреат (Франция). Осуществил первые синтезы органических соединений с помощью магнийорганических соединений, получаемых из алкилгалогенидов и магния в эфире. Установил, что основным реагентом в таких синтезах является алкилмагнийгалогенид, растворенный в эфире (реактив Гриньяра). Основал 23-томное издание «Руководство по органической химии».

• Реакция Густавсона

Получение циклоалканов из дигалогенпроизводных (1887).

Густавсон Гавриил Гавриилович (1843–1908), член-корреспондент Санкт-Петербургской академии наук (Россия). Открыл (1877) непрочные комплексные соединения галогенидов алюминия с различными углеводородами, обладающие каталитическими свойствами (ферменты Густавсона). Предложил (1888) способ получения аллена (с Н.Я.Демьяновым).

О нем были сложены такие строки:

«. И что студенчество к учению готово,
Туда, где юношей умели так увлечь
И Густавсоново увесистое слово,
И Тимирязева порывистая речь. » (Фортунатов. О восьми наставниках. Вестник воспитания, 1917, № 8–9, с. 140–174.)

• Реакция Дильса–Альдера (диеновый синтез)

Присоединение ненасыщенного соединения, кратная связь которого активирована соседней группой (такое соединение имеет название «диенофил»: акролеин, малоновый ангидрид, кротоновый альдегид), к ненасыщенному углеводороду (диену), имеющему сопряженные двойные связи (бутадиен, циклогексадиен, антрацен, фуран) (1928).

Дильс Отто Пауль Герман (1876–1954), профессор, нобелевский лауреат (Германия). Основное направление исследований – структурная органическая химия.

Альдер Курт (1902–1958), профессор, нобелевский лауреат (Германия). Основная область исследований – органический синтез.

• Правило Зайцева

Отщепление галогеноводородных кислот от алкилгалогенидов или воды от спиртов преимущественно происходит так, что с галогеном или гидроксилом уходит водород от наименее гидрогенизованного соседнего атома углерода (1875):

Зайцев Александр Михайлович (1841–1910), член-корреспондент Санкт-Петербургской академии наук (Россия). Ученик А.М.Бутлерова. Разработал цинкорганические методы синтеза спиртов различных классов («зайцевские спирты», 1870–1875 гг.). Создатель крупной школы химиков. Президент Российского физико-химического общества (1905, 1908, 1911).

• Реакция Зелинского–Казанского (метод Зелинского–Казанского)

Тримеризация ацетилена (полимеризация ацетилена) на активированном угле при нагревании (1924):

Зелинский Николай Дмитриевич (1861–1953), академик (Россия). Основные исследования относятся к химии циклических соединений, химии гетероциклов, органическому катализу, химии белка и аминокислот. Открыл явление дегидрогенизационного катализа (1910). Разработал конструкцию противогаза (1916). Создатель школы химиков-органиков.

Казанский Борис Александрович (1891–1973), академик (Россия). Исследования связаны с разработкой основ нефтехимии и каталитического превращения углеводородов. Открыл каталитическую реакцию селективного гидрогенолиза циклопентановых углеводородов (1934 г., совместно с Н.Д.Зелинским и А.Ф.Платэ), реакцию С₆-дегидроциклизации (ароматизации) алканов (1936 г., совместно с А.Ф.Платэ), реакцию С₅-дегидроциклизации (1954 г., совместно с сотрудниками).

• Реакция Зелинского (необратимый катализ, катализ Зелинского)

Каталитическое диспропорционирование циклогексадиена и циклогексена (1911):

Восстановление ароматических нитросоединений (1842 ):

Зинин Николай Николаевич (1812–1880), академик (Россия). Открыл бензидиновую перегруппировку (перегруппировка гидразобензола под действием кислот) (1845). Синтезировал аллиловый спирт. Основатель школы русских химиков. Один из организаторов Русского химического общества и первый его президент (1868–1877).

