Inleiding tot de Scheikunde

Termen

• nucleofielEen verbinding of functionele groep die aantrekkelijk is voor centra van positieve lading en elektronen afstaat; staat een elektronenpaar af aan een elektrofiel om een binding te vormen.
• hydrogeneringDe chemische reactie van waterstof met een andere stof, vooral met een onverzadigde organische verbinding, en gewoonlijk onder invloed van temperatuur, druk en katalysatoren.
• elektrofielEen verbinding of functionele groep die aantrekkelijk is voor en elektronen accepteert; accepteert een elektronenpaar van een nucleofiel om een binding te vormen.

De benzeenring staat vaak bekend om de stabiliteit die hij verkrijgt door zijn aromaticiteit. Aromatische verbindingen kunnen echter deelnemen aan een verscheidenheid van chemische reacties, met inbegrip van een reeks substitutie-, koppelings- en hydrogeneringsreacties. De elektronen in het pi systeem van de benzeenring zijn verantwoordelijk voor de waargenomen reactiviteit. Hoewel aromatische verbindingen het best worden weergegeven door een continue elektronendichtheid die gelijkmatig is verdeeld rond de aromatische kern, zijn de afwisselend getekende enkele en dubbele bindingen zeer nuttig bij het voorspellen van de reactiviteit van aromatische verbindingen. Veel reacties die gebruikelijk zijn bij alkenen (koolstof-koolstof dubbele bindingen) werken ook op een vergelijkbare manier met de “dubbele bindingen” in aromatische verbindingen, hoewel over het algemeen de activeringsbarrière hoger is als gevolg van de stabiliserende kracht van aromaticiteit (ca. 36 kcal/mol).

Aromatische Substitutie

Een voorbeeld van een aromatische substitutiereactie wordt hieronder getoond. In aanwezigheid van sterk zwavelzuur en salpeterzuur kan een nitro-groep aan de ring worden toegevoegd.

Nucleofiele aromatische substituties

In een nucleofiele aromatische substitutiereactie verdringt een nucleofiel een substituent aan een aromatische ring. De vervangende soort is typisch een goede vertrekkende groep, zoals stikstofgas of een halogenide-ion. De aanwezigheid van een elektrononttrekkende groep aan de ring kan de voortgang van deze klasse reacties versnellen. Chemisch gezien is dit vergelijkbaar met een additiereactie aan een Michael-acceptor of een ander elektron-arm, onverzadigd systeem, gevolgd door een eliminatiereactie.

Electrofiele aromatische substituties

In een elektrofiele aromatische substitutiereactie wordt een substituent aan een aromatische ring verdrongen door een elektrofiel. Deze reacties omvatten aromatische nitratie, aromatische halogenering, aromatische sulfonering, en Friedel-Crafts acyleringen en alkyleringen. Bij deze reacties kan een resonantiegestabiliseerd carbokation-tussenproduct betrokken zijn dat bekend staat als een sigmacomplex. De reactiviteit kan worden gedacht in termen van een alkeen dat een kationische stof aanvalt, zoals in de eerste stap van een zuur-gekatalyseerde hydratatie van een alkeen.

Er zijn een aantal patronen waargenomen met betrekking tot de reactie van gesubstitueerde benzeenringen. Deze waarnemingen zijn gegeneraliseerd om een voorspellende regel te geven voor elektrofiele aromatische substituties. Deze regel stelt dat een elektron-donerende substituent in het algemeen de substitutie versnelt en de reactiviteit richt op de posities ortho en para ervan op de ring, terwijl een elektron-onttrekkende substituent de voortgang van de reactie zal vertragen en de meta-positie op de ring zal bevoordelen.

Koppelingsreacties

Koppelingsreacties zijn reacties waarbij een metaalkatalysator betrokken is en die kunnen leiden tot de vorming van een koolstof-koolstofverbinding tussen twee radicalen.

Hydrogenering

Hydrogenering kan worden gebruikt om een volledig verzadigd ringsysteem te maken. Dit is vergelijkbaar met de hydrogenering van een alkeen om een alkaan te vormen, zij het moeilijker door de stabiliteit van het aromatische systeem.

http://en.wiktionary.org/wiki/nucleophile
Wiktionary
CC BY-SA 3.0.