ARENY= aromatické uhlovodíky

Prezentace na téma: "ARENY= aromatické uhlovodíky"— Transkript prezentace:

1 ARENY= aromatické uhlovodíky

2 ARENY Zvláštní postavení: planární (rovinné)…………………………………………………………………………………………………………………… Vzorec Benzenu – navrhl 19. st…………………………. Dle počtu benzenových jader: Monocyklické ……………….. Polycyklické………………….. cyklické systémy s konjugovanými dvojnými vazbami F.A. Kekulé (1 jádro) (více jader)

3 1) Monocyklické areny Jen jedno jádro Benzen

4 2) Polycyklické areny A) Kondenzovaná jádra - přímo na sebe
………………………………………………….. ………………………………………. bifenyl naftalen B) Izolovaná jádra - odděleno vazbou 1 3 2 4 5 6 1´ 3´ 4´ 2´ 5´ 6´

5 Názvosloví arenů (MONOCYKLICKÉ)
Z triviálních názvů benzen toluen kumen styren

6 Názvosloví arenů (MONOCYKLICKÉ)
Z triviálních názvů 1,2- dimethylbenzen 1,3- dimethylbenzen 1,4- dimethylbenzen o - xylen m - xylen p - xylen

7 Názvosloví arenů (polycyklické)
8 1 7 2 6 3 4 5 anthracen naftalen Naftacen tetracen fenanthren

8 Názvosloví arenů: uhl. zbytky (vznikly odtrhnutím jednoho vodíku)
CH2- fenyl (od benzenu) benzyl (od toluenu)

9 Vlastnosti arenů = charakteristická vůně = aroma
(l) i (s) monocyklické: ……………. se zvyš. Mr ……….... T varu polycyklické: … některé …………………………. cykly s 4n+2 , kde n = 1, 2, 3,… roste (s) (nerozp. ve vodě) karcinogenní

10 Vlastnosti arenů = charakteristická vůně = aroma
…………………………………Celkový počet -elektronů (včetně volných elektronových párů), účastnících se myšleného posunu, musí být roven ………………..(n je celé kladné číslo nebo nula) 4n+2 počet -elektronů ve sloučenině musí být roven číslu 4n+2, tedy matematicky P= 4n+2, kde P je počet -elektronů a n je libovolné celé nezáporné číslo.

11 Podmínky aromaticity:
cyklická 1) molekula je ……………….a atomy cyklu leží……………………………. 2) existují alespoň dvě tzv……………………….., to jsou struktury, které lze odvodit myšleným posunem π-elektronů po obvodu cyklu 3) počet π-elektronů musí vyhovovat…… , tj. jejich počet je 4n+2, kde n je 0 nebo celé kladné číslo v jedné rovině rezonanční struktury Hűckelovu pravidlu

12 AROMATICKÝ CHARAKTER Aromatický charakter lze očekávat u cyklických či polycyklických molekul, v nichž je umožněna konjugace alternující násobných  vazeb. (popřípadě obsazených nebo neobsazených p-orbitalů kolmých na rovinu kruhu, rovnoběžných s p-orbitaly podílejícími se na tvorbě pí vazeb). Počet elektronů v aromatických systémech je 4n+2, kde n je přirozené číslo.

13 AROMATICKÝ CHARAKTER 2e 2e 4=4n+2 4-2 = 4n 2/4=n n není celé číslo
n je celé číslo 14=4n+2 14-2 = 4n 12/4 =n n je celé číslo

14 AROMATICKÝ CHARAKTER ano ne

15 Vlastnosti - Benzen: planární molekula, hybridizace sp2

16 Vlastnosti - Benzen: planární molekula, hybridizace sp2
-elektrony jsou delokalizované – tj…………………………………………………………..– nestřídají se – a = vazby Všechny vazby jádra jsou ……………………………… Delokalizace způsobuje vyšší………………………………, energie snížena o tzv. delokalizační energii (nižší E, tím stabilnější) rozprostřeny rovnoměrně po celé struktuře stejně dlouhé stálost sloučenin

17 Vlastnosti - Benzen: Překryv orbitalů = dva kruhové oblaky :
Nad a pod jsou delokalizované (= rozprostřené)  elektrony

18 Vlastnosti - Benzen: Odlišné vlastnosti od nenasycených C
……………………………………………… Vzorec nevystihuje vlastnosti benzenu = nepodléhají adicím ale substitucím

19 Zdroje arenů: A) ……………………… – zpracovává se rektifikací na několik frakcí B) …………………….. – z ní aromatizace ropy (cyklizací) Zisk : ………………………… Černouhelný dehet Ropa frakční destilací

20 Reakce monocyklických arenů
1) elektrofilní substituce 1. Fáze – …………………………………………………………. 2. Fáze vytvoření kovalentní vazby – ………………………………………………………………. 3. Fáze – ………………………………………………………… rychlá, s elekrofilním činidlem, vzniká  komplex určuje rychlost celé reakce, vzniká  komplex báze odtrhne H a obnoví se aromatický charakter

