temperatura procesa

Upload: proleceo11

Post on 04-Feb-2018

280 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    1/34

    1

    AARROOMMAATTII

    NNIIUUGGLLJJOOVVOODDOONNIICCIICiklina jedinjenja koja imaju razliita svojstva odcikloalkana i alifatinih jedinjenja.Naziv su dobili u XIX veku:

    AROMATINA jedinjenja, jedinjenjakarakteristinog (prijatanog) mirisa,

    oprvi put izolovana iz eterinih ulja.U dananje vreme, naziv AROMATINA imaistorijski znaaj:

    reAROMATIAN oznaava odreenehemijske osobine.

    AROMATINA JEDINJENJAsu benzen i jedinjenja pohemijskom ponaanju slinabenzenu.

    HEMIJSKE OSOBINE I STRUKTURA BENZENABenzen (C6H6) bezbojna tenost, Tklj= 80 C, Tt= 5,5 C.

    C6H6, 6 C- i 6 H-atoma ponaa li se benzenkao nezasieno jedinjenje?Ne, uz reakcione uslove u kojima ALKENpodlee brzoj ADICIJI, benzen reaguje veomasporo ili uopte ne reaguje!Benzen je vrlo stabilno jedinjenje!

    benzen

    2

    CH2 CH2 CH3 CH3+ H2

    Pt

    25 oC

    + 3H2Pt

    100 atm, 150 oCC6H6

    drasticniuslovi

    benzen

    CH CH CH3CH3CH2 CH3CH2 COOH CH3HOOC+KMnO4

    KMnO4

    C6H6benzen

    NEMA reakcije

    CH2 CH2 CH2 CH2 BrBr+ Br2CCl4 adicija

    U prisustvu Lewis-ove kiseline1(FeBr3), kaokatalizatora, benzen podlee reakciji supstitucijeH-atom biva zamenjen bromom:

    supstitucijaC6H6benzen

    + Br2FeBr3 C6H5Br + HBr

    brombenzen

    Bromovanjem benzena nastaje samo jedan derivat svih 6 Ha-toma su meusobom ekvivalentni!!!

    1Prema teoriji Lewis-a: kiselina prima elektronski par, baza daje elektronski par.

    C6H6

    benzen

    NEMA reakcije+ Br2

    CCl4

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    2/34

    3

    Kekul-ova (FriedrichAugust Kekul) strukturabenzena cikloheksatrien sanaizmeninim C-C i C=Cvezama (ekvivalentnost svih 6H-atoma).

    Kako objasniti veliku

    stabilnost benzena tj. injenicu da NE podleereakcijama adicije vesupstitucije (proizvodi kojinastaju supstitucijom su, takoe, aromatini).

    STABILNOST BENZENAToplota hidrogenizacije (H) cikloheksena:

    PtHo= -28,6 kcal mol-1+ H2

    Izraunatavrednost Hza 1,3,5-cikloheksatrien:

    Pt Ho= (3 x -28,6) = -85,8 kcal mol-1+ 3H2

    IZRACUNATO

    Eksperimentalno odreena Hvrednost zabenzen:

    benzen + 3H2Pt Ho= -49,3 kcal mol-1

    H

    H

    H

    H

    H

    H

    1,3,5-cikloheksatrien

    4

    Razlika u energiji = 49,3 (85,8) = 36,5 kcalmol1.

    E

    cikloheksan

    = 36,5 kcal mol-1

    cikloheksen

    + H2

    -28,6kcal mol-1

    1,3,5-cikloheksatrien

    + 3H2

    -85,8kcal mol-1

    (izracunato)

    benzen

    REZONANCIONAenergija

    -49,3kcal mol-1

    + 3H2

    Benzen je mnogo stabilniji od ciklinog triena sanaizmeninim CC i C=C vezama:

    razlika u energiji se zove:REZONANCIONAenergija iliDELOKALIZACIONAenergija iliAROMATINAstabilizacija iliAROMATINOSTbenzena.

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    3/34

    5

    STRUKTURA BENZENASvaki C atom je sp2 hibridizovan i ima 2pAO.Osnovni kostur molekula:Tipovi veza:

    CH: -veza(sp2HO sAO),

    CC veza: -veza(sp2HO sp2HO).

    Sve C-C veze su iste duine: 1,39 izmeujednostruke (1,54 ) i dvostruke (1,34 ).Elektronska gustina svih C-C veza je ista.Valencioni uglovi CCC i CCH veza su 120.

    Struktura je planarna, estougaona.2pAO C-atoma (sa po 1 e), koje ne uestvuju uhibridizaciji, meusobno se preklapaju:

    nastaje jedinstveni -el. oblak, iznad i ispodravni molekula.

    Realnu strukturu benzena prikazujemo uz pomoteorije:

    molekulskih orbitala i

    rezonancije.

    C

    C

    C

    C

    C

    C

    H

    H

    H

    H

    H

    H

    120O

    120O 1,09 Ao

    o1,39 A

    6

    Teorija molekulskih orbitala (TMO)

    Sve 2p AO sumeusobno paralelnete se preklapaju nastaje 6 novih molekulskih orbitala:

    3 vezujue i

    3 razvezijue.6 eje smeteno u3 vezujue MO:

    simetrian -elektronski oblak,o2 kontinuirana el. oblaka koji lee iznad i

    ispod ravni molekula.

    El. gustina je ravnomerno rasporeena na svih6 C-atoma:

    esu DELOKALIZOVANI.Benzen je stabilizovan delokalizacijom.

    HH

    H

    H H

    H.

    p A.O.

    C

    C

    .

    CC

    C

    C.

    . .

    .

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    4/34

    7

    Teorija rezonancijeBenzen je rezonancioni hibriddve ekvivalentnegranine rezonancione strukture (I i II):

    (I) (II) (III)

    (pun krugsimbolizuje6 e-)

    Strukture (I)i (II) se razlikuju samo po raspodelielktrona, imaju isti raspored atomskih jezgara.Stvarni elektronski raspored u molekulu benzena(rezonancioni hibrid) ne odgovara ni jednoj odgraninih struktura njihova je kombinacija.Struktura (III)je alternativni prikaz rezonancionog

    hibrida (pun krug simbolizuje 6 e

    ).Kad smo govorili o toploti hidrogenizacije (H)benzena, rekli smo da je benzen mnogo stabilniji odciklinog triena:

    razlika u energiji se zove:REZONANCIONAenergija iliDELOKALIZACIONAenergija iliAROMATINAstabilizacija iliAROMATINOSTbenzena.

    Simetrina struktura benzena posledica jeuzajamnog dejstva i e u molekulu simetrini -skelet zajedno sa delokalizovanim el. oblakom inipravilan estougao.

    8

    HCKEL-OVO PRAVILO AROMATINOSTIPrimenom teorije molekulskih orbitala, Hckel jeutvrdio da aromatinu strukturu naroite stabilnostimogu imati samo oni ciklinisistemi koji imaju:

    konjugivane "=" veze,planarnu strukturu ibroj delokalizovanih e= 4n + 2(gde je n

    ceo broj; n = 0,1,2,3...).Planarni, ciklini molekuli sa 4ndelokalizovanih esu anti-aromatini.Benzen (n = 1):

    aromatian sistem sa 6delokalizovanih e[(4 x 1) + 2 = 6].

