Aromás vegyületek II. 4. előadás

Átírás

1 Aromás vegyületek II. 4. előadás

2 Szubsztituensek irányító hatása Egy következő elektrofil hova épül be orto, meta, para pozíció CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 E E E orto (1,2) meta (1,3) para (1,4)

3 Szubsztituensek irányító hatása Erősen elektronszívó szubsztituens: dezaktivál, metába irányít Gyengén elektronszívó: dezaktivál, orto, para irányító Elektronküldő: aktivál és orto, para irányító

4 Példák CH 3 CH 3 CH 3 MeBr AlCl 3 Me = elektronküldõ szubsztituens aktivál, o, p irányító CH 3 + metil-benzol (toluol) 1,2-dimetil benzol (o-xilol) CH 3 1,4-dimetil benzol p-xilol NH 2 MeBr AlCl 3 NH 2 = elektronküldõ szubsztituens aktivál, o, p irányító NH 2 NH 2 CH 3 + amino-benzol (anilin) CH 3 1-amino-2-metilbenzol 2-aminotoluol o-metilanilin 1-amino-4-metilbenzol 4-aminotoluol p-metilanilin

5 Példák CH 3 CH 3 CH 3 HNO 3 / H 2 SO 4 Me = elektronküldõ szubsztituens aktivál, o, p irányító NO 2 + metil-benzol (toluol) 1-nitro-2-metilbenzol 2-nitrotoluol o-nitrotoluol NO 2 1-nitro-4-metilbenzol 4-nitrotoluol p-nitrotoluol NO 2 MeBr NO 2 = elektronszívó szubsztituens NO 2 AlCl 3 dezaktivál, m-irányító CH 3 amino-benzol (anilin) 1-nitro-3-metilbenzol 3-nitrotoluol m-nitrotoluol

6 Kondenzált aromás gyűrűs vegyületek policiklusos aromás vegyületek (PAH) Naftalin Antracén Fenantrén

7 Előfordulás, élettani hatás Kőolaj, kőszénkátrány, üzemanyagok égetése során is keletkezik Környezetszennyezők Karcinogén (rákkeltő) Teratogén (embriót, magzatot károsító) Mutagén (mutációt idéz elő (DNS károsító))

8 Heteroatomot tartalmazó szénvegyületek

9 Heteroatomok beépülése Heteroatom :a szénen és hidrogénen kívül bármi más Gyakorlatban : oxigén, nitrogén, kén, foszfor, halogének Beépülhetnek a szénvázba (pl. C-O-C), vagy hidrogének helyére (pl. C-OH) Döntően befolyásolják a szerves vegyületek fizikai és kémiai tulajdonságait

10 Oxigéntartalmú szerves vegyületek OH Alkoholok, fenolok CH 3 -OH metil-alkohol fenol (hidroxibenzol) Éterek Karbonil vegyületek Aldehidek H 3 C CH 2 O CH 2 CH 3 dietil-éter O H 3 C H acetaldehid (etanal) O Ketonok H 3 C CH 3 dimetil-keton (aceton, 2-propanon) O Karbonsavak H 3 C OH ecetsav (etánsav)

11 Alkoholok, fenolok Hidroxi funkciós csoport (-OH) Víz származékok, polárisok, vízzel C atomszámtól függően elegyednek csoportosítás az OH-t hordozó szén rendűsége szerint

12 Nevezéktan 1. Keresd meg a leghosszabb szénláncot, ami tartalmazza az OH-t 2. A megfelelő tagszámú alkán nevéhez tedd hozzá az OL végződést 3. Számozd meg a szénlánc szénatomjait (az OH-hoz közelebbi végen kezdd!) 4. Jelöld hol van az OH csoport, és a többi szubsztituens (ha van)

13 Nevezéktan Triviális nevek pl. etil-alkohol (csoport nevek: fenil, benzil, vinil, terc-butil!)

14 Az alkoholok, fenolok tulajdonságai az oxigén sp 3 hibridállapotú (a két nemkötő e - pár meg a két szubsztituens ~tetraéderes; a két szubsztituens V alakú Az alkohol / fenol molekulák közt H-híd kötés jön létre Az ugyanolyan molekulatömegű szénhidrogénhez képest sokkal magasabb op, fp.

