Для получения хлорбензола (C6H5Cl) из метана (CH4) необходимо пройти через несколько реакций, которые включают в себя превращение простых углеводородов в более сложные ароматические соединения. Вот один из возможных путей:
Конверсия метана в хлорметан (CH3Cl):
Это можно осуществить через реакцию хлорирования метана, известную как радикальное хлорирование. Реакция происходит при нагревании или под действием света (обозначенного как hv):
[
\text{CH}_4 + \text{Cl}_2 \xrightarrow{hv} \text{CH}_3\text{Cl} + \text{HCl}
]
В этой реакции образуется хлорметан и соляная кислота.
Получение бензола (C6H6) из метана:
Прямого метода получения бензола из метана в одной реакции не существует. Однако, можно рассмотреть следующий путь:
Конверсия метана в ацетилен (C2H2) через пиролиз:
[
2\text{CH}_4 \xrightarrow{1500^\circ C} \text{C}_2\text{H}_2 + 3\text{H}_2
]
Превращение ацетилена в бензол через тримеризацию:
[
3\text{C}_2\text{H}_2 \xrightarrow{kat.} \text{C}_6\text{H}_6}
]
Хлорирование бензола для получения хлорбензола (C6H5Cl):
После получения бензола, его можно подвергнуть хлорированию в присутствии катализатора, например, хлорида железа (III) (FeCl3):
[
\text{C}_6\text{H}_6 + \text{Cl}_2 \xrightarrow{FeCl_3} \text{C}_6\text{H}_5\text{Cl} + \text{HCl}
]
Таким образом, окончательная последовательность реакций будет выглядеть следующим образом:
- (\text{CH}_4 + \text{Cl}_2 \xrightarrow{hv} \text{CH}_3\text{Cl} + \text{HCl})
- (\text{CH}_4 \xrightarrow{1500^\circ C} \text{C}_2\text{H}_2 + 3\text{H}_2)
- (3\text{C}_2\text{H}_2 \xrightarrow{kat.} \text{C}_6\text{H}_6)
- (\text{C}_6\text{H}_6 + \text{Cl}_2 \xrightarrow{FeCl_3} \text{C}_6\text{H}_5\text{Cl} + \text{HCl})
Обратите внимание, что это достаточно сложный и многоступенчатый процесс. На практике получение хлорбензола из метана может потребовать других методов и катализаторов.