    Naftalen (n = 2):

    aromatian sistem sa 10delokalizovanih e[(4 x 2) + 2 = 10].

    Rezonancioni hibrid 3 granine rezonancionestrukture:

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    5/34

    9

    HH

    H

    H

    H

    H

    H H

    .

    p A.O.

    C

    C

    CC

    C

    C.

    . .

    .

    C

    C

    .

    CC

    .

    . .

    .

    simetrican el. oblak sa10 delokalizovanih e-

    svih 10 C-atoma susp2hibridizovani

    Br

    Br

    36

    1

    2

    45

    7

    88a

    4a

    -polozaji: 1,4,5,8

    -polozaji: 2,3,6,7

    1-bromnaftalen

    -bromnaftalen

    2-bromnaftalen

    -bromnaftalen

    Antracen (n = 3):

    aromatian sistem sa 14delokalizovanih e[(4 x 3) + 2 = 14].

    10

    AROMATINI MOLEKULI SA AROM

    Hckel-ovo pravilo odnosi se i na naelektrisanemolekule, sve dok postoji ciklinadelokalizacija!!!

    CIKLOPENTADIENILANJON

    H H H

    H ++..-

    1,3-ciklopentadien ciklopentadienil-anjon

    sp3 sp2

    pKa = 16

    1,3-ciklopentadien:NIJEplanaran:

    4 C-atoma su sp2

    hibridizovana1 C-atom je sp3hibridizovan.NIJEaromatian 4 -elektrona je delokalizovano na 4

    C-atoma (ciklinu delokalizaciju spreava sp3hibridizovani C-atom).

    H H

    p A.O.

    .

    ..

    .sp3

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    6/34

    11

    ciklopentadienil-anjon:Planaranje:

    svih 5 C-atoma su sp2hibridizovani.

    Aromatianje:

    preklapanjem svih 5 2p AOkoje su "" na ravan molekula(4 sa po 1 e+ 1 sa 2 e)

    nastaje -elektronski oblak koji sadri 6 -elektrona (aromatini sekstet).

    Prema Hckel-u, broj delokalizovanih 6-elektrona odgovara formuli: 4 x 1 + 2 = 6.Ciklopentadienil-anjonsadri 6delokalizovanih

    -elektrona:"" ara je podjednako rasporeena na svih 5

    C-atoma:

    rezonancioni hibrid 5granicnih struktura

    ..-..

    ..

    ..

    ..-

    --

    -

    -

    Sve CC veze su jednake duine!

    rezonancioni hibrid 5granicnih struktura

    ..-. .

    .

    ..

    ...

    -

    --

    --

    H

    . .

    .

    ..

    .

    p A.O.

    p A.O.

    sp2

    12

    CIKLOHEPTATRIENILKATJON

    H H Hsp3

    1,3,5-cikloheptatrien

    sp2

    -H

    +

    -:

    cikloheptatrienil-katjon(TROPILIJUM JON)

    1,3,5-cikloheptatrien:NIJEplanaran:

    6 C-atoma su sp2hibridizovana

    1 C-atom je sp3hibridizovan.NIJEaromatian 6 -

    elektrona je delokalizovano na 6C-atoma (ciklinu delokalizacijuspreava sp3hibridizovani C-atom).

    H H

    .

    ..

    .

    ..

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    7/34

    13

    cikloheptatrienil-katjon:Planaranje:

    svih 7 C-atoma su sp2hibridizovani.

    Aromatianje:

    preklapanjem svih 7 2pAO koje su "" na ravanmolekula (6 sa po 1 e+ 1prazna) nastaje -elektronski oblak koji

    sadri 6 -elektrona (aromatini sekstet).Prema Hckel-u, broj delokalizovanih 6-elektrona odgovara formuli: 4 x 1 + 2 = 6.

    Cikloheptatrienil-katjonsadri 6delokalizovanih-elektrona:

    "+" ara je podjednako rasporeena na svih 7C-atoma:

    ++

    +

    itd. +

    rezonancioni hibrid vie granicnih struktura

    Sve CC veze su jednake duine!

    H

    prazna 2p AO

    +

    .

    ..

    .

    ..

    14

    AROMATINA HETEROCIKLINAJEDINJENJA

    N

    H

    O SN

    ..

    ......

    ..

    pirol

    furan tiofen ..piridin

    Pirol, furan i tiofen imaju po 6delokalizovanih -

    elektrona (aromatini sekstet):preklapanjem svih 5 p AO (4 sa po 1 e+ 1 sa

    slob. el. parom) nastaje -elektronski oblak.

    H

    H

    H

    H

    H

    H

    H

    H

    H

    H

    H

    H

    H

    furan

    ..

    sp2H.O.

    O

    .

    ..

    ..

    C

    C

    C

    C

    .p A.O.

    (u ravni prstena)

    pirol

    N

    .

    ..

    ..

    C

    C

    C

    C

    .p A.O.

    tiofen

    ..S

    .

    .

    .

    ..C

    C

    C

    C

    .p A.O. C-atomi su sp2hibridizovani

    Heteroatomi (N, O i S) susp2hibridizovani ,i poseduju 1 delokalizovan el. par

    sp2H.O.(u ravni prstena)

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    8/34

    15

    Piridin ima 6delokalizovanih -elektrona(aromatini sekstet):preklapanjem svih 6 p AO (sa po 1 e) nastaje -

    elektronski oblak.

    HH

    H

    H H

    .

    p A.O.

    piridin

    ..

    sp2H.O.

    C

    C

    C C

    C

    N

    .

    . .

    .

    .

    C-atomi i N-atom susp2hibridizovani

    (u ravni prstena)

    Sva pomenuta heterociklina jedinjenjazadovoljavaju Hckel-ovo pravilo aromatinosti:

    ciklini, planarni sistemi sa konjugovanimdvostrukim vezama, koji imaju 6delokalizovanih-elektrona (4 x 1 + 2 = 6).

    Da li su aromatini?

    CH2CH3

    +.ciklopentadienil-radikal ciklopentadienil-katjon etilbenzen

    16

    NOMENKLATURA SUPSTITUISANIH BENZENAMonosupstituisani benzeniImenuju se navoenjem imena supstituenta prerei benzen:

    F NO2C

    CH3 CH3

    CH3

    fluorbenzen nitrobenzen (1,1-dimetiletil)benzen(terc-butilbenzen)

    Disupstituisani benzeniMogua su 3 razliita rasporeda.Oznaavaju se prefiksima:

    1,2- (orto- ili o-); na susednim C-atomima,

    1,3- (meta- ili m-); razdvojeni 1 C-atomom,

    1,4- (para- ili p-); razdvojeni sa 2 C-atoma.Supstituenti se navode prema abecednom redu.