15 Alkoholok savassága / bázikussága A vízhez hasonlóan az alkoholok gyengén savasak és gyengén bázikusak is A fenolok erősebb savak (az aromás gyűrű stabilizálni tudja az O aniont rezonancia)

16 Sav bázis tulajdonság

17 Alkoholok előállítása alkének / alkinok vízaddíciója alkének dihidroxilálása

18 Alkoholok előállítása Karbonil vegyületek redukciójával Karbonsavak / észterek redukciójával Alkil-halogenidek szubsztitúciós reakcióival R-X + OH - R-OH + X -

19 Alkoholok nukleofil szubsztitúciós reakciói

20 Alkoholok dehidratációja (vízelimináció) Elimináció : egy molekula úgy alakul át egy másik vegyületté, hogy közben egy kisebb molekula kilép belőle

21 Vízeliminációs reakciók CH 2 nem keletkezik H 2 C H 3 C CH 2 CH 3 nagyon kevés keletkezik Zajcev szabály: A hidrogén onnan távozik, ahol már eleve kevesebb H volt

22 Oxidációs reakciók

23 Oxidációs reakciók

24 Fenolok alkalmazása Általábana fenolok mérgek, fertőtlenítőszerek, baktériumölők Trinitrofenol : robbanóanyag Polifenolok : csersavak (borban pl.)

25 Éterek R-O-R funkciós csoport (O beépül a láncba) Enyhén polárisak (dipol-dipol kcsh.) Relatíve alacsony fp. Op. Vízzel nem elegyednek

26 Éterek elnevezése Elnevezés: az O-n milyen szubsztituensek vannak + éter Ha egyéb funkciós csoportok is vannak (pl aril) az éter alkoxi csoportként kezelendő

27 Éterek előállítása Alkoholok dehidratációjával (vö.: korábban eliminációval) Williamson szintézis

28 Epoxidok (háromtagú gyűrűs éterek)

29 Éterek felhasználása: a kisebbek mind mesterségesek nagyobbak pl. cukrok oldószer szintéziseknél tűz és robbanásveszélyesek régen altatóként alkalmazták a dietil-étert epoxigyanták: ragasztók

30 Karbonilvegyületek: aldehidek, ketonok

31 Aldehidek, ketonok Aldehid CHO, vagy ketocsoportot tartalmaznak C(C=O)C gyengén polárisak, H-híd akceptorok a kisebbek elegyednek vízzel. Dipólus momentum relatíve nagy, op., fp. Ennek megfelelően magasabb, mint a megfelelő tömegű alkáné A karbonil C és az O is sp 2 hibridállapotú (háromszög alkat)

32 Nevezéktan Ketonok on, aldehidek al vegződést kapnak O H 3 C CH 2 CH 3 2-butanon vagy: metil: etil keton O H 3 C CH 3 2-propanon vagy: dimetil keton aceton O H 3 C H etanal acetaldehid O H C 5 H 11 hexanal Ciklohexán-karbaldehid O H 3 C metil-fenil keton acetofenon

33 Nevezéktan csoportnevek

34 Nevezéktan

35 Karbonilvegyületek előállítása Alkohol enyhe oxidációjával Alkén ozonolízisével Friedel-Crafts acilezéssel (aril-aril, vagy aril-alkil ketonok)

36 Karbonilvegyületek oxidációja

37 Karbonilvegyületek nukleofil addíciós reakciói A karbonil C pozitívan polározott (nukleofillel támadható) Aldehidek reaktívabbak (sztérikusan + a C pozitív töltése kevésbé stabilizált

38 Redukció alkohollá Hidridion H mint nukleofil LiAlH 4, NaBH 4 Katalitikus hidrogénezéssel is megy (Pt, Pd/C)

39 Acetálképzés reakció alkoxiddal Ciklohexanon-dimetilacetál Acetál : geminális diéter Alkalmazás: szintézisekben védőcsoportként

40 Aldehidek előfordulása, alkalmazása Vanillin, fahéjaldehid, ánizsaldehid illatanyagok Acetaldehid : vegyiparban ecetsav előállítása Formaldehid: fertőtlenítő, tartósító, vegyipari alapanyag (polimerek) Aceton: oldószer