węglowodory aromatyczne węglowodory aromatyczne
Post on 11-Jan-2017
224 Views
Preview:
TRANSCRIPT
‹#›
RJC
Węglowodory AromatyczneWęglowodory AromatyczneWęglowodory AromatyczneWęglowodory Aromatyczne
BenzenBenzen
Rezonans & AromatycznośćRezonans & Aromatyczność
Nazewnictwo (nomenklatura)Nazewnictwo (nomenklatura)Nazewnictwo (nomenklatura)Nazewnictwo (nomenklatura)
Slides 1 to 38
‹#›
RJC
Węglowodory AromatyczneWęglowodory Aromatyczne
W pierwotnym znaczeniu słowo “W pierwotnym znaczeniu słowo “aromaaroma” ” nawiązywało do pachnących składników roślin; nawiązywało do pachnących składników roślin;
obecnie, związki aromatyczne są definiowane jako obecnie, związki aromatyczne są definiowane jako klasa węglowodorów oraz ich pochodnych, dla klasa węglowodorów oraz ich pochodnych, dla
których najprostszym przedstawicielem jest których najprostszym przedstawicielem jest benzen o wzorze sumarycznym Cbenzen o wzorze sumarycznym C66HH66..benzen o wzorze sumarycznym Cbenzen o wzorze sumarycznym C66HH66..
‹#›
RJC
Benzen... Właściwości FizyczneBenzen... Właściwości Fizyczne
• Wzór sumaryczny C6H6
• Bezbarwna ciecz
• Łatwopalny
• Charakterystyczny zapach
‹#›
RJC
Benzen... Wybrane ZastosowaniaBenzen... Wybrane Zastosowania
• farmaceutyki
• barwniki• barwniki
• środki czyszczące
• rozpuszczalniki farb i lakierów
‹#›
RJC
Benzen... ZagroŜeniaBenzen... ZagroŜenia
• PodraŜnienie błon śluzowych
PodraŜnienie, konwulsje• PodraŜnienie, konwulsje
• Depresje, leukemia
• Przypadki śmiertelne – zatrucia !
‹#›
RJC
Benzen... Źródła Pozyskiwania Benzen... Źródła Pozyskiwania
...kraking termiczny węgla oraz surowej ropy ...kraking termiczny węgla oraz surowej ropy naftowej.naftowej.
Benzen stanowi cenny surowiec dla przemysłu chemicznego ...chemicznego ...
... jest jednak zaliczany do grupy niebezpiecznych chemikaliów.
‹#›
RJC Pierwsze, Historyczne Struktury Pierwsze, Historyczne Struktury Zaproponowane dla BenzenuZaproponowane dla Benzenu
W połowie XIX wieku zaproponowano trzy W połowie XIX wieku zaproponowano trzy struktury dla benzenu (Cstruktury dla benzenu (C66HH66))
KekuleLadenburgDewar
‹#›
RJC Symetria Cząsteczki BenzenuSymetria Cząsteczki Benzenu
PoniewaŜ stwierdzono, Ŝe cząsteczka benzenu jest PoniewaŜ stwierdzono, Ŝe cząsteczka benzenu jest symetryczna, struktura Dewara została symetryczna, struktura Dewara została
wyeliminowana.wyeliminowana.
KekuleLadenburgDewar
‹#›
RJC
ReaktywnośćReaktywność
Benzen jest związkiem reaktywnym; takiej Benzen jest związkiem reaktywnym; takiej właściwości nie zapewniała struktura Ladenburga.właściwości nie zapewniała struktura Ladenburga.
KekuleLadenburgDewar
‹#›
RJC
Sen Kekulego a Struktura BenzenuSen Kekulego a Struktura Benzenu
‹#›
RJC
Reakcje AddycjiReakcje Addycji
Wiadomo dobrze, Ŝe cząsteczka BrWiadomo dobrze, Ŝe cząsteczka Br22 łatwo ulega łatwo ulega przyłączeniu do wiązania podwójnego C=C przyłączeniu do wiązania podwójnego C=C
(reaktywność alkenów).(reaktywność alkenów).
R R R R
BrBrBr2
‹#›
RJC Dalsze, Wybrane Izomery CDalsze, Wybrane Izomery C66HH 66; ; Łącznie 217 Struktur !Łącznie 217 Struktur !
‹#›
RJC
Reakcje Podstawienia (Substytucji)Reakcje Podstawienia (Substytucji)
W wyniku reakcji z bromem BrW wyniku reakcji z bromem Br2,2, benzen ulega benzen ulega reakcji substytucji dając bromobenzen.reakcji substytucji dając bromobenzen.
Br2
Br
‹#›
RJC
DibromobenzenyDibromobenzeny
Bromobenzen moŜe dalej ulegać reakcji z BrBromobenzen moŜe dalej ulegać reakcji z Br22dając trzy izomeryczne dibromobenzeny (trzy dając trzy izomeryczne dibromobenzeny (trzy
izomery strukturalne Cizomery strukturalne C66HH44BrBr22).).