    Cl

    Cl

    Br

    NO2CH2CH3 C

    H

    CH3CH3

    1,2-dihlorbenzen 1-brom-3-nitrobenzen 1-etil-4-(1-metiletil)benzen

    (p-etilizopropilbenzen)1-etil-4-izopropilbenzen(o-dihlorbenzen) (m-bromnitrobenzen)

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    9/34

    17

    Tri- ivie-supstituisani benzeniObeleiti supstituente brojevima tako da imajunajmanju vrednost (kao pri imenovanjucikloheksana).Supstituenti se navode po abecednom redu.

    NO2

    ClO2N

    Br

    CH3

    CH3

    CH3NO2

    NO2

    O2N

    4-brom-1,2-dimetilbenzen

    1

    1

    23

    24

    3

    2

    34

    1

    56

    2-hlor-1,4-dinitrobenzen

    4

    2-metil-1,3,5-trinitro benzen

    Neki vaniji derivati benzena

    CH3 CH3

    CH3

    CH3

    CH3

    CH3

    CH3

    OH COOH CH CH2C

    O

    H

    metilbenzen(toluen)

    1,2-dimetilbenzen(o-ksilen)

    1,3-dimetilbenzen(m-ksilen)

    1,4-dimetilbenzen(p-ksilen)

    benzenol(fenol)

    benzenkarboksilna kiselina(benzoeva kis.)

    etenilbenzen(stiren)

    benzenkarbakdehid(benzaldehid)

    18

    Chemical Abstract sugerie da se za fenol,benzaldehid i benzoevu kis. koriste njihovauobiajena imena!Supstituenti koji ine osnovu imena nalaze se naprvom C-atomu!

    OH

    BrBr

    Br

    COOH

    NO2(2,4,6-tribromfenol) (p-nitrobenzoeva kis.)

    Generiko ime supstituisanih benzena je AREN.Aren se kao supstituent navodi kao aril-grupa, Ar-.

    Supstituent:C6H5- je fenil-grupa,

    C6H5CH2- je fenilmetil-grupa (benzil-grupa).

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    10/34

    19

    Elektrofilnaaromatina supstitucija (EAS)

    Karakteristian tip reakcije benzena i njegovihderivata.Benzen podlee r-ji supstitucije u prisustvuelektrofilne estice("+" naelektrisana estica kodkoje postoji tenja za primanjem elektrona).-Elektronski oblak predstavlja izvor elektrona za

    vezivanje sa elektrofilom benzen posmatramo kaoLewis-ovu bazu.U r-ji EAS, dolazi do supstitucije H-atoma saaromatinog jezgra:

    H

    HH

    HH

    H

    E

    HH

    HH

    H

    + E +

    elektrofil

    + H+

    aromatican aromatican Mehanizam se sastoji iz 2 faze:

    faza 1: elektrofilni napad elektrofil, E+,napada benzenovo jezgro i nastaje katjonskiinternedijer (-kompleks),

    faza 2: gubitak protona katjonski intermedijergubi proton, pri emu se regenerie aromatino

    jezgro.

    20

    Primer r-je elektrofilne aromatine supstitucije:NITROVANJEbenzenaBenzen se tretira sa konc. azotnom kis. uprisustvu sumporne kis. kao katalizatora:

    NO2+ HNO3

    H2SO4

    Elektrofilna estica, E+, je nitronijum-jon (+NO2).Nastajanje +NO2:

    OH NO

    OH OSO3H HO N

    O

    OH

    HO NO

    OHO N O

    + :

    ..:

    ......

    ..

    -+

    + :

    :

    ......

    ..

    - + HSO4-+

    +

    :

    :.. ..

    ..-

    +H2O + .. .... ..+

    nitronijum-jon(planaran)

    Neophodno prisustvo H2SO4, kao katalizatora!Uloga H2SO4 poveava konc.

    +NO2.Nitrovanje benzena bez prisustva H2SO4je veoma

    sporo zbog sporog autoprotonovanja HNO3(konc.+NO2je veoma mala).

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    11/34

    21

    Mehanizam r-je nitrovanja benzenafaza 1: elektrofilni napad

    H

    H

    NO2H

    NO2H

    NO2

    H

    NO2

    O N O

    sp3

    sporo

    + +

    +

    intermedirni heksadienil-katjontzv. -kompleks

    (rezonancioni hibrid)

    + ..

    ..

    ......

    ..

    (isprekidana linija:delokalizovanonaelektrisanje)

    ........

    ++

    +NO2 reaguje sa molekulom benzena iz -aromatinog seksteta izvlai jedan el. par i tako sevezuje za C-atom prstena.Katjonski intermedijer:

    preostala 4 -elektrona rasporeena su na 5 C-atoma

    ("+" ara je rasporeena na 5 C-atoma nijelokalizovana)

    NIJEaromatian!Faza 1:

    endotermna (TD nepovoljna),

    spor stupanj, odreuje brzinu r-je.

    22

    faza 2: gubitak protona

    H

    NO2 NO2

    brzo+

    O-SO3H: ....-

    + HOSO3H

    nitrobenzen

    (jedna od 3rez. strukture)

    O-SO3H - bazna cestica koja vri deprotonovanje-

    intermedijarnikatjon

    Intermedijarni katjon (nastao u fazi 1) otputaproton (H+).El. par kojim je H+bio vezan se vraa u jezgro formira se aromatini sekstet, uz oslobaanjeenergije aromatizacije!

    Nastaje aromatini proizvod!Faza 2:

    egzotermna (TD povoljna),

    brz stupanj.

    Vano: ukupna reakcija supstitucije je

    EGZOTERMNA (H< 0).

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    12/34

    23

    Slika 1. Dijagram potencijalnih energija kojim seopisuje tok r-je nitrovanja benzena.

    aromatian

    sporo

    H

    +

    + ..

    ......

    .... ...

    .NO2

    NO2

    ++ ..

    ..

    ......

    .. ... .H

    H

    NO2

    + ..

    ..

    ......

    ..

    -kompleks

    + NO2+

    NO2 + H+

    brzo

    H< 0

    aromatian

    24

    Primer r-je elektrofilne aromatine supstitucije:SULFONOVANJEbenzenaBenzen reaguje:

    sa puljivom H2SO4(konc. H2SO4 sa 8% SO3) ili

    sa konc. H2SO4(2H2SO4H3O

    ++ OSO3H + SO3)

    SO3HSO3, H2SO4+ H2Os.t.

    Elektrofil je sumpor trioksid, SO3:

    S

    O

    OOS

    O

    OOS

    O

    OOS

    O

    OO

    +

    .

    .. .

    . ..

    .... .

    .

    ...

    . ..

    .... . ..

    - + ... ....

    . ..

    ..:: -

    + .....

    .. .

    ::

    -

    Sumpor iz SO3je dovoljno elektrofilan da direktnonapadne benzen (jako elektron-privlano dejstvo 3elektronegativnija O-atoma).U strukturi SO3sve su veze jednake duine.

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    13/34

    25

    H

    S

    O

    OO

    SO3S

    O

    O

    O

    H

    SO3H

    sporo

    -

    +

    .

    .. .

    . ..

    .... . brzo

    O-SO3H: ....-

    -

    + H2SO4

    .. .

    .

    ..

    ..

    . . . . ..

    +

    ++ H3O

    + H2O

    benzensulfonska kis.

    sulfonovanje je reverzibilno!