• Реакция Канниццаро

Окислительно-восстановительное диспропорционирование двух молекул ароматического альдегида в щелочной среде, приводящее к образованию спирта и кислоты (1853):

Станислао Канниццаро (1826–1910), профессор (Италия). Один из основателей атомно-молекулярной теории. Изучая действие гидроксида калия на бензальдегид, получил (1853) бензиловый спирт. Одновременно открыл окислительно-восстановительное диспропорционирование ароматических альдегидов. Предложил систему основных химических понятий, реформировавшую атомно-молекулярные представления. Установил и обосновал правильные атомные веса (массы) многих элементов, в частности металлов.

• Реакция Кирхгофа

Получение глюкозы гидролизом крахмала при его нагревании с катализатором – разбавленной серной кислотой (1811):

Кирхгоф Константин Сигизмундович (Готлиб Сигизмунд Константин) (1764–1833), академик (Россия). Один из основоположников учения о катализе. Заложил основы первых промышленных каталитических процессов.

• Реакция Клемменсена (восстановление по Клемменсену)

Восстановление альдегидов и кетонов в гомологи бензола водородом в момент его выделения (восстановление карбонильной группы до метиленовой) (1913):

Получение ароматических оксикислот карбоксилированием фенолятов щелочных металлов (1860):

• Реакция Кольбе (электрохимическая)

[Kolbe electrolytic reaction]

Получение алканов с четным числом атомов углерода электролизом растворов солей щелочных металлов и карбоновых кислот с неразветвленной углеродной цепью (1849):

Кольбе Адольф Вильгельм Герман (1818–1884), профессор (Германия). Получил уксусную кислоту из элементов (1845). Открыл общий метод получения карбоновых кислот из спиртов через нитрилы (1847 г., совместно с Э.Франклендом). Синтезировал муравьиную (1861) и салициловую (1860) кислоты.

• Реакция Коновалова

Получение нитроалканов (1888):

Коновалов Михаил Иванович (1858–1906), профессор (Россия). Основные работы посвящены изучению действия азотной кислоты на органические соединения. Открыл (1888) нитрующее действие слабого раствора азотной кислоты на алканы, циклоалканы и жирно-ароматические углеводороды. Своей реакцией он, по словам Н.Д.Зелинского, «оживил химических мертвецов» (алканы).

• Реакция Кучерова (гидратация по Кучерову)

Каталитическая гидратация ацетиленовых углеводородов с образованием карбонилсодержащих соединений (1881):

Кучеров Михаил Григорьевич (1850–1911), профессор (Россия). Получил дифенил (1873) и некоторые его производные. Исследовал гидратацию ацетиленовых углеводородов и изучил механизм этой реакции.

• Реакция Лебедева

Получение бутадиена пиролизом этанола (1926):

Лебедев Сергей Васильевич (1874–1934), академик (Россия). Исследовал кинетику и механизм термической полимеризации диеновых углеводородов ряда дивинила и аллена (1908–1913). Впервые получил (1910) образец синтетического бутадиенового каучука. Разработал (1926–1928) одностадийный способ получения бутадиена из этанола.

• Реакция Львова–Шешукова

Хлорирование олефинов в a-положение к двойной связи, сопровождающееся аллильным сдвигом двойной связи (1883):

Львов Михаил Дмитриевич (1848–1899), профессор (Россия). Ученик А.М.Бутлерова. Основные работы посвящены выявлению эмпирических закономерностей в связи с развитием теории химического строения.

• Правило Марковникова

В случае присоединения водородсодержащих соединений (протонных кислот или воды) к несимметричному алкену атом водорода преимущественно присоединяется к наиболее гидрогенизованному атому углерода, стоящему при двойной связи (1869):

Марковников Владимир Васильевич (1837–1904), профессор (Россия). Выдвинул учение о взаимном влиянии атомов в молекуле, являющееся основой теории химического строения. Сформулировал правила о направлении реакций замещения, отщепления и присоединения по двойной связи и изомеризации в зависимости от химического строения (правила Марковникова, 1869 г.). Один из основателей Русского химического общества (1868).

