Helyettesített Szénhidrogének

Hasonló dokumentumok
Helyettesített Szénhidrogének

HALOGÉNEZETT SZÉNHIDROGÉNEK

Helyettesített karbonsavak

R R C X C X R R X + C H R CH CH R H + BH 2 + Eliminációs reakciók

ALKOHOLOK ÉS SZÁRMAZÉKAIK

AROMÁS SZÉNHIDROGÉNEK

Szemináriumi feladatok (alap) I. félév

Szemináriumi feladatok (alap) I. félév

Szénhidrogének III: Alkinok. 3. előadás

10. Kémiai reakcióképesség

Fémorganikus vegyületek

szabad bázis a szerves fázisban oldódik

Halogénezett szénhidrogének

Szemináriumi feladatok megoldása (kiegészítés) I. félév

szerotonin idegi mûködésben szerpet játszó vegyület

SZERVES KÉMIA I. B.Sc. képzés, kód: BMEVESZA301 Tantárgy követelményei 2018/2019tanév II. félév

KARBONSAVAK. A) Nyílt láncú telített monokarbonsavak (zsírsavak) O OH. karboxilcsoport. Példák. pl. metánsav, etánsav, propánsav...

SZERVES KÉMIA I. B.Sc. képzés, kód: BMEVESZA301 Tantárgy követelményei 2016/2017tanév II. félév

H 3 C H + H 3 C C CH 3 -HX X 2

Kémiai reakciók sebessége

Eredményes vizsga esetén a tárggyal 5 kreditpont szerezhető. A félév csak aláírással zárul, ha

Szénhidrogének II: Alkének. 2. előadás

KARBONSAV-SZÁRMAZÉKOK

MECHANIZMUSGYŰJTEMÉNY a Szerves kémia I. előadáshoz

Budapest, szeptember 6. Dr. Huszthy Péter egyetemi tanár

Eredményes vizsga esetén a tárggyal 5 kreditpont szerezhető. A félév csak aláírással zárul, ha

Budapest, június 15. Dr. Hornyánszky Gábor egyetemi docens

Nitrogéntartalmú szerves vegyületek. 6. előadás

SZERVES KÉMIA biomérnököknek B.Sc. képzés, kód: BMEVESZA204 Tantárgy követelményei 2017/2018 tanév II. félév

Szénsavszármazékok 1

O S O. a konfiguráció nem változik O C CH 3 O

Budapest, szeptember 5. Dr. Tóth Tünde egyetemi docens

CH 2 =CH-CH 2 -S-S-CH 2 -CH=CH 2

Reakciók osztályozása

Zárójelentés a. című pályázatról ( , )

Sztereokémia II. Sztereokémia III.

Szerves kémiai reakciók csoportosítása Kinetikus és termodinamikus kontroll Szubsztituens hatások Sav-bázis tulajdonságokat befolyásoló tényezők

Szerves kémiai szintézismódszerek

Oldószerek csoportosítása

Szerves Kémia II. 2016/17

Tantárgycím: Szerves kémia

1. Önkéntes felmérő (60 perc)

Fémorganikus kémia 1

Összefoglaló előadás. Sav-bázis elmélet

CHO CH 2 H 2 H HO H H O H OH OH OH H

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

A KÉMIA ÚJABB EREDMÉNYEI

Polimerizáció. A polimerizáci jellemzőit. t. Típusai láncpolimerizáció lépcsős polimerizáció Láncpolimerizációs módszerek. Monomerek szerkezete vinil

SZERVES KÉMIAI REAKCIÓEGYENLETEK

R nem hidrogén, hanem pl. alkilcsoport

Szerves Kémia. Farmakológus szakasszisztens képzés 2012/2013 ősz

A pót zh megírásakor egy témakör választható a kettőből. A pót zh beadása esetén annak

A kémiai kötés magasabb szinten

8. Előadás Karbonsavak. Karbonsav származékok.

Szerves kémiai szintézismódszerek

8. Előadás. Karbonsavak. Karbonsav származékok.

Részletes tematika: I. Félév: 1. Hét (4 óra): 2. hét (4 óra): 3. hét (4 óra): 4. hét (4 óra):

1. KARBONILCSOPORTOT TARTALMAZÓ VEGYÜLETEK

Szabó Dénes Molekulák és reakciók három dimenzióban

COOCH 3. Ca + O - NH 2 OCH 2 CH 2 CH 3 NO 2 N H H 3 CO N OCH 3 COOH

Szerves kémia 2014/2015

leírás: típusai: memo:

Bevezetés a biokémiába fogorvostan hallgatóknak Munkafüzet 4. hét

Indikátorok. brómtimolkék

Reakciókinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

Palládium-organikus vegyületek

Alap szerves kémiai reakciók szisztematikus tárgyalása

Szemináriumi feladatok (kiegészítés) I. félév

Kémiai kötés. Általános Kémia, szerkezet Dia 1 /39

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

Osztályozó vizsgatételek. Kémia - 9. évfolyam - I. félév

Fogalomtár Szerves kémia kollokviumhoz Semmelweis Egyetem Szerves Vegytani Intézet 2018.

