ARENY= aromatické uhlovodíky

transcript

Zvláštní postavení: planární (rovinné)……………………………………………………………………………………………………………………

Vzorec Benzenu – navrhl 19. st…………………………. Dle počtu benzenových jader:

1) Monocyklické ………………..

2) Polycyklické…………………..

cyklické systémy

s konjugovanými dvojnými vazbami

F.A. Kekulé

(1 jádro)

(více jader)

1) Monocyklické areny

Jen jedno jádro

Benzen

2) Polycyklické areny

…………………………………………………..

……………………………………….

bifenyl1

5´6´

A) Kondenzovaná jádra - přímo na sebe

B) Izolovaná jádra - odděleno vazbou

naftalen

Názvosloví arenů (MONOCYKLICKÉ)

benzen kumentoluen styren

CH CH3CH3

CH CH2

Z triviálních názvů

1,2- dimethylbenzen 1,3- dimethylbenzen 1,4- dimethylbenzeno - xylen m - xylen p - xylen

Názvosloví arenů (MONOCYKLICKÉ)

Názvosloví arenů (polycyklické)

naftalen anthracen

fenanthren

Naftacen

tetracen

Názvosloví arenů: uhl. zbytky(vznikly odtrhnutím jednoho vodíku)

fenyl (od benzenu) benzyl (od toluenu)

monocyklické: ……………. se zvyš. Mr ……….... T varu polycyklické: …................................ některé …………………………. cykly s 4n+2 , kde n = 1, 2, 3,…

Vlastnosti arenů = charakteristická vůně = aroma

(l) i (s)

(s) (nerozp. ve vodě)

karcinogenní

…………………………………Celkový počet -elektronů (včetně volných elektronových párů), účastnících se myšleného posunu, musí být roven ………………..(n je celé kladné číslo nebo nula)

Hückelovo pravidlo:

Vlastnosti arenů = charakteristická vůně = aroma

počet -elektronů ve sloučenině musí být roven číslu 4n+2, tedy matematicky P= 4n+2, kde P je počet -elektronů a n je libovolné celé nezáporné číslo.

1) molekula je ……………….a atomy cyklu leží…………………………….

2) existují alespoň dvě tzv……………………….., to jsou struktury, které lze odvodit myšleným posunem π-elektronů po obvodu cyklu

3) počet π-elektronů musí

vyhovovat……....................., tj. jejich počet je 4n+2, kde n je 0 nebo celé kladné číslo 11

Podmínky aromaticity:cyklická

v jedné rovině

rezonanční struktury

Hűckelovu pravidlu

AROMATICKÝ CHARAKTERAromatický charakter lze očekávat u cyklických či polycyklických molekul, v nichž je umožněna konjugace alternující násobných vazeb.

(popřípadě obsazených nebo neobsazených p-orbitalů

kolmých na rovinu kruhu, rovnoběžných s p-orbitaly

podílejícími se na tvorbě pí vazeb).

Počet elektronů v aromatických systémech je 4n+2,

kde n je přirozené číslo.

AROMATICKÝ CHARAKTER

4=4n+2

4-2 = 4n

n není celé číslo

14=4n+2

14-2 = 4n

12/4 =n

n je celé číslo

6=4n+2

6-2 = 4n

4/4 =n

n je celé číslo

AROMATICKÝ CHARAKTER

ano ne

Vlastnosti - Benzen: planární molekula, hybridizace sp2

planární molekula, hybridizace sp2

-elektrony jsou delokalizované – tj…………………………………………………………..– nestřídají se – a = vazby

Všechny vazby jádra jsou ……………………………… Delokalizace způsobuje vyšší………………………………,

energie snížena o tzv. delokalizační energii (nižší E, tím stabilnější)

Vlastnosti - Benzen:

rozprostřeny rovnoměrně po celé struktuře

stejně dlouhéstálost sloučenin

Překryv orbitalů = dva kruhové oblaky :Nad a pod jsou delokalizované (= rozprostřené) elektrony

Odlišné vlastnosti od nenasycených C

………………………………………………

Vzorec nevystihuje vlastnosti benzenu

= nepodléhají adicím ale substitucím

Zdroje arenů:

A) ……………………… – zpracovává se rektifikací na několik frakcí

B) …………………….. – z ní aromatizace ropy (cyklizací)

Zisk : …………………………

Černouhelný dehet

frakční destilací

Reakce monocyklických arenů 1) elektrofilní substituce1. Fáze – ………………………………………………………….