• Реакция Настюкова (формалитовая реакция)

Взаимодействие ароматических углеводородов с формальдегидом (определение ароматических углеводородов) в присутствии концентрированной серной кислоты (1904):

Образование красно-коричневой смолы подтверждает наличие бензола и его гомологов. Реакции мешает присутствие непредельных циклических соединений.

Настюков Александр Михайлович (1868–1941), профессор (Россия).

• Правило Несмеянова–Борисова

Электрофильные и радикальные замещения у углеродного атома, связанного двойной углерод-углеродной связью, происходят с сохранением геометрической конфигурации молекулы вещества.

Несмеянов Александр Николаевич (1899–1980), академик (Россия). Исследовал металлорганические соединения. Сформулировал закономерности связи между положением металла в периодической системе элементов и способностью его к образованию органических соединений (1945). Ректор МГУ им. М.В.Ломоносова (1948–1951), президент Академии наук СССР (1951–1961).

• Реакция Раймера–Тимана

Получение ароматических о-оксиальдегидов взаимодействием фенола с хлороформом в растворе щелочи. Реакция приводит к введению альдегидной группы в бензольное кольцо (замещение обычно происходит в ортоположение):

Раймер Карл (1856–1921), немецкий химик-технолог.

Тиман Фердинанд (1848–1899), немецкий химик.

• Реакция Розенмунда

Получение ароматических альдегидов из хлорангидридов кислот в среде бензола, толуола и других ароматических углеводородов:

Реакция открыта М.М.Зайцевым в 1872 г. и подробно изучена К.В.Розенмундом в 1918 г.

Розенмунд Карл (1884–1965), химик-органик (Германия).

• Реакция Сабатье–Сандерана

Жидкофазное гидрирование этилена до этана в присутствии мелкораздробленного никеля как катализатора (1899):

Сабатье Поль (1854–1941), академик, нобелевский лауреат (Франция). Провел каталитическое гидрирование алкенов, а также алкинов и ароматических углеводородов (1899). Синтезировал метан из монооксида углерода и водорода (1902).

• Реакция Савича

Получение алкинов из дигалогенпроизводных алканов (1861):

Качественное открытие фруктозы (1887) (кетозы при нагревании с резорцином и соляной кислотой дают вишнево-красное окрашивание; альдозы в этих же условиях взаимодействуют медленнее и дают бледно-розовую окраску):

(Можно использовать раствор, состоящий из 0,05 г резорцина в 50 мл воды и нескольких капель концентрированной соляной кислоты плотностью 1,19 г/мл.)

Селиванов Ф.Ф., профессор (Россия).

• Реакция Тищенко

Диспропорционирование альдегида – получение сложного эфира из альдегида – в присутствии алкоголята алюминия (1906):

Тищенко Вячеслав Евгеньевич (1861–1941), академик (Россия). Основная область работ – органическая химия и лесохимия. Изучал (1890) состав нефти и отдельных нефтяных фракций. Разработал (1899) способ получения алкоголятов алюминия. Открыл (1906) реакцию сложноэфирной конденсации, или диспропорционирования альдегидов, с образованием сложных эфиров под действием алкоголятов алюминия. Предложил новый тип склянок для промывания и осушки газов (склянки Тищенко). Участвовал в изучении кольских апатитов. Под его руководством разработаны способы получения многих химически чистых реактивов.

• Проба Толленса (реакция «серебряного зеркала»)

Взаимодействие формальдегида с аммиачным раствором оксида серебра (реактив Толленса):

Толленс Бернгард Христиан Готфрид (1841–1918), профессор (Германия). Основные исследования посвящены органической химии и биохимии. Реактив предложен Толленсом в 1881 г. Создал методику определения углеводов.