BrBr
Br
Br
Br
Br
‹#›
RJC
Izomery orto vs meta vs para (o, m, p)Izomery orto vs meta vs para (o, m, p)
Te trzy izomery określają sposób podstawienia w Te trzy izomery określają sposób podstawienia w dipodstawionych pochodnych benzenu ...dipodstawionych pochodnych benzenu ...
R
paraortho meta
RR
R
R
R
R
‹#›
RJC
A co z Czwartym Izomerem?A co z Czwartym Izomerem?
Na pierwszy rzut oka wydaje się, Ŝe moŜliwe Na pierwszy rzut oka wydaje się, Ŝe moŜliwe są dwa osą dwa o--dibromobenzeny ?dibromobenzeny ?
BrBr
BrBr
‹#›
RJC
RezonansRezonans
Trzy wiązania ‘podwójne’ w benzenie są Trzy wiązania ‘podwójne’ w benzenie są sprzęŜone i znajdują się w stanie rezonansu (są sprzęŜone i znajdują się w stanie rezonansu (są
sprzęŜone ze sobą).sprzęŜone ze sobą).
‹#›
RJC
Struktura Rezonansowa Cząsteczki BenzenuStruktura Rezonansowa Cząsteczki Benzenu
Strzałka rezonansowa (z dwoma grotami) jest Strzałka rezonansowa (z dwoma grotami) jest stosowana w celu zapisania struktur stosowana w celu zapisania struktur
rezonansowych.rezonansowych.
WAśNE : zjawisko rezonansu dotyczy wyłącznie ruchu (przemieszczenia) elektronów ! Atomy nie
zmieniają swoich pozycji !
‹#›
RJC
Substytucja vs AddycjaSubstytucja vs Addycja
Z powodu stabilizacji rezonansowej, benzen jest Z powodu stabilizacji rezonansowej, benzen jest znacznie mniej reaktywny niŜ typowe alkeny znacznie mniej reaktywny niŜ typowe alkeny
(alkatrieny).(alkatrieny).
Braddn subsn
BrBr
Br
‹#›
RJC
Uwodornienie CykloheksenuUwodornienie Cykloheksenu
Addycja cząsteczki HAddycja cząsteczki H22 do cycloheksenu prowadzi do cycloheksenu prowadzi do bardziej trwałego cykloheksanu.do bardziej trwałego cykloheksanu.
∆G° -ve ∴ reakcja egzotermiczna (28.6 kcal/mol)
addn
‹#›
RJC
Uwodornienie CykloheksaUwodornienie Cykloheksa--1,31,3--dienudienu
Addycja dwóch moli HAddycja dwóch moli H22 do cyclohexado cyclohexa--1,31,3--dienu dienu prowadzi do bardziej trwałego cykloheksanu.prowadzi do bardziej trwałego cykloheksanu.
∆G° ∴ reakcja egzotermiczna (55.4.6 kcal/mol)
addn
‹#›
RJC
Uwodornienie BenzenuUwodornienie Benzenu
Addycja 3 moli HAddycja 3 moli H22 do benzenu prowadzi do do benzenu prowadzi do otrzymania cykloheksanu.otrzymania cykloheksanu.
addn
∆G° -ve ∴ reakcja egzotermiczna (49.8 kcal/mol)
addn
‹#›
RJC
Stabilizacja RezonansowaStabilizacja Rezonansowa
Cząsteczka benzenu jest o 36 kcal/mol bardziej Cząsteczka benzenu jest o 36 kcal/mol bardziej trwała dzięki stabilizacji rezonansowej.trwała dzięki stabilizacji rezonansowej.
KaŜdy proces, który zakłóca stabilizację rezonansową (addycja) jest niekorzystny wobec
takiego, który nie zakłóca stabilizacji (substytucja)
(3 x 28.6) - 49.8 = 36 kcal/mol
‹#›
RJC
AromatycznośćAromatyczność
Wszystkie sprzęŜone wiązania podwójne są Wszystkie sprzęŜone wiązania podwójne są stabilizowane energią rezonansu, lecz układy stabilizowane energią rezonansu, lecz układy
aromatyczne posiadają jeszcze większą, specjalną aromatyczne posiadają jeszcze większą, specjalną stabilizację ...stabilizację ...stabilizację ...stabilizację ...
... takie określenie stanowi w części, definicję związku aromatycznego.
‹#›
RJC
Reguła Huckela [Reguła (4n + 2)]Reguła Huckela [Reguła (4n + 2)]
Cząsteczka związku aromatycznego posiada Cząsteczka związku aromatycznego posiada charakter aromatyczny, jeŜeli …charakter aromatyczny, jeŜeli …
“...posiada planarny, cykliczny układ sprzęŜonych orbitali p posiadających (4n + 2) elektronów, (gdzie n jest liczbą naturalną)...”