2. Fáze vytvoření kovalentní vazby – ……………………………………………………………….

3. Fáze – …………………………………………………………

rychlá, s elekrofilním činidlem, vzniká komplex

určuje rychlost celé reakce, vzniká komplex

báze odtrhne H a obnoví se aromatický charakter

1) elektrofilní substitucea) ……………………………

b) ……………………………

c) ……………………………

d) ……………………………

Reakce monocyklických arenů

Halogenace

Nitrace

Sulfonace

Alkylace

Reakce monocyklických arenů1) elektrofilní substituce

a) Halogenace

1) Chlorace (Katalyzováno: halogenidy železitými, hlinitými)

C6H6 + Cl2 C6H5Cl + HCl

2) Bromace (Katalyzováno: halogenidy železitými, hlinitými)

b) Nitrace……………………………………………………………………..

silnější kyselina sírová vnutí proton kyselině dusičné, tato nestabilní molekula odštěpí vodu a zbude NO2

Sírová = protonace kys. dusičné, štěpí se na vodu a …………………………………………….

H2SO4 + HNO3 → HSO4- + H2NO3

+ → HSO4- +H2O + NO2

Směs kyseliny dusičné a sírové

nitrylový kation = NO2+ (nitroniový)

Zavádí se skupina ………………., elektrofilem: SO3

Použití kys. sírové nebo oleum

c) sulfonace

C6H6 + H2SO4 C6H5SO3H + H2O

d) alkylace =……………………………………..

Použití: alkylhalogenidy

Katalyzátor: halogenidy kovů

reakce arenů s acylhalogenidy

1. Třída: do polohy ortho a para + M (+I):

……………………..........

Př) -NH2, -OH, -OR, alkyl, halogen

…………………….elektronovou hustotu na aromatickém jádře

a celkově …………………………….systému pro další substituci.

Mají …………………………........., zvýšení el. hustoty v poloze …………

Vliv substituentů umístěných na benzenovém jádře

ortho a para dirigující

Zvyšují

zvyšují reaktivitu

volný elektronový pár o- a p-

Vliv substituentů umístěných na benzenovém jádře

2. Třída: do polohy meta -M (–I):

……………………………

Př) -NO2, -SO3H,-CHO, -COOH, -CN

Celkově však ………………..reaktivitu systému pro substituci.

meta dirigující

snižují

Probíhá ………………………. (zvýšená teplota a tlak, katalyzátor), Dojde ke …………………………………………..

Benzen cyklohexan

Reakce monocyklických arenů2) adice radikálová

za extrem. podmínekzrušení aromatického charakteru

a) HYDROGENACE b) CHLORACEkatalyzátor Raneyův nikl s UV

Benzen 1,2,3,4,5,6-hexa-

chlorcyklohexan

1) BROMACE CH

CH2 Br

Reakce monocyklických arenůS BOČNÍM ŘETĚZCEM

toluen benzyl-bromid

2) OXIDACECH3

Katalyzátor: KMnO4

toluen kyselina benzoová

3) Oxidace Aromatického jádra:

…………………………………………

Z benzenu je anhydrid kyseliny maleinové

Kat. O2, V2O5

Reakce monocyklických arenů3) oxidace

samostatně se oxiduje obtížně

…………………………………..přednostně

v poloze ………(1, 4, 5, 8)

1) Bromace: bez AlBr3

2) Sulfonace:

A) do polohy = ……………………..

B) do polohy = ……………………..

Reakce polycyklických arenůNAFTALENU

a) Substituce elektrofilní

rychle, vratně

pomalu, nevratně

…………………………………..

Katalyzátor: Pt

Reakce polycyklických arenůNAFTALENU

b) Adice radikálovác) Adice: hydrogenace

Benzen:- bezbarvá ….. se vzduchem ………………........- ve vodě ……………………….- sám rozpouštědlem- …………………….- Pro výrobu: ………………………………….- Výchozí látka pro výrobu ………………………………..- Přidání do benzínu k zlepšení …………………………

Významné areny

(l) výbušná směs

nerozpustný

karcinogenníléčiv, barviv, plast. hmot

polymerů a syntetické pryže

oktanového čísla

Toluen:- průmyslově se vyrábí z ……………………….. - laboratorně se připraví……………………….- sám rozpouštědlem- …………jedovatý než benzen- Účinky …………………………- Pro výrobu: ………………………………….

Významné areny

petroleje.

methylací benzenu

méně

omamné

TNT = trinitrotoluen

Naftalen:- krystalky šupinkovité barvy ……………………….. - podléhá……………………….- odpuzuje živočichy = dříve proti ………………..- Pro výrobu: ………………………………….

Významné areny

bílé

sublimacimolům

barviv

Benzo-a-pyren:- Vícecyklické areny všechny prokázané………………- Ovlivňuje ……………………….

Významné areny

karconogeny.

metabolismus.

Významné areny

Vícecyklické areny = prokázané karcinogeny

Př ) Benzo(a) pyren

ARENY= aromatické uhlovodíky

Documents