• Реакция Ульмана

Получение высших ароматических гомологов из арилгалогенидов действием порошкообразной меди:

Ульман Фриц (1875–1939), профессор (Швейцария, Германия).

• Реакция Фаворского

Конденсация карбонильных соединений с алкинами с образованием ацетиленовых спиртов:

Фаворский Алексей Евграфович (1860–1945), академик (Россия). Один из основателей химии ацетиленовых соединений. Открыл (1887) изомеризацию ацетиленовых углеводородов под влиянием спиртового раствора щелочей (ацетилен-алленовая перегруппировка), которая стала общим методом синтеза ацетиленовых и диеновых углеводородов. Сформулировал закономерности протекания этих процессов (правило Фаворского). Обнаружил изомерию нового вида – a -галогенкетонов в карбоновые кислоты, положившую начало синтезам кислот акрилового ряда. Известно несколько реакций, носящих его фамилию.

• Синтез Фишера–Тропша

Получение алканов при каталитическом гидрировании (взаимодействие с водородом) монооксида углерода под давлением (1923).

Фишер Франц (1877–1947), профессор (Германия).

Основные исследования – синтезы органических соединений на основе СО и Н₂. Указал (1926) на возможность использования открытой им реакции для получения жидкого моторного топлива. Разработал (1925–1935) технологию производства синтетического бензина (процесс Фишера–Тропша).

Тропш Ганс (1899–1935), химик-технолог (Германия). Усовершенствовал (1928–1935) каталитические системы, технологические схемы и аппараты синтеза жидких углеводородов, применявшихся для моторных смазок.

• Реакция Фокина

Гидрогенизация жиров (1902):

Фокин Сергей Алексеевич (1865–1917), химик-органик и технолог (Россия). Основное направление исследований – каталитическое гидрирование непредельных органических соединений, особенно жиров. Впервые установил (1906), что платиновая чернь является хорошим катализатором гидрогенизации этиленовой связи: реакция протекает быстро при комнатной температуре. Разработал (1908) метод определения «водородного числа» непредельных соединений, в частности жиров, заложив основу для изучения кинетики каталитического гидрирования. Изучал (с 1902 г.) гидрогенизацию жиров в присутствии никелевого катализатора.

• Реакция Фриделя–Крафтса

Алкилирование или ацилирование ароматических соединений соответственно алкил- или ацилгалогенидами (получение гомологов бензола) в присутствии безводного катализатора (AlCl₃, BF₃, ZnCl₂ и др.) (1877):

Фридель Шарль (1832–1899), академик (Франция). Работал в области каталитического органического синтеза. Синтезировал молочную кислоту (1861), глицерин (1873). Установил четырехвалентность кремния и титана. Искусственным путем получил кварц и топаз.

Крафтс Джеймс Мейсон (1839–1917), академик (США). Основные работы – в области органической химии. Совместно с Ш.Фриделем изучал кремнийорганические соединения. Внес большой вклад в термометрию, исследуя газовые термометры.

• Реакция Чугаева (ксантогеновая реакция)

Превращение спиртов в алкены термическим разложением ксантогеновых эфиров, получаемых из этих спиртов (1902).

Чугаев Лев Александрович (1873–1922), профессор (Россия). Всемирное признание получили его работы в области комплексных соединений. Исследовал биологическую и оптическую активность органических соединений. Создатель школы химиков, изучавших комплексные соединения.

• Крекинг по Шухову

Высокотемпературная переработка нефтяного сырья для получения продуктов меньшей молекулярной массы – расщепление углеводородов нефти (1891).

Шухов Владимир Григорьевич (1853–1939), инженер, изобретатель, почетный академик (Россия). Произвел расчеты первого в России нефтепровода (1878), создал конструкции аппаратов дробной дистилляции нефти (1888), ввел в технологию переработки нефти использование давления (1891). Участвовал в проектировании уникальных башен, мостов, перекрытий
и т. п.

