Aromás vegyületek II. 4. előadás

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)

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

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

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

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

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

Heteroatomot tartalmazó szénvegyületek

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

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)

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

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)

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

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.

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)

Sav bázis tulajdonság

Alkoholok előállítása alkének / alkinok vízaddíciója alkének dihidroxilálása

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

Alkoholok nukleofil szubsztitúciós reakciói

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

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

Oxidációs reakciók

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

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

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

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

Epoxidok (háromtagú gyűrűs éterek)

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

Karbonilvegyületek: aldehidek, ketonok

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)

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

Nevezéktan csoportnevek

Nevezéktan

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

Karbonilvegyületek oxidációja

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

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

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

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