‹#›
RJC
CyklopropenCyklopropen
sprzęŜony ××××planarny √planarny √monocykliczny √4n + 2 √
aromatyczny ×××× Click on picture to play movie
‹#›
RJC
CyclobutadienCyclobutadien
sprzęŜony √planarny √planarny √monocykliczny √4n + 2 ××××
aromatyczny ×××× Click on picture to play movie
‹#›
RJC
CyclopentadienCyclopentadien
sprzęŜony ××××planarny √planarny √monocykliczny √4n + 2 ××××
aromatyczny ×××× Click on picture to play movie
‹#›
RJC
BenzenBenzen
sprzęŜony √planarny √planarny √monocykliczny √4n + 2 √
aromatyczny √ Click on picture to play movie
‹#›
RJC
CykloheptaCyklohepta--1,3,51,3,5--trientrien
sprzęŜony ××××planarny ××××planarny ××××monocykliczny √4n + 2 √
aromatyczny ×××× Click on picture to play movie
‹#›
RJC
CyklooktatetraenCyklooktatetraen
sprzęŜony √planarny √monocykliczny √4n + 2 ××××
aromatyczny ××××Click on picture to play movie
‹#›
RJC
PirydynaPirydyna
sprzęŜony √planarny √
N
monocykliczny √4n + 2 √
aromatyczny √Click on picture to play movie
‹#›
RJC
PirolPirol
sprzęŜony √planarny √monocykliczny √
N H
monocykliczny √4n + 2 √
aromatyczny √
Click on picture to play movie
‹#›
RJC
Nazewnictwo Pochodnych Benzenu: Nazewnictwo Pochodnych Benzenu: nazwy zwyczajowenazwy zwyczajowe
OH OCH3 CH2OH
fenol anizol alkohol benzylowy
benzaldehyd acetofenon kwas benzoesowy
CHO O CH3 CO2H
‹#›
RJC
Nazewnictwo Pochodnych Benzenu: nazwy Nazewnictwo Pochodnych Benzenu: nazwy zwyczajowezwyczajowe
NH2 CN
anilina benzonitryl styren
toluen kumen o-ksylen
CH3 CH3
CH3
CH3CH3
‹#›
RJC
Nazewnictwo Nazewnictwo IUPACIUPAC
......dla struktur związków nie pochodzących od nazw dla struktur związków nie pochodzących od nazw zwyczajowych…zwyczajowych…
Monopodstawione pochodne benzenu są identyfikowane poprzez przyrostek benzen... (np. bromobenzen)
Dipodstawione pochodne benzenu są opisywane odpowiednio jako izomery o, m, p ... (np.. o-dibromobenzen)
Pochodne benzenu z liczbą > 2 podstawników mają przypisane do nich lokanty w taki sposób, aby uzyskać najniŜszą moŜliwą numerację; podstawniki występujące jako przedrostki są ułoŜone alfabetycznie.
‹#›
RJC Nazewnictwo IUPACNazewnictwo IUPAC
...dla nazw związków opartych na nazwach ...dla nazw związków opartych na nazwach zwyczajowych...zwyczajowych...
Wiele nazw zwyczajowych jest akceptowanych przez nazewnictwo systematyczne.
Dipodstawione pochodne benzenu są opisywane jako o, m, p ... (np. o-bromofenol).(np. o-bromofenol).
Pochodne benzenu z większą liczbą podstawników( > 2) są:(a) numerowane z uwzględnieniem zwyczajowej jednostki podstawowej(b) w taki sposób, aby otrzymać jak najniŜszą liczbę(c) z podstawnikami wymienionymi alfabetycznie.
‹#›
RJC
Na Przykład... Dipodstawione Pochodne Na Przykład... Dipodstawione Pochodne BenzenuBenzenu
CN
Br
CO2H
NO2
OHNO2
m-bromobenzonitryl kwas m-nitrobenzoesowy o-nitrofenol
o-dinitrobenzen m-bromonitrobenzen p-jodonitrobenzen
NO2NO2
NO2Br NO2
I
‹#›
RJC Na Przykład ... Tripodstawione Pochodne Na Przykład ... Tripodstawione Pochodne BenzenuBenzenu
NO2
OH
NO2
CH3
NO2
Br
2,4-dinitrofenol 3-bromo-4-nitrotoluen
2-bromo-1,4-dinitrobenzen 2-bromo-4-etylo-1-jodobenzen
NO2
NO2
Br
IBr
‹#›
RJC
PodsumowaniePodsumowanie
Pojęcie aromatycznościPojęcie aromatyczności
Struktury benzenu (Ladenburg, Dewar, Kekule)Struktury benzenu (Ladenburg, Dewar, Kekule)
Reakcje addycji vs reakcje substytucjiReakcje addycji vs reakcje substytucji
Dipodstawione pochodne benzenu (o,m,p)Dipodstawione pochodne benzenu (o,m,p)Dipodstawione pochodne benzenu (o,m,p)Dipodstawione pochodne benzenu (o,m,p)
Stabilizacja rezonansowaStabilizacja rezonansowa
AromatycznośćAromatyczność
Reguła Huckela [Reguła (4n+2)]Reguła Huckela [Reguła (4n+2)]
NazewnictwoNazewnictwo
top related