• Правило Эльтекова (перегруппировка Эльтекова)

Соединения, в которых гидроксильная группа находится при углеродном атоме, образующем углерод-углеродную кратную связь (енолы), неустойчивы и изомеризуются в соответствующие карбонильные соединения – альдегиды или кетоны (1877):

Эльтеков Александр Павлович (см. выше).

• Реакция Юрьева

Юрьев Юрий Константинович (1896–1965), профессор (Россия). Основные работы посвящены химии гетероциклических соединений. Установил способность любых 5-членных гетероциклов обменивать свой гетероатом (N, O, S, Se, Si) путем взаимного обмена в ряду: NR > O > S > Se > SiR₂ (1940–1946).

Разумеется, этим перечнем не исчерпываются все именные реакции. Мы не охарактеризовали еще многие другие реакции, которые подробно изучают уже в высшей школе.

Даже простой перечень рассмотренных нами именных реакций свидетельствует о том, что обычный школьник знает (может знать) не так уж и мало из курса органической химии. Еще раз с удовольствием отмечаем, что из тех химических реакций, которые изучаются в базовом курсе основной и средней школы, значительное число реакций впервые осуществлено российскими химиками – нашими соотечественниками.

Для тех, кто заинтересовался историей химии, прослеживающейся в именных реакциях, мы приводим список использованной литературы. Наша работа завершается генеалогическим древом упоминаемых в этой статье российских химиков. В связи с этим напомним слова профессора Ю.Н.Кукушкина: «Историческая поступь науки складывается из шагов, которые делаются многими учеными».

И с п о л ь з о в а н н а я л и т е р а т у р а

Артеменко А.И. Органическая химия. М., 1994, 560 с.
Годмен А. Иллюстрированный химический словарь. М., 1988, 270 с.
Кобазев И.А. Лабораторно-практические занятия по органической химии. М., 1958, 188 с.
Краткий справочник школьника. 5–11 классы. Авт.-сост. В.В.Еремин и др. М., 1997, 624 с.
Кузьменко Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А. Начала химии. М., 1997, т. 2, 384 с.
Лозовой А.С. Реакция Арбузова. М., 1987, 31 с.
Павлов Б.А. Органическая химия. М., 1943, 501 с.
Писаренко А.Н., Хавин З.Х. Курс органической химии. М., 1985, 527 с.
Потапов В.М., Чертков И.Н. Строение и свойства органических веществ. М., 1972, 208 с.
Реутов О.А. Теоретические основы органической химии. М., 1964, 700 с.
Сайкс П. Механизмы реакций в органической химии. М., 1991, 447 с.
Слета Л.А. Химия. Справочник. Харьков, 1997, 495 с.
Физер Л., Физер М. Органическая химия. Углубленный курс. М., 1969, т. 1, 688 с.
Шадыро О.И. Гомологические ряды изменчивости в биологии и химии. М., 1987, 72 с.
Эппликвист Д., Де Пюи Ч., Райнхарт К. Введение в органическую химию. М., 1985, 381 с.
Янклович А.И. Химия. В помощь выпускнику школы и абитуриенту. СПб., 1999, 256 с.
Chemistry. A textbook for higher secondary school. Classes XI–XII. New Delhi, 1977, 285 p.
Kundra S.K. A textbook of school science. Class X. Delhi, 1990, 540 p.
Волков В.А., Вонский Е.В., Кузнецова Г.И. Выдающиеся химики мира. М.: Высш. шк., 1991, 656 с.
Химический энциклопедический словарь. М.: Сов. энциклопедия, 1983, 791 с.
Вацуро К.В., Мищенко Г.Л. Именные реакции в органической химии. М.: Химия, 1976.
Серрей А. Справочник по органическим реакциям. Пер. с англ. М.: Госхимиздат, 1962.

Юрий Вороной, Наталья Звездина,
Татьяна Павлова, Зиннур Саитов,
С.В.Телешов, Айдар Фатхуллин,
Борис Харитонцев,
средняя школа № 13 (г. Тобольск)

Источник