    Zagrevanjem benzensulfonske kis. sarazblaenom H2SO4, dolazi doDESULFONOVANJA:

    SO3H H

    + H2OH2SO4

    100 oC+ H2SO4

    Reverzibilnost sulfonovenja ima primenu usintetskoj hemiji kontrola daljnjih supstitucija naprstenu!

    26

    ELEKTROFILNInapad na derivate benzena

    Supstituentprisutan na benzenovom jezgru utiena reaktivnost i regioselektivnost (orijentaciju)elektrofilne aromatine supstitucije.Supstituenti:

    aktivirajui(elektron-donori) poveavaju

    reaktivnost benzenovogprstena, usmeravajuelektrofilni napad u orto- ipara-poloaje,

    dezaktivirajui(elektron-akceptori) smanjujureaktivnost benzenovogprstena, usmeravajuelektrofilni napad u meta-poloaje.

    Aktivirajuegrupe poveavaju elektronskugustinu u aromatinom prstenu.Dezaktivirajuegrupe je smanjuju.

    donor

    orto

    para

    orto

    akceptor

    meta meta

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    14/34

    27

    Tabela 1: Direkcioni efektisupstituenata ureakciji EAS

    Aktivirajue grupe:o-i p-dirigujue

    Dezaktivirajue grupe:m-dirigujue

    Jako aktivirajue -NO2

    -NH2(-NHR, -NR

    2) -N(CH

    3

    )3

    +

    -OH -CN

    Umerenoaktivirajue C

    O

    OH

    -ORC

    O

    OR

    N

    H

    C

    O

    R (acilamino)-SO

    3H (sulfo)

    O C

    O

    R (aciloksi) CO

    H (formil)

    Slabo aktivirajue CO

    R(acil)

    -C6H

    5Dezaktivirajue grupe:o-i p-dirigujue

    -CH3(-R) -F, -Cl, -Br, -I

    Standard za poreenje je -H.

    28

    Elektronski uticaj bilo kog supstituenta odreen jemeusobnim dejstvom dvaju efekata:induktivnogirezonancionog.

    Induktivni efekatPrivlaenje ili otputanje elektrona kroz vezu.Kontrolisan relativnom elektronegativnou atomai time indukovanom polarizacijom veza.Opada sa rastojanjem posle 3 veze praktinozanemarljiv.Moe biti:

    pozitivan elektron-donorskiefekat, +I

    negativan elektron-akceptorskiefekat,I.

    Induktivni donori (+I)

    -CH3i ostale alkil-grupe

    Induktivni akceptori (I) -CF3 -NH2(-NHR, -NR2) -OR, -OH, -X (-F, -Cl, -Br, -I) -CHO, -COR, -COOH (-COOR),

    -CN, -NO2, -SO3H, -N(CH3)3+

    D

    C

    N

    O

    RA+

    -

    +

    -

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    15/34

    29

    Rezonancioniefekat

    Privlaenje ili otputanje elektrona kroz vezuusled preklapanja porbitala na supstituentu sa porbitalama na aromatinom prstenu.Moe biti:

    pozitivan elektron-donorskiefekat, +R

    negativan elektron-akceptorskiefekat,R.

    Rezonancioni donori (+R)

    -NH2(-NHR, -NR2)

    -OR, -OH, -NHCOR

    -X (-F, -Cl, -Br, -I)Sadre el. par koji moe da

    bude delokalizovan u prstenu.Istovremeno pokazujuelektron-akceptorski induktivni efekat (I).

    Koji efekat e preovladati zavisi od:

    elektronegativnosti heteroatoma,

    sposobnosti preklapanja porbitala na

    supstituentu sa porbitalama na aromatinomprstenu.

    . .

    . .

    . . Z

    ..

    30

    +Rpreovlauje kod:

    -NH2(-NHR, -NR2), -OR, -OH, -NHCOR.+Refekat hidroksilne grupe:

    OH OH OH OH

    -

    +

    ..

    .. ..:

    -

    +

    ..

    ..

    -

    +

    ..

    ..

    Kod halogena -X (-F, -Cl, -Br, -I) odnosI(jak) i+R(slabiji) efekta je takav da uslovljava njihoveslabe elektron-akceptorske osobine.

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    16/34

    31

    Rezonancioni akceptori(R)

    -CHO, -COR, -COOH(-COOR) -CN, -NO2, -SO3H.

    Sadre polarizovanunezasienu vezu, a vezani su zabenzenov prsten svojimpozitivnim (+) krajem.

    Istovremeno pokazuju elektron-akceptorskiinduktivni efekat (I).RiIefekat deluju u istom smeru!Refekat nitro grupe:

    NOO

    NOO

    NOO

    NOO

    +..

    : ....

    :.. +..

    :..

    :..---

    +

    ..+..

    :..

    :..--

    +

    ..+..

    :..

    :..--

    +

    . .

    . .

    . . Z+

    32

    Direkcioni efektisupstituenata u reakciji

    elektrofilne aromatine supstitucijeAktivirajuagrupa:

    aktivira svepoloaje u aromatinom prstenu,

    diriguje u orto- i para-poloaj aktivira ih vienego meta-poloaj.

    Dezaktivirajuagrupa:

    dezaktivira svepoloaje u aromatinom prstenu,diriguje u meta-poloaj dezaktivira orto- i para-

    poloaj vie nego meta-poloaj.Uticaj svake grupe, bilo da je aktivirajua ilidezaktivirajua, snaniji je na orto- i para-poloaj.

    Tabela 2: Relativne brzine nitrovanja (rbn)

    Y

    Y OH CH3 H Cl NO2

    rbn 1000 25 1 0,033 6x108

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    17/34

    33

    -CH3-grupa (+I, aktivirajua)

    CH3 CH3NO2

    CH3

    NO2

    CH3

    NO2

    ++ HNO3H2SO4 +

    58% 4% 38%metilbenzen

    (toluen)1-metil-2-nitrobenzen

    (o-nitrotoluen)

    1-metil-3-nitrobenzen

    (m-nitrotoluen)

    1-metil-4-nitrobenzen

    (p-nitrotoluen)

    CH3 CH3E

    H

    CH3E

    H

    CH3E

    H

    E+ + +

    +

    narocito stabilnastabilniji katjon

    orto-napad

    CH3 CH3

    E

    H

    CH3

    E

    H

    CH3

    E

    H

    +

    E+

    meta-napad

    +

    +manje stabilan katjon

    CH3 CH3

    H E

    CH3

    H E

    CH3

    H E

    +

    +

    +

    E+

    narocito stabilnastabilniji katjon

    para-napad

    34

    Katjonski intermedijer nastao pri orto- i para-

    napadu je stabilniji od onog pri meta-napadu:orto- i para-napad daje intermedijarni katjon sa

    rezonancionom strukturom u kojoj se "+" aranalazi na supstituisanom C-atomu.

    -CH3-grupaotputa elektrone prema svimmestima u prstenu najjae prema C-atomu na

    kome se nalazi.Stabilniji katjon nastaje relativno brzo, prekoprelaznog stanja relativno niske energije.Kod toluena nastaje supstitucija u orto- ipara-poloaju bre nego u meta-poloaju!

