1 / 42

ARENY= aromatické uhlovodíky

ARENY= aromatické uhlovodíky. ARENY. Zvláštní postavení: planární cyklické systémy s konjugovanými dvojnými vazbami Vzorec Benzenu – navrhl 19. st F.A. Kekulé Dle počtu benzenových jader: Monocyklické (1 jádro) Polycyklické (více jader). 1) Monocyklické areny. Jen jedno jádro Benzen…. 1.

shalom
Download Presentation

ARENY= aromatické uhlovodíky

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. ARENY= aromatické uhlovodíky

  2. ARENY • Zvláštní postavení: planární cyklické systémy s konjugovanými dvojnými vazbami • Vzorec Benzenu – navrhl 19. st F.A. Kekulé • Dle počtu benzenových jader: • Monocyklické (1 jádro) • Polycyklické (více jader)

  3. 1) Monocyklické areny Jen jedno jádro Benzen… 1

  4. 2) Polycyklické areny • A) Kondenzovaná jádra - přímo na sebe naftalen • B) Izolovaná jádra - odděleno vazbou bifenyl 3´ 2´ 2 3 1´ 1 4 4´ 6 6´ 5 5´ 1

  5. Názvosloví arenů(MONOCYKLICKÉ) • Z triviálních názvů zahrnut do systematického Číslování ve směru hodinových ručiček 3HC-CH -CH3 CH =CH2 CH3 1 2 3 benzen toluen kumen styren

  6. Názvosloví arenů(MONOCYKLICKÉ) • Z triviálních názvů CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 1,2- dimethylbenzen 1,3- dimethylbenzen o - xylen m - xylen 1,4- dimethylbenzen p - xylen

  7. Názvosloví arenů (polycyklické) 8 1 7 2 6 3 4 5 anthracen naftalen Naftacen tetracen fenanthren

  8. Názvosloví arenů: uhl. zbytky(vznikly odtrhnutím jednoho vodíku) fenyl (od benzenu) benzyl (od toluenu)

  9. Vlastnosti arenů = charakteristická vůně = aroma • monocyklické: (l) i (s) • se zvyš. Mr roste T varu • polycyklické: (s) (nerozp. ve vodě) • některé karcinogenní • cykly s 4n+2 , kde n = 1, 2, 3,…

  10. Vlastnosti arenů = charakteristická vůně = aroma • Hückelovo pravidlo: Celkový počet -elektronů (včetně volných elektronových párů), účastnících se myšleného posunu, musí být roven 4n+2 (n je celé kladné číslo nebo nula) 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.

  11. Podmínky aromaticity: • 1) molekula je cyklickáa atomy cyklu leží v jedné rovině • 2) existují alespoň dvě tzv. rezonanční struktury, to jsou struktury, které lze odvodit myšleným posunem π-elektronů po obvodu cyklu • 3) počet π-elektronů musí vyhovovat Hűckelovu pravidlu, tj. jejich počet je 4n+2, kde n je 0 nebo celé kladné číslo

  12. AROMATICKÝ CHARAKTER Aromatický 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.

  13. AROMATICKÝ CHARAKTER 2e 2e 4=4n+2 4-2 = 4n 2/4=n n není celé číslo 6=4n+2 6-2 = 4n 4/4 =n n je celé číslo 14=4n+2 14-2 = 4n 12/4 =n n je celé číslo

  14. AROMATICKÝ CHARAKTER ano ne

  15. Vlastnosti - Benzen: • planární molekula, hybridizace sp2

  16. Vlastnosti - Benzen: • planární molekula, hybridizace sp2 • -elektrony jsou delokalizované – tj. rozprostřeny rovnoměrně po celé struktuře – nestřídají se – a = vazby • Všechny vazby jádra jsou stejně dlouhé • Delokalizace způsobuje vyšší stálost sloučenin, energie snížena o tzv. delokalizační energii • (nižší E, tím stabilnější)

  17. Vlastnosti - Benzen: Překryv orbitalů = dva kruhové oblaky : Nad a pod jsou delokalizované (= rozprostřené)  elektrony

  18. Vlastnosti - Benzen: Odlišné vlastnosti od nenasycených C = nepodléhají adicím ale substitucím • Vzorec nevystihuje vlastnosti benzenu

  19. Zdroje arenů: • Černouhelný dehet – ten se zpracovává rektifikací na několik frakcí • Ropa – (z ní) aromatizace ropy (cyklizací) • Zisk frakční destilací

  20. Reakce monocyklických arenů • 1) elektrofilní substituce 1. Fáze – rychlá s Elek.činidlem  komplex 2. Fáze vytvoření kovalentní vazby – určuje rychlost celé reakce  komplex

