Tanulási cél
- Adjatok példákat azokra a reakciótípusokra, amelyeken az aromás vegyületek jellemzően keresztülmennek
Főbb pontok
- Az aromás vegyületek vagy arének szubsztitúciós reakciókon mennek keresztül, amelyekben az aromás hidrogént egy elektrofilre cserélik, ezért reakcióik elektrofil szubsztitúción keresztül mennek végbe.
- Az arének az alkénekhez hasonlóan kettős kötéseket tartalmaznak, de nem mennek keresztül elektrofil addíciókon, mert ezek a gyűrű aromásságának elvesztését eredményeznék.
- Az aromás vegyületek szubsztitúciós sorrendjét az aromás gyűrűben jelen lévő szubsztituensek jellege határozza meg.
- Az elektrofil aromás szubsztitúciós reakciókban karbokation, míg a nukleofil aromás szubsztitúciókban karboanion keletkezik.
- A hidrogénezési reakciók az aromás vegyületeket telített vegyületekké alakítják át.
- A fém keresztkapcsolás, például a Suzuki-reakció lehetővé teszi szén-szén kötések kialakítását két vagy több aromás vegyület között.
Fogalmak
- nukleofilEgy vegyület vagy funkciós csoport, amely vonzó a pozitív töltésű centrumokra és elektronokat adományoz; elektronpárt ad egy elektrofilnek kötés kialakításához.
- hidrogénezésA hidrogén kémiai reakciója egy másik anyaggal, különösen telítetlen szerves vegyülettel, általában hőmérséklet, nyomás és katalizátorok hatására.
- elektrofilEgy vegyület vagy funkciós csoport, amely vonzó egy nukleofil számára, és elektronokat fogad el; elektronpárt vesz fel egy nukleofiltól, hogy kötést alakítson ki.
A benzolgyűrűt gyakran az aromásságából eredő stabilitásáról jegyzik. Az aromás vegyületek azonban számos kémiai reakcióban részt vehetnek, beleértve egy sor szubsztitúciós, kapcsolási és hidrogénezési reakciót. A benzolgyűrű pi-rendszerében lévő elektronok felelősek a megfigyelt reaktivitásért. Bár az aromás vegyületek legjobban az aromás mag körül egyenletesen eloszló folyamatos elektronsűrűséggel ábrázolhatók, az általában rajzolt váltakozó egyszerű és kettős kötések nagyon hasznosak az aromás vegyületek reaktivitásának előrejelzésekor. Számos, az alkénekre jellemző reakció (szén-szén kettős kötés) is hasonlóan működik az aromás vegyületek “kettős kötéseivel”, bár általában az aktiválási gát az aromásság stabilizáló ereje miatt magasabb (kb. 36 kcal/mol).
Aromatikus szubsztitúció
Az alábbiakban egy aromás szubsztitúciós reakció példája látható. Erős kén- és salétromsav jelenlétében egy nitrocsoportot adhatunk a gyűrűhöz.
Nukleofil aromás szubsztitúciók
A nukleofil aromás szubsztitúciós reakcióban egy nukleofil kiszorít egy szubsztituens egy aromás gyűrűn. A kicserélt faj tipikusan egy jó távozó csoport, például nitrogéngáz vagy egy halogenidion. Egy elektronelvonó csoport jelenléte a gyűrűn felgyorsíthatja a reakciók ezen osztályának lefolyását. Kémiailag ez hasonló a Michael-akceptorral vagy más elektronhiányos, telítetlen rendszerrel való addíciós reakcióhoz, amelyet eliminációs reakció követ.
Elektrofil aromás szubsztitúciók
Az elektrofil aromás szubsztitúciós reakcióban egy aromás gyűrűn lévő szubsztituens egy elektrofil által kiszorul. Ezek a reakciók közé tartozik az aromás nitrálás, az aromás halogénezés, az aromás szulfonálás, valamint a Friedel-Crafts acilezések és alkilezések. Ezekben a reakciókban egy rezonanciastabilizált karbokation-intermedier, úgynevezett szigma-komplex is részt vehet. A reaktivitás úgy is elképzelhető, hogy egy alkén megtámad egy kationos specieszt, mint például egy alkén savkatalizált hidratálásának első lépésében.
A szubsztituált benzolgyűrűk reakciójával kapcsolatban számos mintázatot figyeltek meg. Ezeket a megfigyeléseket általánosították, hogy előrejelző szabályt adjanak az elektrofil aromás szubsztitúciókra. Ez kimondja, hogy egy elektronleadó szubsztituens általában felgyorsítja a szubsztitúciót, és a reakcióképességet a gyűrűn hozzá képest orto- és para-pozíciók felé irányítja, míg egy elektronelvonó szubsztituens lassítja a reakció előrehaladását, és a gyűrűn a meta-pozíciót részesíti előnyben.
Kapcsolási reakciók
A kapcsolási reakciók olyan fémkatalizátorral végzett reakciók, amelyek két gyök között szén-szén kötés kialakulásához vezethetnek.
Hidrogénezés
Hidrogénezéssel teljesen telített gyűrűrendszer hozható létre. Ez hasonló az alkén hidrogénezéséhez, amellyel alkán keletkezik, bár az aromás rendszer stabilitása miatt nehezebb.
http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=File:EAS_substitution_Para_director.svg&page=1
Wikipedia
CC BY-SA.
http://en.wikipedia.org/wiki/Aromatic_hydrocarbon
Wikipedia
GNU FDL.
.