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    18/34

    35

    -OH grupa (+R i I, aktivirajua)

    OH OH

    NO2

    OH

    NO2

    OH

    NO2

    ++ HNO3H2SO4 +

    40% < 2% 58%

    (fenol) (o-nitrofenol) (m-nitrofenol) (p-nitrofenol)

    OH OHE

    H

    OHE

    H

    OHE

    H

    OHE

    HE+ + +

    +

    narocito stabilnaveoma stabilizovan katjon

    orto-napad..

    :..: ..::

    .. +..

    OH OH

    E

    H

    OH

    E

    H

    OH

    E

    H

    +

    E+

    meta-napad

    +

    +manje stabilan katjon

    ..:

    ..:

    ..: ..:

    OH OH

    H E

    OH

    H E

    OH

    H E

    OH

    H E

    +

    +

    +

    E+

    veoma stabilan katjon

    para-napad..

    :..

    :..

    :..

    :

    +

    ..

    narocito stabilna

    36

    Katjonski intermedijer nastao pri orto- i para-

    napadu je stabilniji od onog pri meta-napadu:orto- i para-napad daje intermedijarni katjon sa

    rezonancionom strukturom u kojoj svaki atomima oktet elektrona.

    Stabilniji katjon nastaje relativno brzo, prekoprelaznog stanja relativno niske energije.

    Kod fenola nastaje supstitucija u orto- i para-poloaju bre nego u meta-poloaju!

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    19/34

    37

    -NO2grupa(RiI,dezakt

    ivirajua)

    NO2

    NO

    2

    NO2

    NO2

    NO2

    NO2

    NO2

    +

    +

    H

    NO3

    H2SO4

    +

    5%

    93%

    2%

    (o-dinitrobenzen)

    (m-dinitrobenzen)

    (p-dinitrobenzen)

    nitrobenzen

    N

    O

    O

    EH

    NO2

    EH

    NO2

    EH

    NO2

    E+

    +

    +

    narocitonestabilna

    veomadestabilizovankatjon

    orto-napad

    +

    ..

    ..:..

    +

    -

    ..N

    O

    O

    EH

    NO2

    EH

    NO2

    E

    H

    NO2

    +

    E+

    meta-napad

    +

    +

    manjede

    stabilizovankatjon

    ..

    ..:..

    ..

    +

    N

    O

    O

    H

    E

    NO2

    H

    E

    NO2

    H

    E

    NO2

    +

    +

    E

    +

    veomadesta

    bilizovankatjon

    para-na

    pad

    +

    narocit

    onestabilna

    ..

    ..:..

    ..

    +

    -

    Katjonskiinte

    rmedijernasta

    stabilnijiodono

    gpriorto-ipa

    orto-ipara-

    napaddajeint

    rezonancion

    omstrukturom

    nalazinasupstituisanom

    NO2grupaprivlaielektro

    prstenunajja

    esaC-atoma

    ve

    "+"C-atom

    jemanjesklon

    Manjedestab

    ilizovankatjon

    prelaznogstanjanieenergije

    Kodnitrobenzenanastaje

    poloajubrenegouorto-i

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    20/34

    39

    Tabela3.

    Direkc

    ioniefektisupstituenatau

    reakcijiEAS

    Supstituent

    Reaktivnost

    Orijentacija

    Induktivniefekat

    Rezonancioniefekat

    -CH3

    aktivirajua

    Orto,para

    Slab;otputa

    elektrone

    Nema

    -OH

    -NH2

    aktivirajua

    Orto,para

    Slab;privlai

    elektrone

    Jak;otputaelektrone

    -F,-Cl,-Br,-I

    dezaktivirajua

    Orto,para

    Jak;privlaielektrone

    Slab;otputaelektrone

    -N(CH3)3+

    dezaktivirajua

    Meta

    Jak;privlaielektrone

    Nema

    -NO2

    -CN

    -CHO,-COR

    -COOH

    (-COOR)

    dezaktivirajua

    Meta

    Jak;privlaielektrone

    Jak;privlaielektrone

    40

    AALLIIFFAATTIINNOO--AARROOMMAATTIINNIIUUGGLLJJOOVVOODDOONNIICCIISastoje se iz AROMATINOGi ALIFATINOGdela:ALKILBENZENI

    CH2CH3 CH2CH2CH3

    etilbenzen propilbenzen ALKENILBENZENI

    CH CH2 CH2CH CH2

    etenilbenzen(stiren)

    (2-propenil)benzen(alilbenzen)

    ALKINILBENZENIC CCH3C CH

    (1-propinil)benzenetinilbenzen Na benzenovom jezgru moe biti vie od jednealifatine jedinice.Alifatino-aromatiniugljovodonici imaju dve vrste

    hemijskih osobina:aromatini deo elektrofilna aromatina

    supstitucija,

    alifatini deo supstitucija po tipu radikala.Svaki deo molekula deluje na reaktivnost drugogdela i odreuje orijentaciju napada reagensa.

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    21/34

    41

    ALKILBENZENI

    Dobijaju se reakcijom Friedel-Crafts-ovogalkilovanjabenzena (najbolja metoda za uvoenjealkil-grupe u prsten).Reaguju benzen i halogenalkan uz obaveznoprisustvo Lewis-ove kiseline, kao katalizatora.Reakcija elektrofilne aromatine susptitucije.

    CH

    CH3CH3

    CH3 CH

    CH3Cl

    izopropilbenzen

    AlCl3+ + HCl

    2oRX

    CH3 C

    CH3

    BrCH3

    C

    CH3CH3

    CH3FeBr3

    + + HBr

    (1,1-dimetiletil)benzen(terc-butilbenzen)3oRX

    CH2 CH3

    CH3 CH2 Cl

    etilbenzen

    AlCl3+ + HCl

    1oRX

    42

    Mehanizam Friedel-Crafts-ovogalkilovanja

    pomou izopropilh-hlorida (2RX)faza 1:aktiviranje halogenalkana (nastajanjekarbokatjona iz halogenalkana)

    CH3 C

    CH3Cl

    H

    CH3 C

    CH3Cl AlCl3

    H

    CCH3

    CH3

    H

    Cl AlCl3

    :....

    :

    + AlCl3 ....+ -

    ....

    kompleks

    nastao iz Lewis-ove kiseline iLewis-ove baze

    + +-

    tetrahloraluminat

    E +

    elektrofilna cestica

    (AlCl4 )-

    Lewis-ova

    kiselinabaza

    Lewis-ova

    2o

    faza 2:elektrofilni napadH

    CHCH3

    CH3H H

    CH(CH3)2H

    CH(CH3)2

    C

    CH3CH3

    H

    sporo

    + +

    +

    intermedirni heksadienil-katjon

    ++

    E +

    elektrofilna cestica

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    22/34

    43

    faza 3:gubitak protona

    Cl AlCl3

    CH(CH3)2H

    CH(CH3)2

    brzo

    (jedna od 3rez. strukture)

    AlCl4- bazna cestica koja vri deprotonovanje-

    intermedijarnikatjon

    +

    : ....