KARBONSAVSZÁRMAZÉKOK

Alap szerves kémiai reakciók szisztematikus tárgyalása

1. feladat. Versenyző rajtszáma:

Aromás vegyületek II. 4. előadás

A kémiai kötés magasabb szinten

Szerves Kémia II. Dr. Patonay Tamás egyetemi tanár E 405 Tel:

3. A kémiai kötés. Kémiai kölcsönhatás

OXOVEGYÜLETEK. Levezetés. Elnevezés O CH 2. O R C R' keton. O R C H aldehid. funkciós csoportok O. O CH oxocsoport karbonilcsoport formilcsoport

6. változat. 3. Jelöld meg a nem molekuláris szerkezetű anyagot! A SO 2 ; Б C 6 H 12 O 6 ; В NaBr; Г CO 2.

2. melléklet a 4/2011. (I. 14.) VM rendelethez

Sav bázis egyensúlyok vizes oldatban

Kinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

Szerves kémia Fontosabb vegyülettípusok

2004.március A magyarországi HPV lista OECD ajánlás szerint 1/6. mennyiség * mennyiség* kategória ** (Use pattern)

Szemináriumi feladatok megoldása (kiegészítés) I. félév

AMINOK. Aminok rendűsége és típusai. Levezetés. Elnevezés. Alkaloidok (fiziológiailag aktív vegyületek) A. k a. primer RNH 2. szekunder R 2 NH NH 3

Alap szerves kémiai reakciók szisztematikus tárgyalása

Katalízis. Tungler Antal Emeritus professzor 2017

Kémiai kötések és kristályrácsok ISMÉTLÉS, GYAKORLÁS

Kémiai kötés. Általános Kémia, szerkezet Slide 1 /39

O 2 R-H 2 C-OH R-H 2 C-O-CH 2 -R R-HC=O

Reagensek Reaktivitás Elektroneffektusok Kinetikus és termodinamikus kontroll Reakciók osztályozása

OXOVEGYÜLETEK. Levezetés. Elnevezés O CH 2. O R C H aldehid. O R C R' keton. Aldehidek. propán. karbaldehid CH 3 CH 2 CH 2 CH O. butánal butiraldehid

R nem hidrogén, hanem pl. alkilcsoport

a NAT /2012 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Név: Pontszám: / 3 pont. 1. feladat Adja meg a hiányzó vegyületek szerkezeti képletét!

Átírás:

elyettesített Szénhidrogének

alogénezett szénhidrogének

Alifás halogénvegyületek Szerkezet Kötéstávolság ( ) omolitikus disszociációs energia (kcal/mol) Alkil-F 1,38 116 Alkil-l 1,77 81 Alkil-Br 1,91 66 Alkil-I 2,21 51 2 l 2 2 l 2 Br A 1,69 104 1,86 60

sp 2 p z p z p z sp 2 hlg 4π 2 hlg β- α- 2 hlg 2 hlg

Fizikai tulajdonságok a.) jó oldószerek: zsíroldók narkotikus hatásúak b.) forráspont > szénhidrogén l 3 mérgező l 3 2 hν l l Et 5 2 5 2 foszgén dietil-karbonát méregtelenítés

Biológiai tulajdonságok - narkotikus hatás F 3 Brl fluotán - a többszörösen klórozottak toxikusak

1. Előállítás X R R X + 2 Reakciókészség: F << l < Br < I (Észteresítési reakció: X -jának cseréje R-re) Szervetlen savhalogenidekkel jobb ( Sl 2, Pl 5, Pl 3, SbF 5 ) 2. R 2 R 1 PX 5 R 2 R 1 X X + PX 3

Kisebb szénatomszámú halogénezett termékké alakítás: haloform próba R 3 X 2 R 3 lúg, 3X 2 R X 3 X3 + R 3. R Ag-só Br 2 R Br + 2 unsdiecker-reakció