  21. Reakce monocyklických arenů • 1) elektrofilní substituce 3. Fáze – báze odtrhne H a obnova aromatického charakteru

  22. Reakce monocyklických arenů • 1) elektrofilní substituce • Halogenace • Nitrace • Sulfonace • Alkylace

  23. Reakce monocyklických arenů1) elektrofilní substituce Halogenace • Chlorace (Katalyzováno: halogenidy železitými, hlinitými) C6H6 + Cl2 C6H5Cl + HCl 2) Bromace (Katalyzováno: halogenidy železitými, hlinitými)

  24. Reakce monocyklických arenů1) elektrofilní substituce b) Nitrace Směs kyseliny dusičné a sírové silnější kyselina sírová vnutí proton kyselině dusičné, tato nestabilní molekula odštěpí vodu a zbude NO2+ Sírová = protonace kys. dusičné, štěpí se na vodu a nitrylový kation = NO2+ (nitroniový) H2SO4 + HNO3 → HSO4- + H2NO3+ → HSO4- +H2O + NO2+

  25. Reakce monocyklických arenů1) elektrofilní substituce c) sulfonace Zavádí se skupina SO3H, elektrofilem SO3 Použití kys. sírové nebo oleum C6H5SO3H + H2O C6H6 + H2SO4

  26. Reakce monocyklických arenů1) elektrofilní substituce d) Alkylace = reakce areny s acylhalogenidy Použití: alkylhalogenidy Katalyzátor: halogenidy kovů

  27. Vliv substituentů umístěných na benzenovém jádře • Třída do polohy ortho a para +M (i +I) • NH2, OH, OR, alkyl, halogen, zvyšují elek.hustotu na • arom. jádře a celkově zvyšují reaktivitu systému pro další SE • Mají volný elektronový pár, zvýšení el. hustoty v poloze o- a p-

  28. Vliv substituentů umístěných na benzenovém jádře 2. Třída do polohy meta -M (i –I) NO2, SO3H, CHO, COOH, CN celkově však snižují reaktivitu systému pro SE

  29. Reakce monocyklických arenů2) Adice radikálová • za extrem. podmínek (zvýšená teplota a tlak, katalyzátor), zrušení aromat. charakteru a) HYDROGENACE kat. Raneyův nikl Benzen cyklohexan

  30. Reakce monocyklických arenů2) Adice radikálová b) CHLORACE s UV Benzen 1,2,3,4,5,6-hexachlorcyklohexan

  31. REAKCE MONOCYKL. ARENŮ S BOČNÍM ŘETĚZCEM • 1) BROMACE Z toluenu je benzyl-bromid

  32. REAKCE MONOCYKL. ARENŮ S BOČNÍM ŘETĚZCEM • 2) OXIDACE Z toluenu je kys. benzoová Kat. KMnO4 CH3

  33. REAKCE MONOCYKL. ARENŮ (ARENY HOŘÍ) • Oxidace: Aromatického jádra samostatně se oxiduje obtížně Z benzenu je anhydrid kyseliny maleinové Kat. O2,V2O5

  34. Reakce naftalenu • Přednostně a)Substituce E • v poloze  (1,4,5,8) • 1) Bromace: bez AlBr3 • 2) Sulfonace • A) do polohy  = rychle, vratně • B) do polohy  = pomalu, nevratně

  35. Reakce naftalenu • b) Adice R • c) hydrogenace Vznik dekalinu Kat. Pt

  36. Významné areny • Benzen: - bezbarvá (l) se vzduchem výbušná směs - nerozpustný ve vodě • sám rozpouštědlem • karcinogenní

  37. Významné areny • Benzen: • pro výrobu: • Výchozí látka pro výrobu • Přidání do benzínu k zlepšení oktanového čísla léčiv, barviv, plast. hmot polymerů a syntetické pryže 37

  38. Významné areny • Toluen: • sám rozpouštědlem • průmyslově se vyrábí z petroleje • laboratorně methylací benzenu • méně jed. než benzen (omamné účinky) k výrobě TNT

  39. Významné areny • Naftalen: - bílé krystalky šupinkovité, zápach • sublimuje • odpuzuje živočichy = proti molům (dříve) pro výrobu barviv

  40. Významné areny Vícecyklické areny = prokázané karcinogeny Př ) Benzo(a) pyren (ovlivňuje metabolismus) 40

  41. Významné areny Vícecyklické areny = prokázané karcinogeny Př ) Benzo(a) pyren 41

  42. 42

More Related