Aromatické uhľovodíky II

Kód ITMS projektu: 26110130519Gymnázium Pavla Jozefa Šafárika – moderná škola tretieho tisícročia

Vzdelávacia oblasť: Človek a príroda

Predmet Organická chémia

Ročník, triedy: 3. ročník

Tematický celok: Uhľovodíky

Vypracoval: Mgr. Gabriela Berczeliová

Dátum: jún 2013

Obsah1. Chemické vlastnosti arénov2. Elektrofilné substitúcie3. Mechanizmus SE

4. Nitrácia5. Sulfonácia6. Halogenácia7. Alkylácia (Friedelova – Craftsova)8. Acylácia (Friedelova – Craftsova)9. Ovplyvňovanie SE na aromatickom jadre

10. Ďalšie reakcie na aromatickom jadre11. Reakcie na bočnom reťazci aromatických uhľovodíkov12. Použité zdroje

2

Chemické vlastnosti

• vodík na aromatickom kruhu sa nahradí elektrofilnou časticou

• nitrácia, sulfonácia, halogenácia, alkylácia, acylácia

• adičné a oxidačné reakcie prebiehajú na benzénovom jadre veľmi ťažko→ zaniká aromatický charakter

3

elektrofilné substitúcie - SE

Elektrofilné substitúcie

4

halogenácia

nitrácia

sulfonácia

alkylácia

acylácia

Mechanizmus SE

1. vznik E+

2. π-komplex3. σ-komplex - najpomalšia časť4. odštiepi sa H+ → obnoví sa

aromatický charakter

5

1

Nitrácia• H sa nahrádza nitroskupinou • prebieha pôsobením

nitračnej zmesi (HNO3 + H2SO4)

• elektrofilná častica - nitróniový katión

6

nitrobenzén

-NO2

4

5

Sulfonácia• H sa nahrádza sulfoskupinou -SO3H

• reakcia prebieha pôsobením koncentrovanej H2SO4

• elektrofilná častica - katión +SO3H

• reakcia je vratná - zahriatím kyseliny benzénsulfónovej so zriedenou H2SO4 → benzén

7

kyselina benzénsulfónová

Halogenácia• H sa nahrádza halogénom -X• chlorácia, bromácia

• prebieha pôsobením Cl2 alebo Br2

• elektrofilná častica - katión X+

• katalyzátor AlX3 alebo FeX3

→ heterolýza Cl2, Br2

8

11

Napíšte reakčnú schému prípravy chlórbenzénu.

Alkylácia• H sa nahrádza alkylom -R• prebieha pôsobením

alkylhalogenidov

• elektrofilná častica - karbkatión R+

• katalyzátor AlCl3, FeCl3

9

Napíšte reakčnú schému prípravy etylbenzénu.

10

Acylácia• H sa nahrádza skupinou -COR• prebieha pôsobením

acylhalogenidov

• elektrofilná častica - acylový katión RC+O

• katalyzátor AlX3, FeX3

10

Napíšte reakčnú schému prípravy acetylbenzénu.

13

Ovplyvňovanie SE na aromatickom jadre

• substituenty s +I alebo +M-efektom zvyšujú elektrónovú hustotu na benzénovomjadre → aktivačný účinok

• orientácia do polohy o- alebo p-• -X (+M, -I) - dezaktivačný účinok

• substituenty s -I alebo -M-efektomznižujú elektrónovú hustotu → dezaktivačný účinok

• orientácia do polohy m-11

-COOH, -COOR, -COR, -SO3H, -CN, -NO2

-NH2, -OH, -SH, -OR, -R

Orientácia na benzénovom jadre• nitrácia toluénu →

• nitrácia nitrobenzénu

12

Navrhnite spôsob prípravy o-, m- a p-brómnitrobenzénu.1,3-dinitrobenzén

60 % 37 %

2-nitrotoluén a 4-nitrotoluén

93 %

Ďalšie reakcie na aromatickom jadre

• adície - prebiehajú len v prítomnosti katalyzátora,pri zvýšenej teplote alebo pôsobením UVhydrogenácia benzénu

• oxidáciabenzén je voči oxidovadlám pomerne stályoxidácia sa môže uskutočniťkyslíkom pri vyššej teplote, za prítomnosti V2O5

→ anhydrid kyseliny maleínovej

13

PtH /2

Čo vzniká oxidáciou naftalénu ?

?

Reakcie na bočnom reťazci arénov• na bočnom reťazci prebiehajú reakcie

typické pre uhlíky tohto reťazca

• oxidácie

14

kat.

oxidácia kuménu →výroba fenolu a acetónu

Použité zdroje• Zahradník, P., Lisá, V.: Organická chémia I. Bratislava:

Vydavateľstvo SPN, 2006.• Benešová, M., Satrapová, H.: Zmaturuj z chémie. Bratislava:

Pedagogické vydavateľstvo Didaktis, 2004.• http://www.fns.uniba.sk/fileadmin/user_upload/editors/chem

/kor/organika/Org-8_Aromatika.pdf• http://lms.planetavedomosti.sk/ Kurz ´Chémia SŠ – učiteľ ´:

XVII. Aromatické zlúčeniny77. Elektrofilná substitúcia (s. 1, 4, 5, 10, 11, 13)

• http://www.youtube.com/watch?v=ipo5-Ob4AfI• http://www.youtube.com/watch?v=uR1ISKPMubs• http://www.youtube.com/watch?v=HKbXBvURprc• http://szerves.chem.elte.hu/oktatas/ea/SzaboD/Aromas.pdf• http://moodle2.voskop.eu/download/teu/

U06_Organicka_chemie.pdf15