4. Alkil-halogenid előállítása gyökös reakcióval 3 + X 3 + X (1) X X + 3 X + 3 X (2) lánc növekedés

Gyökös reakciók Termokémia I. reakció = -KDE (termékek) - [ -KDE (reaktánsok)] Metán halogénezése 3 + X 3 + X (1) X X + 3 X + 3 X (2) lánc növekedés F F 2 F 38 l l 2 l 58 Br Br 2 Br 46 I I 2 I 36 KDE (kcal/mol) F + F 136 l + l 103 Br + Br 87 I + I 71

Gyökös reakciók Termokémia II. R KDE (kcal/mol) 3 104 1 98 2 94 3 91 3 F 108 3 l 83 3 Br 70 3 I 56

Gyökös reakciók Termokémia III. + l l 2 l KDE (kcal/mol) 104 58 2 * 103 162 206 r = - 206 - (-162) = - 44 kcal/mol A halogénezési láncnövekedés (1) lépése: X X kötés X = l r X = Br 3-103-(-104) = +1-87-(-104) = +17 3-103-(-91) = -12-87-(-91) = +4 Vagyis: a lánc növekedés első lépése endoterm, ( de a teljes, (1) és (2) exoterm) Br sokkal jobban válogat 1 -ot nem!

Gyökös reakciók Termokémia IV. X X + 3 3 X + X 4 + X 3 + X (2) (1) A halogénezés láncnövekedési lépéseinek energiaprofilja: +33 +17 +1 0 I Br l 13-7 - 25 F 2 extrémreaktív robbanás I 2 endoterm nemmegy l 2 reaktivitása nagy nemszelektív Br 2 lomha szelektív (csak a reaktívat) -100 F - 102

Reakció profil ammond elv: Az átmeneti állapot hasonlít az intermedierhez, vagyis mindaz ami az intermediert stabilizálja az az átmeneti állapotot is stabilizálja, illetve mindaz ami az intermediert destabilizálja, az az átmeneti állapotot is destabilizálja.

Reaktivitás-szelektivitás szabálya: egy kémiai reakcióban, amelyben többféle termék keletkezhet, minél nagyobb reaktivitású reagens (illetve reaktív intermedier ) vesz részt, annak annál kisebb a szelektivitása. Minél reaktívabb egy reagens, annál kevésbé szelektív, illetve minél szelektívebb egy reagens, annál kevésbé reaktív. Azonban minden esetben definiálni kell, hogy milyen típusú reakcióra vonatkozik a reaktivitás-szelektivitás.

Thermochemical analysis of that propagation step of radical chlorination and bromination of alkanes that determines the regioselectivity of the overall reaction. The r values were determined experimentally; the values are estimated.

Gyökös reakciók Termokémia V. l 2 3 2 2 l 45 % 3 2 3 55 % 3 2 3 l Br 2 3 2 2 Br < 1% 3 3 > 99 % Br

3 3 3 3 3 l 2 l 2 3 + 3 3 hőfok izobutil-klorid: l terc-butil-klorid: 500 o 90% 10% 300 o 64% 36%

E 3 3 3 + l 3 # 3 2 + l 3 3 3 + l reakciókoordináta E 3 3 2 + Br 3 3 3 + Br 3 3 + Br # 3 reakciókoordináta

Alkilezési reakciók Kémiai reakciók 1. RX R 2. RX Et R Et 3. RX SEt R SEt 8. RX EWG EWG R EWG EWG 4. RX N 3 RX R1 R 2 N R N 2 R N 5. RX Ph 3 P [Ph 3 P R]X R 1 R 2 9. RX N R N + R N 6. RX N 3 RN 3 7. RX N RN (+ R N=:) 10. RX N 2 R N 2

11. Grignard-reakció 3 I + Mg Et 2 3 Mg I R Et Et Mg Et Et 2 X 2 R 1 R 2 R R R 1 R 2 R

További alkilezési reakciók 12. R-X R 13. R-X lg R lg 14. R-X 15. R-X R' R' R R' R R'

1. Alifás nukleofil szubsztitúció Kémiai reakciók S N 1 és S N 2 Alkilezés R X + Y R Y + X S N 1 l lassú nukleofil nukleofug + + l IUPA szimbólum: D N +A N (dissociation; a 'core' atom egy kötést nukleofúghoz hasítja; association; a 'core' atom egy nukleofillal létesít kötést) gyors + + l törzsatom: amelyen a szubsztitúció végbemegy, ill. ahonnan az elimináció után a kettős kötés indul

S N 2 δ - δ - + l l + l inverzió IUPA szimbólum: A N D N (association; nucleophile; dissociation; nucleophug) a kötés létesülés és hasadás konkurrens

E 1 2 S N 2 inter medier S N 1 r eakciókoor dináta a gátak magassága a szubsztr áttól jelentősen függ!

