Aromás vegyületek II.

4. előadás

Szubsztituensek irányító hatása

• Egy következő elektrofil hova épül be• orto, meta, para pozíció

CH3 CH3CH3

E

E E

CH3

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

PéldákCH3

MeBrAlCl3

Me = elektronküldõ szubsztituens

aktivál, o, p irányító

CH3 CH3CH3

CH3

+

1,2-dimetil benzol(o-xilol)

1,4-dimetil benzolp-xilol

NH2NH2 = elektronküldõ szubsztituens

aktivál, o, p irányító

NH2 NH2CH3

CH3

+

1-amino-2-metilbenzol2-aminotoluolo-metilanilin 1-amino-4-metilbenzol

4-aminotoluolp-metilanilin

metil-benzol (toluol)

amino-benzol(anilin)

MeBrAlCl3

Példák

NO2

HNO3 / H2SO4

NO2 = elektronszívó szubsztituens

dezaktivál, m-irányító

NO2

amino-benzol(anilin)

CH3

MeBrAlCl3

Me = elektronküldõ szubsztituens

aktivál, o, p irányító

CH3 CH3NO2

NO2

+

1-nitro-2-metilbenzol2-nitrotoluolo-nitrotoluol 1-nitro-4-metilbenzol

4-nitrotoluolp-nitrotoluol

metil-benzol (toluol)

CH3

1-nitro-3-metilbenzol3-nitrotoluolm-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

• Alkoholok, fenolok

• Éterek

• Karbonil vegyületek

– Aldehidek

– Ketonok

• Karbonsavak

CH3-OH

OH

metil-alkohol fenol (hidroxibenzol)

CH2 O CH2 CH3H3C

dietil-éter

H3C H

O

acetaldehid (etanal)

H3C CH3

O

dimetil-keton (aceton, 2-propanon)

H3C OH

O

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 sp3 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 egymásik vegyületté, hogy közben egy kisebbmolekula kilép belőle

Vízeliminációs reakciókCH2

nem keletkezik

H2C

H3CCH2 CH3

nagyon kevés keletkezik

• Zajcev szabály: A hidrogén onnan távozik, ahol már eleve kevesebb H volt

Oxidációs reakciók

Oxidációs reakciók

Fenolok alkalmazása

Általábana fenolok mérgek, fertőtlenítőszerek, baktériumölőkTrinitrofenol : robbanóanyagPolifenolok : 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 előállításaAlkoholok dehidratációjával (vö.: korábban eliminációval)

Williamson szintézis

Epoxidok (háromtagú gyűrűs éterek)

Éterek felhasználása:a kisebbek mind mesterségeseknagyobbak pl. cukrokoldószer szintéziseknéltűz és robbanásveszélyesekrégen altatóként alkalmazták a dietil-étertepoxigyanták: 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 sp2 hibridállapotú (háromszög alkat)

NevezéktanKetonok on, aldehidek al vegződést kapnak

O

H3CCH2 CH3

2-butanonvagy: metil: etil keton

O

H3CCH3

2-propanonvagy: dimetil ketonaceton

O

H3CH

etanalacetaldehid

O

C5H11

H

hexanalCiklohexán-karbaldehid

O

H3C

metil-fenil ketonacetofenon

Nevezéktan‐ csoportnevek

Nevezéktan

Karbonilvegyületek előállításaAlkohol enyhe oxidációjával

Alkén ozonolízisével

Friedel-Crafts acilezéssel (aril-aril, vagy aril-alkil ketonok)

Karbonilvegyületek oxidációja

Karbonilvegyületek nukleofil addíciós reakciói

• A karbonil C pozitívan polározott (nukleofilleltámadható)

• Aldehidek reaktívabbak (sztérikusan + a C pozitív töltése kevésbé stabilizált

• Hidridion H‐ mint nukleofil• LiAlH4, NaBH4

• Katalitikus hidrogénezéssel is megy (Pt, Pd/C)

Redukció alkohollá

Acetálképzés – reakció alkoxiddal

Ciklohexanon-dimetilacetál

Acetál : geminális diéterAlkalmazás: szintézisekben védőcsoportként

Aldehidek előfordulása, alkalmazása

Vanillin, fahéjaldehid, ánizsaldehid – illatanyagokAcetaldehid : vegyiparban ecetsav előállításaFormaldehid: fertőtlenítő, tartósító, vegyipari alapanyag (polimerek)Aceton: oldószer