    + HCl + AlCl3regenerisanikatalizator

    -

    Mehanizam je potpuno analogan u sluajualkilovanja pomou 3 RX s tim to je E+3karbokatjon!!!ta je E+kada je alkilhalogenid 1?

    Primer: Friedel-Crafts-ovoalkilovanje pomouhloretana

    CH3 CH2 Cl CCH3Cl AlCl3CH3 C

    :....

    + AlCl3+

    kompleks

    ++

    -

    Lewis-ovakiselinabaza

    Lewis-ova1o

    NE nastaje

    +H2

    elektrofilni C-atom

    AlCl4.... -

    H2

    Benzenov prsten napada kompleks nastao iz1 RX i Lewis-ove kiseline preko elektrofilnog C-atoma (C+)!

    44

    H

    CH3 CH2 Cl AlCl3

    CH2CH3H

    CH2

    CH3

    Cl AlCl3

    sporo+ ....

    kompleks

    ++

    brzo

    (jedna od 3

    rez. strukture)

    intermedijarnikatjon

    +

    + HCl + AlCl3

    -

    ELEKTROFILNInapad1

    2 gubitak protona

    1

    2: ..

    ..+

    -

    Friedel-Crafts-ovaalkilovanja se mogu vritipomou alkoholai alkena jedinjenja koja mogubiti izvor karbokatjona:

    R OH R OH2

    C C C C

    H

    ++H+..

    .. ..+

    H2OR

    H++

    CH3 CH

    CH3OH

    H CH

    CH3CH3

    CCH3

    CH3

    H

    H2SO4+ + H2O

    E + je +

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    23/34

    45

    H C(CH3)3

    CCH3

    CH3

    CH3

    C CH2

    CH3

    CH3

    CCH2CH3

    CH3

    H2SO4+ + H2O

    E + je +H+

    OGRANIENJA FriedelCraftsovogalkilovanjaAril- i vinil-halogenidi ne reagujuVeoma su slabo reaktivni zbog jakeveze sp2hibridizovanog C-atoma i atoma halogena (po jainiizmeu C=X i CX veze).

    H

    Cl

    CH2 CH Cl

    AlCl3

    NEMA reakcije

    NEMA reakcije

    Reakcija NIJE mogua na aromatinom

    prstenu koji je vie dezaktiviran nego u sluajuaril-halogenida (kada se na prstenu nalazidezaktivirajua (m-dirigujua) grupa)

    NO2

    nitrobenzen

    AlCl3+ RX NEMA reakcije

    46

    NEMA reakcije kada se na prstenu nalazi

    amino- ili supstituisana amino grupa(-NH2,-NHR ili -NR2; grade kompleks sa katalizatorom)

    NH2 NH2

    AlCl3

    AlCl3

    ..

    ++

    -

    anilin

    POLIALKILOVANJE moe doi doviestrukog alkilovanja zato to je uvedena alkil-grupa aktivirajua (o- i p-dirigujua)

    CH(CH3)2

    CH(CH3)2CH(CH3)2

    CH(CH3)2

    CH(CH3)2CH3 CH3

    AlCl3+

    AlCl3

    +

    CH3CHClCH3CHCl

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    24/34

    47

    SKELETNO PREMETANJE1,2-pomakom

    hidrida (:H) ili alkil grupe (:R) u strukturihalogenalkana, pod uticajem Lewis-ove kiselineTako nastaje stabilnija elektrofilna estica,KARBOKATJON, koja napada benzenov prsten!

    CH3

    CH2

    CH3

    CH3CH2CH2 Br

    CH(CH3

    )2

    AlBr3+

    +

    70%30% Propilbenzen nastaje elektrofilnim napadomkompleksa:

    CH3 CH2 Br Br AlBr3CH2 CCH3

    :....

    + AlBr3+

    kompleks

    +

    elektrofilniC-atom

    ..

    .. -H2

    Kako objasniti nastajanje izopropilbenzena?

    CH CH2 BrCH3

    H

    CH CH3CH3....

    : + AlBr3 +-

    +AlBr4

    E +

    elektrofilnacestica

    2o

    Polazni brompropan podlee 1,2-hidridnompremetanju u prisustvu Lewis-ove kiseline nastaje stabilnija elektrofilna estica.

    48

    Kada elimo sintetizovati alkilbenzen sa ravnim

    bonim nizom, koristimo rekciju FriedelCraftsovogalkanoilovanja, nakon ega sledi redukcija.

    R C

    O

    Cl

    C

    O

    RCH2 RAlCl3

    +hloridkarboksilnekiseline

    keton

    Zn(Hg)

    HCl,

    (Clemmensen-ovaredukcija)

    Friedel-Crafts-ovo

    alkanoilovanje

    alkilbenzen

    HEMIJSKE OSOBINE ALKILBENZENA

    KATALITIKOHIDROGENOVANJE

    CH2CH2CH3

    CH2CH2CH3CH CHCH3

    3H2/Pt

    100 atm, 150 oC

    + H2 Pt25 oC

    (1-propenil)benzen propilbenzen

    propilcikloheksan

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    25/34

    49

    OKSIDACIJAbonog niza

    Energina oksidacija alifatini boni nizalkilbenzena je osetljiv na oksidaciju bez obzira naveliunu.Ovium procesom se raskidaju veze u benzilnompoloaju:

    Ar CH

    a) K2Cr2O7/H2SO4b) KMnO4/H2SO4ili NaOH/H2O

    (kisela ili bazna sredina)

    [O]

    [O]

    c) razbl. HNO3

    ArCOOH

    benzilnipoloaj

    CH3

    CH2CH3

    COOH

    COOH

    KMnO4

    H , +

    1-etil-3-metilbenzen 1,3-benzendikarboksilna k .(izoftalna k.)

    (CH3)2CH C(CH3)3 C(CH3)3HOOC

    1-terc-butil-4-izopropilbenzen 4-terc-butilbenzenkarboksilna k .(p-terc-butilbenzoeva k.

    K2Cr2O7/H2SO4

    COOH

    COOH1,2,3,4-tetrahidro-naftalen 1,2-benzendikarboksilna k.

    (ftalna k.)

    razbl HNO3

    50

    SUPSTITUCIJAu prstenu

    Alkil-grupa diriguje ELEKTROFILNUaromatinusupstitucijuu o- i p-poloaju, slabo aktivira prsten.

    CH3NO2

    CH3

    NO2

    CH3SO3H

    CH3

    SO3H

    CH3X

    CH3

    X

    CH3

    HNO3

    H2SO4

    SO3/H2SO4

    +

    (p-nitrotoluen)(o-nitrotoluen)

    +

    (p-toluensulfonska

    kiselina)

    (o-toluensulfonska

    kiselina)

    AlX3ili FeX3

    X2

    (X = Cl, Br)

    +

    (p-halogentoluen)(o-halogentoluen)

    (toluen)

    nitrovanje

    sulfonovanje

    halogenovanje

    Cl2, AlCl3ili FeCl3Br2, AlBr3ili FeBr3

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    26/34

    51

    SUPSTITUCIJAu bonom nizu

    Znamo da:

    BrFeBr3

    Br2

    NEMA reakcijeh

    Meutim, kada se na metilbenzen (toluen) delujehlorom ili bromom uz zagrevanje ili osvetljavanjeultraljubiastim svetlom, dolazi do supstitucije H-atoma metil-grupe.