S N 1 1 o 2 o 3 o S N 2 3 3 3 l l 3 l 3 3

Y δ- X δ- Y δ- X δ- E akt E akt Y, 3 X 3 Y, X Y, ( 3 ) 3 X ( 3 ) 3 Y,X

potenciális ener gia δ + δ - ( 3 ) 3 Br E akt δ + δ - ( 3 ) 3 Br ( 3 ) 3 Br ( 3 ) 3 Br, ( 3 ) 3 reakciókoordináta

3 6 13 Br 2 2 5 3 6 13 + 3 6 13 5 : 1

Y W X W Y LG LG X Nu Nu + Y W X Y W X Nu 50% 50%

a) S N retencióval X W X W LG + Nu Y Y δ Nu δ LG X W Y Nu + LG b) S N inverzióval Nu + X W LG Nu δ X W δ LG Nu W X + LG Y Y Y

Y W X W Y LG LG X Nu Nu + Y W X Y W X Nu több, mint 50% kevesebb, mint 50%

3 3 2 5 + l 2 5 + l Nu M LUM inver zió l

M kötő lazító Nu l LUM retenció

Allil-átrendeződés: S N 1 Na 2 3 2 l 3 2 3 2 + 6 4 3 2 3 2

1. ianidion Ambidens nukleofilek KN + EtI Et N AgN + EtI Et N nitril izonitril 2. Nitrition NaN 2 + EtI Et N nitrovegyület AgN 2 + EtI Et N nitrit Az Ag + elősegíti az elektronegatívabb atomon történő támadást. De: NaN 2 + l 2 2 N 2 3 N 2 + 2

2. Szubsztitúció vs. elimináció S N 1 S N 2 E1 E2 Mind a 4 mechanizmus konkurrense lehet egymásnak Mitől függ? 1. Szubsztrát 2. ldószer 3. Kilépő (távozó) csoport 4. Belépő csoport = reagens

E 2 reakció l + + 2 + l X 3 kis térigényű bázis nagy térigényű bázis 3 3 " Zajcev" 3 2 2 ofmann

E 1 reakció 3 3 Et 3 2 3 2 2 3 + Br 3 3 25% 75% 3 Mechanizmus: 1. lépés: 3 3 2 3 lassú 3 2 3 + Br Br 3

2. lépés: 3 2 2 2 3 3 gyor s 3 2 + 2 3 2 3 " ofmann" 3 2 3 3 3 gyors 3 2 + 3 3 3 " Zajcev"

E 1 L E 1 cb L E 1 cb N N NN N N N N N N N

E E ξ ξ : E1cb : E1 : E2

Összefoglalva: RX Szubsztrát: R csoport - 3 > 2 > 1 S N 1, E 1-1 > 2 > 3 S N 2-1 : nem reagál S N 1 szerint, S N 2 > E 2-3 : nem reagál S N 2 szerint - 1 : nem reagál E 1 szerint -3 : reagálhat E 2 szerint -2 : E2 > S N 2 > S N 1 -E 2 : 3 > 2 > 1

S N 1, S N 2, E1, E2 reakciók 3 X R 2 X RX R R R X R metil 1 o 2 o 3 o bimolekuláris mechanizmus (S N 2 v. E2) S N 1/E1 v. E2 S N 2 főleg S N 2, de erős térgátolt B : E2 gyenge bázis (I, l, N ): S N 2 erős bázis (R ): E2 S N 2 ø szolvolízis: S N 1/E1 (alacsony T, S N 1) erős bázis(r ): E2

Szubsztitúciók S N 1 a b c X a b c + X Nu a b c Nu + Nu a b c S E 1 3 Br R 3 R 2 R 2 R 2 Br Br Br Br R 2 Br Br + Br

Konfiguráció inverzió S N 2 a c b X + Y S N 2 a Y X c b - X Y b a c Konfiguráció retenció S E 2 a c b M + a -M S E 2 c b M a c b

Eliminációk E1 3 3 3 l lassú Na 3 2 3 2 3 3 E1cB 2 2 Br + Et gyors 2 Br lassú 2 sztirol

E2 Et 3 2 Br Et + 2 3 + Br B 3 5 6 6 5 X B 3 5 6 6 5 X 3 6 5 5 6 + B + X E T R 1 NaN 2 + lna R 2 R 1 2 N N 2 + 2 Na R 2 R 1 R 2

ldószerhatás Polárisabb oldószer növeli G -t, ha az átmeneti állapot kevésbé poláris, mint a kiindulási állapot. Polárisabb oldószer csökkenti G -t, ha az átmeneti állapot polárisabb, mint a kiindulási állapot.

