Areny - CHE03 PDF

Areny ARENY 1 Areny ARENY = Aromatické uhlovodíky ­ obsahují cyklický systém konjugovaných dvojných vazeb ⟹ ve skutečnosti dochází k delokalizaci π elektron ů = rovnoměrné­ mu rozprostření e­ nad pod rovinou uhlíkatého kruhu ⟹...

Areny ARENY 1 Areny ARENY = Aromatické uhlovodíky ­ obsahují cyklický systém konjugovaných dvojných vazeb ⟹ ve skutečnosti dochází k delokalizaci π elektron ů = rovnoměrné­ mu rozprostření e­ nad pod rovinou uhlíkatého kruhu ⟹ ⟹ aromatický charakter ­ aromatický charakter jim dodává stálost ­ jejich molekuly jsou cyklické a planární (leží v jedné rovině) ­ atomy C jsou v hybridním stavu sp2, všechny vazby C–C a C–H leží v rovině a svírají úhel 120° 2 Areny 3 Areny ­ VLASTNOSTI: ­ s jedním benz. jádrem jsou za běžných podmínek kapaliny, s více benz. jádry pevné látky (mohou podléhat sublimaci) ­ nerozpustné ve vodě, ale rozpustné v některých org. rozpouštědlech (např. aceton) ­ většina kapalných arenů jsou výborná rozpouštědla ­ mají výraznou charakteristickou vůni ­ mnohé z nich jsou zdraví škodlivé, některé i karcinogenní ­ získávají se frakční destilací ropy nebo dehtu (vznik karbonizací uhlí) 4 Areny Mezomerní efekt ­ posuny π elektronů násobných vazeb ­ v systémech s konjugovanými vazbami (střídá se jednoduchá ­ vazba s vazbou násobnou a dochází k delokalizaci π­e ) nebo tam, kde se váže na uhlík násobnou vazbou: 1) atom s volným elektronovým párem (halogen, —NH2 , —OH) ⟹ +M efekt ­ el. pár vstupuje do konjugace ­ zvyšuje elektronová hustota vazby C – X a zároveň její pevnost ­ vyvolá se posun π­elektronů a vznik parciálních záporných nábojů na dalších atomech C 5 Areny 2) atom s parciálním kladným nábojem (—NO2 , —CN) ⟹ ­M efekt ­ tento atom odčerpává e­ ze systému, tím snižuje el. hustotu a vytváří se parciální kladné náboje v řetězci Kladný mezomerní efekt (+M) ­F, ­Cl, ­Br, ­I, ­OH, ­OR, ­NH2 , ­NHR, ­NR2 , ­SH, ­SR Obecně atomy vázané jednoduchou vazbou a nesoucí alespoň jeden volný el. pár. Záporný mezomerní efekt (­M) ­CH=O, ­RC=O, ­C(OH)=O, ­C(OR)=O, ­C(NH2)=O, ­NO2 , ­SO3H, ­C ≡ H Celkově snižují el. hustotu v konjugovaném π systému. 6 Areny Klasifikace aromat. slouč.: Názvosloví polycyklických arenů: 7 Areny Názvosloví disubstituovaných derivátů benzenu ­ mohou (při stejných substituentech) existovat ve třech izomerních formách (polohové izomery). Vzájemnou polohu substituentů vyjadřujeme buď čísly, nebo předponami: 1, 2 –ortho (o); 1, 3– meta (m ) a 1, 4 – para (p) 8 Areny ­ mnohé areny mají triviální názvy např: 9 Areny REAKCE: SUBSTITUCE ­ typickou reakcí arenů je substituce elektrofilní S E ­ vícestupňový mechanismus: 1) rychlá interakce (adice) elektrofilního činidla s delokalizovanými π–el. ⟹ vzniká π–komplex 2) pomalá fáze vznik vazby mezi elektrofilem a atomem C ⟹ π komplexu přechází na σ–komplex ­ dočasně dochází k porušenou aromaticity 3) působením báze dochází k odštěpení protonu z atomu C, k němuž je vázán elektrofil, obnovení aromat. charakteru ⟹ vznik substitučního derivátu 10 Areny nitrace sulfonace halogenace ALKYLACE = obvykle reakcí s alkylhalogenidy, za katalýzy nejčastěji AlX3 (X=halogen) 11 Areny ­ v případě substituce na již substituovaném jádře dělíme substituenty do 2 tříd: substituenty 1. třídy = vykazují +M ­ vstup dalšího substituentu je řízen výhradně do polohy orto nebo para ­ alkyly (­CH3), halogeny (­F, ­Cl), ­NH2, ­OH, ­OR) substituenty 2. třídy = vykazují ­M ­ vstup dalšího substituentu je řízen výhradně do polohy meta ­ ­NO2, ­COOH, ­SO3H, ­CN 12 Areny 13 Areny ADICE ­ probíhá na aromat. jádře obtížně – za ztížených podmínek ⟹ zvýšená teplota, přítomnost katalyzátoru ­ př: Hydrogenace – produktem jsou nasyc. cyklické uhlovodíky Halogenace (chlorace) – radikálová – iniciovaná UV zář. HCH = insekticid (látka na hubení hmyzu) 14 Areny OXIDACE – mohou se uskutečnit: a) na bočním řetězci – oxidace probíhá vždy na atomu C, který se váže na aromat. systém – vznikají karboxylové kyseliny b) na benzenovém jádře – probíhá velmi obtížně (díky vysoké stabilitě aromatického systému) – dochází k zániku aromat. charakteru 15 Areny 16 Areny VÝZNAMNÍ ZÁSTUPCI Benzen – hořlavá kapalina, jedovatý, karcinogenní, páry ve směsi se vzduchem výbušné – použítí: jako rozpouštědlo, jako surovina pro výrobu chemikálií, léčiv, barviv, plastů Methylbenzen (toluen) – dobré rozpouštědlo, méně jedovatý než benzen, páry omamné účinky (jejich čichání může způsobit poškození mozku, jater až smrt) – použití: ředidlo, výroba kys. benzoové, trinitrotoluenu TNT Vinylbenzen (styren) – jedovatý, karcinogenní účinky – použití: výroba polystyrenu a syntetického kaučuku Isopropylbenzen (kumen) – výchozí látka pro výrobu fenolu a acetonu 17 Areny Xyleny – používají se jako rozpouštědla a jako výchozí látky pro výrobu anhydridu kys. ftalové (o­xylen) či tereftalové (p­xylen) Naftalen – je bílá krystalická látka, sublimuje, dezinfekční účinky – použití: odpuzovač molů, výroba barviv, kyseliny benzoové 18 Přílohy 4_5.svg