    CH2 H CH2 Cl+ Cl2ili h

    + HCl

    Svaki H-atom koji je vezan za Csp3koji jevezan za benzenov prsten je tzv. BENZILNIH-atom.Viak halogena vodi viestrukoj supstituciji:

    CH3 CHCl2CH2Cl

    CCl3

    - HCl

    Cl2, h

    (benzil-hlorid) (benzal-hlorid)

    (benzotrihlorid)

    (hlormetil)benzen (dihlormetil)benzen

    (trihlormetil)benzen

    - HCl

    Cl2, h

    - HCl

    Cl2, h

    Supstitucija benzilnih H-atoma je olakana!

    52

    Supstitucija po tipu

    RADIKALA.Intermedijer u reakciji je veomastabilni BENZIL radikal.

    STABILNOST BENZILRADIKALATeorija molekulskih orbitala (TMO)

    p AOsa benzilnog C-atoma

    se preklapa sa -sistemomprstena:

    jedinstveni -oblak kojiobuhvata svih 7 C-atoma

    nespareni e jeDELOKALIZOVAN.

    Teorija rezonancijeBENZIL-radikal je rezonancioni hibrid4 graninerezonancione strukture (IIV):

    CH2 CH2 CH2CH2

    CH2

    .

    .

    .

    . ... ..

    . . . . ... .

    ...

    .

    ::

    .

    (I) (II) (III) (IV) (V) Struktura (V) alternativni prikaz rez. hibrida.Benzenov -sistem benzil-radikala stupa urezonanciju sa susednim radikalskim centrom:

    DELOKALIZACIJAnesparenog e.

    C

    -radikalbenzil

    .H2

    H

    H.

    p A.O.

    C

    C

    .

    CC

    C

    C.

    . .

    .

    C

    .

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    27/34

    53

    Stabilnost slobodnih radikala opada u nizu:

    benzil, alil >3 > 2 > 1 > metil >vinil

    Lakoa stvaranja slobodnih radikala opada u nizu:

    benzil, alil >3 > 2 > 1 > metil >vinil

    Lakoa apstrakcije H-atoma opada u nizu:

    benzil, alil >3 > 2 > 1 > metil >vinil

    Slobodni radikal sadri manje energije, stabilnijije, to je energija potrebna za njegovo nastajanje(energija aktivacije, Ea) manja!!!Stabilniji slobodni radikal lake i bre nastaje.

    54

    Mehanizam BENZILNOGhalogenivanja na

    primeru hlorovanja toluenaInicijacija

    Cl Cl

    ili h2Cl.atomhlora

    PropagacijaPF1

    CH2 H H Cl C+.

    (benzil-radikal)

    + Cl. H2

    fenilmetil-radikal

    PF2

    C Cl Cl CH2 Cl+ + Cl.

    nastavlja LR

    .H2

    TerminacijaDo terminacije dolazi nekom radikalskomkombinacijom.

    LakoaBENZILNOGhalogenovanja seobjanjava velikom stabilnou benzil-radikala(BENZILNAREZONANCIJA).

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    28/34

    55

    Alkilbenzeni sloenijeg bonog niza,

    halogenovanjem daju smeu izomera:CH2CH3 CHCH3

    Cl

    CH2CH2 Cl

    CHCH3

    CH2CH2

    Cl2, h+

    91% 9%(1-hloretil)benzen (2-hloretil)benzen

    . .

    intermedijarniBENZIL-radikal

    intermedijarni1o radikal

    mnogostabilniji

    CHCH3Br

    CH2CH2 BrCH2CH3 Br2, h+

    > 99% < 1%

    Brom je manje reaktivan ali je selektivniji od hlora!

    56

    ALKENILBENZENI

    DOBIJANJE ALKENILBENZENAMetode njihovog dobijanja ukljuuju eliminacijuatoma ili atomskih grupa sa dva susedna C-atoma.

    Industrujsko dobijanje1. Dehidrogenovanje alkilbenzenaPrimer: Dobijanje stirena

    CH2CH3 CH CH2CrO3.Al2O3

    600 oC

    etenilbenzen(stiren)

    etilbenzen

    Laboratorijsko dobijanje1. Dehidrohalogenovanje

    CH CH2CHCH3Cl

    (1-hloretil)benzen

    KOH/alkohol

    2. Dehidratacija

    CH CH2CHCH3OH

    H2SO4

    1-feniletanol

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    29/34

    57

    Primer: Dehidrohalogenovanje (2-

    hlorpropil)benzenaCH2 CH

    Cl

    CH3

    CH CH CH3 CH2 CH CH2

    KOH/alkohol

    (1-propenil)benzen (2-propenil)benzen

    1

    NE nastaje

    C=C veza jeKONJUGOVANA saaromaticnim prstenom

    mnogostabilniji

    (2-hlorpropil)benzen

    Primer: Dehidratacija 1-fenil-2-propanolaCH2 CH

    OH

    CH3 CH CH CH3

    (1-propenil)benzen

    H2SO4

    1-fenil-2-propanolJEDINI proizvod

    58

    HEMIJSKE OSOBINE ALKENILBENZENA

    Najive nas zanima kakav uticaj ima aromatiniprsten na reakcije C=C veze u bonom nizu.

    ELEKTROFILNAADICIJAHALOGENOVODONIKA NA KONJUGOVANEALKENILBENZENE

    CH CH2 CHCH3BrH Br

    etenilbenzen(stiren)

    (1-brometil)benzen

    ..: :

    Mehanizam

    CH CH2

    H Br

    CH

    CH3

    CHCH3Br

    etenilbenzen(stiren)

    + Br-

    :+

    +

    INTERMEDIJER

    sporo....

    ..

    .. ::

    BENZIL-katjon

    brzo

    ELEKTROFILNInapad(E je H )

    1

    2NUKLEOFILNInapad(Nu: je Br)-

    +

    -

    +

    1

    2

    (1-brometil)benzen

    ..: :

    NIJE obican2okarbokatjon!!!

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    30/34

    59

    CH CH CH3H Cl

    CHCH2CH3

    Cl

    CH2CHCH3

    Cl

    (1-propenil)benzen

    ..: : ..: :+

    JEDINI proizvod

    (1-hlorpropil)benzen (2-hlorpropil)benzenNE nastaje

    Mehanizam

    CH CH CH3H Cl

    CHCH2CH3

    Cl

    CH2CHCH3Cl

    C

    H

    CH CH3

    H

    CH CH

    CH3H

    (1-propenil)benzen

    JEDINI proizvod

    +

    INTERMEDIJER

    sporo

    ..

    ..

    ..

    :

    BENZIL-katjon

    brzo

    ELEKTROFILNI napad(E je H )

    1

    2 NUKLEOFILNInapad(Nu: je Cl)-

    +

    -

    +

    1

    2

    1 2

    ELEKTROFILNInapad na C-2

    ELEKTROFILNInapad na C-1

    : :

    brzo2

    ..: :

    NE nastaje

    NE nastaje

    2o karbokatjon

    NIJE obican2okarbokatjon!!!