δ R δ X az átmeneti állapot polárisabb, mint a kiindulási állapot; a poláris oldószer a szolvatáció révén jobban képes csökkenteni a kötés hasadásához szükséges energiát, az aktiválási energia poláris oldószer esetén kisebb δ R δ X aktiválási energia R X R X Apoláris oldószer Poláris oldószer az alkil-halogenid energiája gyakorlatilag egyforma a poláris és apoláris oldószerben

Polaritásnövelés, ionizáló (protikus) S N 1, E 1 E 2 nukleofilitás/bázicitás termékarány: Aprotikus, poláris: S N 2, E 2 1 alkil halogenid 3 alkil halogenid 2 : reagens nukleofilitása/bázicitása dönt

Reagens Br 3 Et 3 3 + 3 Et 3 3 90% 10% 3 Et 3 3 + 3 Et 3 3 80% 20%

l 3 3 l + 3 2 3 3 Br ~ 100% 0% Et 3 3 Et + 3 2 75% 25% S N 1 E 2

Bázicitás-nukleofilitás B + 3 K B + 2 a bázicitás termodinamikai sajátság B + RX k BR + X a nukleofilitás kinetikai sajátság Függ az oldószertől nukleofilitás dipoláris-aprotikus oldószerben: N > l ~ Br ~ N 3 > I protikus oldószerben: I > Br > l

E 1, S N 1 vs. E 2 E 1 P 1 E1 + S N 1 = k 1 RX bázis RX E 2 R S N 1 E2 E1 + S N 1 E2 = k 2 RX bázis = k 2 bázis k 1 P 2 P 3 vagyis: minden E 1 reakcióra képes szubsztrát erősen bázikus körülmények között E 2 reakcióba is vihető

A reagenssel továbbá E 2 vs. S N 2 is befolyásolható minél erősebb bázis E 2 preferencia minél erősebb nukleofil S N 2 preferencia erős bázis gyenge nukleofilitással csak E 2 pl.:, Et >> ( 3 ) 3 S N 2 reaktivitás: E 2 -ben gyakorlatilag azonos eredmény

E 2 reakció sztereokémiája: anti elimináció sztereospecifikus Ph 3 1 2 1S, 2R Br Ph Ph Et Br 3 Ph 1S,2R Et gyors 3 Ph Ph transz ( E ) α-metil-sztilbén Ph 3 1 2 1R, 2R Br Ph Ph Ph Et Br 3 Et 1R,2R 3 Ph Ph cisz ( Z ) α-metil-sztilbén

Sztereokémiai következmények S N és E reakciókban (Összefoglalás) S N 1 : inverzió + retenció de S N i : R + Sl 2 RSl + l 1. lépés : R Sl R S 2. lépés : l R l S R l + S S N 2 : inverzió E 2 : anti a preferált E 1 : Zajcev-szabály (ofmann) transz-olefin

L - b L a b ofmann - a L L = N( 3 ) 3 L = Br Zajcev

L ( 5 2 L a 3 L a L 7 3 b ( b

Előállítások Aromás halogénvegyületek 1. S E Ar magszubsztitúció l 2 Fel 3 l l 2. S R ldalláncban halogénezett származék 3 l 2 hν 2 l R 3 3 Znl 2 3 N Br 2 Br l 2 NBS

:N Br: : : hν : N + Br: : : + Br: : : 2 2 2 Br N Br + Br Br 2 + N + Br 2 + :Br : : (Alacsony Br 2 koncentráció)

alogénvegyületek reaktivitása nukleofilekkel szemben 1 > 2 > 3 > 4 1) Acetil-klorid (savhalogenid) 3 l 3 l

2) Allil-klorid (allil-halogenid) Allil-kation 2 2 l - l lassú 2 2 2 2 + Z gyors 2 2 Z Benzil-klorid (benzil-halogenid) Benzil-kation 2 l 2 2 2 2 - l benzilkation benzilgyök benzilanion allilkation allilgyök allilanion

3) Propil-klorid (alkil-/cikloalkil-halogenid) Propil-kation - l 3 2 2 l 3 2 2

1 33 78 2 2 Nu S N 2 2 2 + :I: : : I: :: Nu 2 I: :: Nu S N 2 2 Nu + :I: : : Nu I: : : Nu I: : : EtI allil-jodid benzil-jodid

4) Vinilklorid (halogén-etén) 2 l 2 l Klórbenzol (arilhalogenid) l l l l