21 Reakce monocyklických arenů
1) elektrofilní substituce a) …………………………… b) …………………………… c) …………………………… d) …………………………… Halogenace Nitrace Sulfonace Alkylace

22 Reakce monocyklických arenů 1) elektrofilní substituce
a) Halogenace Chlorace (Katalyzováno: halogenidy železitými, hlinitými) C6H6 + Cl2 C6H5Cl + HCl 2) Bromace (Katalyzováno: halogenidy železitými, hlinitými)

23 Reakce monocyklických arenů 1) elektrofilní substituce
b) Nitrace Směs kyseliny dusičné a sírové …………………………………………………………………….. silnější kyselina sírová vnutí proton kyselině dusičné, tato nestabilní molekula odštěpí vodu a zbude NO2+ Sírová = protonace kys. dusičné, štěpí se na vodu a ……………………………………………. nitrylový kation = NO2+ (nitroniový) H2SO4 + HNO3 → HSO4- + H2NO3+ → HSO4- +H2O + NO2+

24 Reakce monocyklických arenů 1) elektrofilní substituce
c) sulfonace -SO3H Zavádí se skupina ………………., elektrofilem: SO3 Použití kys. sírové nebo oleum C6H5SO3H + H2O C6H6 + H2SO4

25 Reakce monocyklických arenů 1) elektrofilní substituce
d) alkylace =…………………………………….. reakce arenů s acylhalogenidy Použití: alkylhalogenidy Katalyzátor: halogenidy kovů

26 Vliv substituentů umístěných na benzenovém jádře
Třída: do polohy ortho a para + M (+I): …………………… Př) -NH2, -OH, -OR, alkyl, halogen …………………….elektronovou hustotu na aromatickém jádře a celkově …………………………….systému pro další substituci. Mají ………………………… , zvýšení el. hustoty v poloze ………… ortho a para dirigující Zvyšují zvyšují reaktivitu volný elektronový pár o- a p-

27 Vliv substituentů umístěných na benzenovém jádře
2. Třída: do polohy meta -M (–I): …………………………… Př) -NO2, -SO3H,-CHO, -COOH, -CN Celkově však ………………..reaktivitu systému pro substituci. meta dirigující snižují

28 Reakce monocyklických arenů 2) adice radikálová
Probíhá ………………………. (zvýšená teplota a tlak, katalyzátor), Dojde ke ………………………………………….. za extrem. podmínek zrušení aromatického charakteru a) HYDROGENACE b) CHLORACE katalyzátor Raneyův nikl s UV Benzen cyklohexan Benzen 1,2,3,4,5,6-hexa- chlorcyklohexan

29 Reakce monocyklických arenů S BOČNÍM ŘETĚZCEM
1) BROMACE toluen benzyl-bromid CH3 2) OXIDACE Katalyzátor: KMnO4 toluen kyselina benzoová

30 Reakce monocyklických arenů 3) oxidace
3) Oxidace Aromatického jádra: ………………………………………… Z benzenu je anhydrid kyseliny maleinové Kat. O2, V2O5 samostatně se oxiduje obtížně

31 Reakce polycyklických arenů NAFTALENU
…………………………………..přednostně v poloze ………(1, 4, 5, 8) 1) Bromace: bez AlBr3 2) Sulfonace: A) do polohy  = …………………….. B) do polohy  = …………………….. a) Substituce elektrofilní  rychle, vratně pomalu, nevratně

32 Reakce polycyklických arenů NAFTALENU
………………………………….. Katalyzátor: Pt b) Adice radikálová c) Adice: hydrogenace 32

33 Významné areny Benzen: bezbarvá ….. se vzduchem ………………........
ve vodě ………………………. sám rozpouštědlem ……………………. Pro výrobu: …………………………………. Výchozí látka pro výrobu ……………………………….. Přidání do benzínu k zlepšení ………………………… (l) výbušná směs nerozpustný karcinogenní léčiv, barviv, plast. hmot polymerů a syntetické pryže oktanového čísla

34 Významné areny Toluen: průmyslově se vyrábí z ………………………..
laboratorně se připraví………………………. sám rozpouštědlem …………jedovatý než benzen Účinky ………………………… Pro výrobu: …………………………………. petroleje. methylací benzenu méně omamné TNT = trinitrotoluen 34

35 Významné areny Naftalen: krystalky šupinkovité barvy ………………………..
podléhá………………………. odpuzuje živočichy = dříve proti ……………….. Pro výrobu: …………………………………. bílé sublimaci molům barviv 35

36 Významné areny Benzo-a-pyren:
Vícecyklické areny všechny prokázané……………… Ovlivňuje ………………………. karconogeny. metabolismus. 36

37 Významné areny Vícecyklické areny = prokázané karcinogeny
Př ) Benzo(a) pyren 37

38 38