    +1 2

    Cl

    -

    :+

    ..

    .. :

    1 2+

    Cl

    -

    :+

    ..

    .. :

    Vano: BENZIL-katjon je znatno stabilniji odobinog 2 karbokatjona!

    60

    H Br

    H

    H

    HBr H

    Br

    +.... :

    INTERMEDIJER

    1

    2

    ELEKTROFILNInapad na C-2

    ELEKTROFILNInapad na C-1

    Br -:+.... :

    +

    BENZIL-katjon

    +

    NE nastaje2o karbokatjon

    1

    2

    1

    2

    sporo1

    brzo2

    brzo2

    1

    2 2

    1

    JEDINI proizvod

    STABILNOST BENZIL-KATJONA

    Stabilnost karbokatjona opada u nizu::C

    C

    R

    R R

    CH2 CH C

    C

    R

    R H

    C

    H

    R HC

    H

    H HCH2 C

    +H2

    +

    +H2

    >

    +

    >+

    >+

    H2+

    >

    benzil, 3 > alil, 2 > 1 > metil >vinil

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    31/34

    61

    Predloite sinteze navedenih jedinjenja iz datog

    reaktiva, koristei potrebne neorganske reagense:a) etinilbenzena iz etilbenzena

    CH2CH3 CH CH3Br

    CH CH2CH CH2Cl Cl

    C CH

    Cl2

    CCl4

    Br2,

    KOH/alkohol

    2KOH/alkohol

    b) fenil-metil-ketona iz etilbenzena

    C CH CH2C

    OH

    C

    O

    CH3

    H2O

    H2SO4, HgSO4

    fenil-metil-keton

    kao pod a)

    62

    Predloite sinteze navedenih jedinjenja iz benzena,

    koristei potrebne neorganske reagense:a) p-brombenzensulfonske kiselineb) m-brombenzensulfonske kiseline

    Br

    SO3H

    Br

    SO3H

    Br

    SO3HSO3H

    Br

    Br2

    FeBr3+

    SO3/H2SO4

    SO3/H2SO4

    Br2

    FeBr3

    o- i p-izomer semogu razdvojiti

    G.P.

    c) p-bromnitrobenzena

    d) m-bromnitrobenzenaBr

    NO2

    Br

    NO2

    Br

    NO2

    Br

    NO2Br2

    FeBr3

    HNO3/H2SO4

    Br2

    FeBr3

    HNO3/H2SO4

    +

    o- i p-izomer semogu razdvojiti

    G.P.

    Kod elektrofilnog napada na monosupstituisanebenzene, p-derivat je najee glavni proizvod (izsternih razloga je olakan prilaz E+u p-poloaju)!

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    32/34

    63

    ELEKTROFILNI NAPAD NA DISUPSTITUISANE

    BENZENEJako aktivirajue grupe imaju prednost nadumereno ili slabo aktivirajuim a ove poslednje naddezaktivirajuim grupama (fol.27):

    -NH2> -OH > OCH3> NHCOCH3> CH3, C6H5> m-dirigujuce

    JAKOaktivirajuce (o,p)

    UMERENOaktivirajuce (o,p)

    SLABOaktivirajuce (o,p) dezaktivirajuce (m)

    OH

    CH3

    OH

    CH3

    NO2HNO3H2SO4

    o-CH3

    o-OH

    CH3

    NO2

    CH3

    NO2

    NO2

    CH3

    NO2

    NO2O2N

    NO2

    NO2O2N

    COOH

    HNO3

    H2SO4

    HNO3

    H2SO4

    KMnO4

    o-CH3m-NO2

    64

    Predloite sinteze navedenih jedinjenja iz toluena,

    koristei potrebne neorganske reagense:a) 2-brom-4-nitrotoluenab) o-, p-i m-nitrobenzoeve kiseline

    CH3 CH3

    NO2

    CH3NO2

    CH3

    NO2

    Br

    NO2

    COOH COOH

    NO2

    COOH

    COOH

    NO2

    HNO3

    H2SO4+

    Br2FeBr3

    KMnO4KMnO4

    KMnO4

    HNO3H2SO4

    Ako su grupe meusobno u metapoloaju ondase na C-atomu izmeu njih supstitucija skoro neodigrava zbog STERNIH smetnji.

    O

    Cl

    O

    Cl

    SO3H

    O

    Cl

    HO3SO

    Cl

    SO3HCH3

    SO3/H2SO4

    CH3CH3 CH3

    ++

    STERNE smetnjenapadu E+

    o-OCH3

    p-OCH3

    o-OCH3o-Clp-Cl

    o-Cl

    jako malo

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    33/34

    65

    CH3

    CH3

    CH3

    CH3

    NO2HNO3H2SO4

    4 ekv. poloaja CH3

    CH2CH3

    CH3

    CH2CH3

    NO2

    CH3

    CH2CH3

    NO2

    HNO3

    H2SO4

    po 2 ekv. poloaja

    +

    CH3

    CH3

    CH3

    CH3NO2

    CH3

    CH3

    NO2o-CH3

    o-CH3

    o-CH3p-CH3

    p-CH3o-CH3

    HNO3

    H2SO4

    +

    jako malo

    STERNE smetnjenapadu E+

    CH3CH3

    CH3CH3

    NO2

    CH3CH3O2N

    HNO3

    H2SO4

    +

    o-CH3

    o-CH3

    p-CH3

    p-CH3

    po 2 ekv. poloaja

    66

    NHCOCH3

    Br

    NHCOCH3

    Br

    ClCl2AlCl3

    o-NHCOCH3

    o-Br

    Nastaje samo jedan proizvod dirigujue dejstvoNHCOCH3grupe je daleko jae.

    REVERZIBILNO SULFONOVANJEKAOZATITNI POSTUPAK U SINTEZI

    C(CH3)3 C(CH3)3

    NO2

    C(CH3)3NO2

    C(CH3)3

    SO3HC(CH3)3

    SO3H

    NO2

    C(CH3)3

    NO2

    HNO3

    H2SO4+

    10%90%G.P.

    SO3/H2SO4

    HNO3

    H2SO4

    H2O, H2SO4

    100 oC

    DEsulfonovanje

    sulfonovanje

    JEDINIproizvod

    1-terc-butil--2-nitrobenzen

    1-terc-butil--2-nitrobenzen

    sulfo grupatiti p-poloajod supstitucije

    veomavoluminozna

  • 7/21/2019 Temperatura procesa

    34/34

    67

    Zadatak: Prikaite sintezu p-hlorstirena iz

    etilbenzena

    CH CH2

    Cl

    CHCH3Br

    Cl

    CH2CH3 CH2CH3

    Cl

    CH2CH3Cl

    Cl2FeCl3

    +

    Br2, KOH/alkohol

    Alkenilbenzeni halogenovani u prstenu, sintetiuse tako to se C=C veza u bonom nizu stvaranakon to je halogen uveden u prsten!

    U supsrotnom, prvo bi dolo do adicije halogenana dvostruku vezu, a tek nakon toga do sustitucije uprstenu.