Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

VY_32_INOVACE_18_2_7 Ing. Jan Voříšek  Projevem zvláštní struktury benzenu a dalších arenů je skutečnost, že nepodléhají snadno adičním reakcím (typické.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "VY_32_INOVACE_18_2_7 Ing. Jan Voříšek  Projevem zvláštní struktury benzenu a dalších arenů je skutečnost, že nepodléhají snadno adičním reakcím (typické."— Transkript prezentace:

1

2 VY_32_INOVACE_18_2_7 Ing. Jan Voříšek

3  Projevem zvláštní struktury benzenu a dalších arenů je skutečnost, že nepodléhají snadno adičním reakcím (typické pro alkeny a alkyny), ale naopak reakcím substitučním (typické pro alkany).  Při reakcích zůstává aromatický systém tj. systém delokalizovaných π-elektronů zachován.

4  Nejdůležitější reakcí aromatických sloučenin je tedy elektrofilní aromatická substituce.  S aromatickým jádrem reaguje elektrofil E + a nahrazuje jeden z atomů vodíku:  + E + + H + H H H H H H E+E+ H H H H H

5  Elektrofilními substitučními reakcemi je možno na aromatické jádro zavést mnoho různých substituentů.  Volbou vhodných podmínek a činidel je možné aromatické jádro podrobit např. následným substitucím:

6  Halogenace – substituce halogenem: -F, -Cl, -Br, -I.  Nitrace – substituce nitroskupinou –NO 2.  Sulfonace – substituce sulfoskupinou –SO 3 H.  Alkylace – substituce alkylovou skupinou –R.  Acylace – substituce acylovou skupinou –COR.

7  Všechny tyto reakce (a řada dalších) probíhají podobným mechanismem. Tento proces si ukážeme na halogenaci benzenu.  Nejběžnější je chlorace a bromace. Přímá fluorace je příliš bouřlivá a jodace je reverzibilní.  Reakce jsou katalyzovány halogenidy hlinitými nebo železitými.

8  První fází halogenace je reakce halogenu (X-X) s katalyzátorem za vzniku kationtu halogenu. X 2 + AlX 3 X δ+ ---X---AlX 3 δ- X + + AlX 4 -

9  Dalším reakčním krokem je vytvoření π - komplexu při reakci benzenového jádra s kationtem halogenu: + X + X + π -komplex

10  Rychlost halogenace určuje především následná fáze reakce, kdy vzniká σ–komplex. X + σ–komplex H X

11  σ–komplex následně ztrácí proton reakcí s tetrahalogenhlinitanovým aniontem. Odtržení protonu ze σ–komplexu je poslední fází halogenace. + AlX HX + AlX 3 H X X

12  Jak již bylo řečeno, všechny uhlíky v benzenovém jádru jsou rovnocenné, a proto –komplex, který vzniká při elektrofilní substituci, může vzniknout na kterémkoliv z nich.  Pokud je již nějaký substituent na benzenovém jádru navázán, druhý substituent se může navázat do poloh –ortho, -meta a –para.  Podle toho do jaké polohy nasměruje další substituent, rozeznáváme dva typy substituentů:  Substituent 1. třídy – směruje navázání dalšího substituentu do poloh –ortho a –para.  Substituent 2. třídy – směruje navázání dalšího substituentu do polohy meta.

13  Podle síly řídícího účinku můžeme vytvořit následující řady:  Substituenty 1. třídy:  NR 2 > NHR > NHCOR > OH > OR > HS > RS > alkyl > halogen > NO  Substituenty 2. třídy:  NO 2 > CN > COX > SO 2 R > SO 3 H > COOR > CONH 2  (některé skupiny ještě neznáte, ale poznáte, časem )

14  Nyní by měla někoho z Vás napadnout otázka, jaké bude složení produktů, jestli je možná substituce do poloh ortho nebo para?  Jedna z odpovědí je, že čím je objemnější substituent na aromatickém jádře nebo druhá substituční skupina, tím je preferovanější poloha para.  Závislost je vidět na následujícím příkladu:

15  Například při nitraci alkylbenzenů je obsazovaná poloha para tím více, čím je objemnější alkyl na aromatickém jádru. CH 3 CH 2 CH 3 CH(CH 3 ) 2 C(CH 3 ) 3 61% 47% 31% 18% 39% 53% 69% 82%

16  Dalším typem reakcí na aromatickém jádru jsou adice.  Tyto reakce jsou spojeny s porušením aromatického charakteru benzenového jádra.  Příklad adiční reakce si ukážeme na jedné z nejběžnějších adičních reakcí arenů a to hydrogenaci benzenu.

17  + 3H o C Ni 1MPa cyklohexan

18  Dalším typem reakcí arenů jsou oxidace.  Oxidaci je možné provádět na aromatickém jádru nebo na bočním řetězci.  Pokud je přítomen boční řetězec, tak se oxiduje jako první a produktem reakcí jsou karboxylové kyseliny.  Na následujícím schématu vidíte, že na délce bočního řetězce nezáleží. Při oxidaci toluenu, ethylbenzenu i 2-propenylbenzenu pomocí manganistanu draselného vždy vzniká kyselina benzoová.

19  CH 3  CH 2 CH 3 O=C-OH  KMnO 4  CH 2 CH=CH 2 kyselina benzoová

20  Samotné benzenové jádro se oxiduje obtížně a odolává i mírným oxidačním činidlům, kterým by postraní řetězce neodolaly.  S některými reakcemi tohoto typu se setkáme později, při probírání látky o karboxylových kyselinách.

21  Zdroj informací:  McMURRY, John. Organická chemie. Vydání první. Vydalo Vysoké učení technické v Brně – nakl. VUTIUM, Brno, Počet stran ISBN (VUT v Brně).  VACÍK, Jiří. Přehled středoškolské chemie. Třetí doplněné vydání. Vydalo SPN-pedagogické nakladatelství, a.s., Praha, Počet stran 368. ISBN  HONZA, Jaroslav, MAREČEK, Aleš. Chemie pro čtyřletá gymnázia. 2.díl. Druhé přepracované vydání. Vydalo Nakladatelství Olomouc, Počet stran 232. ISBN

22  Téma sady: Studium uhlovodíků  Vzdělávací oblast: Člověk a příroda  Vzdělávací obor:Chemie  Tematický okruh:Organická chemie  Autor: Ing. Jan Voříšek  Rok vytvoření materiálu: 2012  Název materiálu: Reakce alkynů.  Jazyk:čeština  Očekávaný výstup:Žák popíše typické reakce arenů.  Klíčová slova: organická chemie, areny, adice, substituce, oxidace, hydrogenace benzenu.  Druh učebního materiálu:prezentace s aktivizací žáka  Cílová skupina:žák  Stupeň a typ vzdělávání:gymnaziální vzdělávání  Typická věková skupina: let   Pokyny pro práci s materiálem: Prezentace je využitelná jako výklad učiva na dané téma. V materiálu jsou začleněny otázky, které aktivizují žáky a umožňují žákům zamyšlení nad jednotlivými body tématu.


Stáhnout ppt "VY_32_INOVACE_18_2_7 Ing. Jan Voříšek  Projevem zvláštní struktury benzenu a dalších arenů je skutečnost, že nepodléhají snadno adičním reakcím (typické."

Podobné prezentace


Reklamy Google