19
7.4.2020 1 Aromatski ugljikovodici benzen Pet uobičajnih ELEKTROFILNIH AROMATSKIH SUPSTITUCIJA: Brom (Br), hlor (Cl) ili iod (I) zamjenjuju H atom; reagensi: Br 2 /FeCl 3 ; Cl 2 /AlCl 3 ili FeCl 3 ; I 2 /HNO 3 ili CuCl 2

Prezentacja programu PowerPoint za organsku hemiju i...7.4.2020 3 a •Sulfonovanje je povratna reakcija Benzensulfonska kiselina Sulfo grupa (SO 3 H) zamjenjuje H atom SO3 je jak

  • Upload
    others

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Prezentacja programu PowerPoint za organsku hemiju i...7.4.2020 3 a •Sulfonovanje je povratna reakcija Benzensulfonska kiselina Sulfo grupa (SO 3 H) zamjenjuje H atom SO3 je jak

7.4.2020

1

Aromatski ugljikovodici – benzen

Pet uobičajnih ELEKTROFILNIH AROMATSKIH SUPSTITUCIJA:

• Brom (Br), hlor (Cl) ili iod (I) zamjenjuju H atom; reagensi: Br2/FeCl3; Cl2/AlCl3 ili FeCl3; I2/HNO3 ili CuCl2

Notebook
Typewritten Text
U ovom dijelu predavanja o aromatskim
Notebook
Typewritten Text
spojevima govorit ćemo najviše od reakcijama
Notebook
Typewritten Text
elektrofilne aromatske supstitucije.
Notebook
Typewritten Text
Benzen ima oblake pi-elektrona iznad i ispod
Notebook
Typewritten Text
svojih digma-veza. Iako pi-elektroni benzena
Notebook
Typewritten Text
pripadaju stabilnom aromatskom sistemu,
Notebook
Typewritten Text
podložni su napadu jakog elektrofila kojim
Notebook
Typewritten Text
nastaje karbkation. Taj rezonancijski stabiliziran
Notebook
Typewritten Text
karbkation naziva se sigma-kompleksom jer je
Notebook
Typewritten Text
elektrofil vezan za benzenskujezgru novom
Notebook
Typewritten Text
sigma vezom. Ukupna je reakcija supstitucija protna na aromatskm prstenu (H+) elektrofilom (E+)
Notebook
Typewritten Text
pa je riječ o elektrofilnoj aromatskoj supstituciji. Ova grupa reakcija obuhvaća supstitucije različitim elektrofilnim reagensima. Ona je ujedno najvažnije metoda sinteze supstituiranih aromatskih spojeva.
Notebook
Typewritten Text
Notebook
Typewritten Text
Bromiranje benzena zahtijeva prisutnost
Notebook
Typewritten Text
Lewisove kiseline (FeBr3 ili FeCl3) koja akceptira
Notebook
Typewritten Text
nevezni elektronski par iz Br2 uslijed čega
Notebook
Typewritten Text
slabi veza Br-Br pri tome nastaje elektrofil
Notebook
Typewritten Text
neophodan za reakciju elektrofilne
Notebook
Typewritten Text
aromatske supstitucije.
Notebook
Typewritten Text
Razlog za prisustvo Lewisove kiseline jeste što
Notebook
Typewritten Text
sam brom nije dovoljno elektrofilan da bi reagovao sa benzenom. U tom slučaju jaka Lewisova kiselina kao što je FeBr3 katalizira reakciju stvarajući kompleks sa Br2.
Page 2: Prezentacja programu PowerPoint za organsku hemiju i...7.4.2020 3 a •Sulfonovanje je povratna reakcija Benzensulfonska kiselina Sulfo grupa (SO 3 H) zamjenjuje H atom SO3 je jak

7.4.2020

2

katalizator

: Baza

Meh

aniz

am n

itri

ran

ja

Nitro grupa (NO2) zamjenjuje H atom

Nitrobenzen

nitratna kiselina

• Nitro spojevi se mogu reducirati do arilamina

Notebook
Typewritten Text
Hloriranje benzena se odvija slično kao i bromiranje
Notebook
Typewritten Text
a ewisova kiselina koja se koristi je AlCl3.
Notebook
Typewritten Text
Za jodiranje benzena potreban je kiseli oksidans
Notebook
Typewritten Text
kao što je nitratna kiselina. Budući da je nitratna
Notebook
Typewritten Text
kiselina oksidans a ne katalizator kao Lewisove
Notebook
Typewritten Text
kiseline, pa se troši u reakciji.
Notebook
Typewritten Text
Do halogeniranja aromatskih spojeva dolazi u biosintezi brojnih prirodnih molekula (posebno onih koje proizvode morski organizmi), ljudskom organizmu iodiniranjem tirozina u štitnoj žlijezdi započinje biosinteza tiroksina, hormona koji regulira rast i metabolizam.
Notebook
Typewritten Text
Nitriranje benzena se provodi sa smjesom
Notebook
Typewritten Text
nitratne i sulfatne kiseline. Sulfatna kiselina u
Notebook
Typewritten Text
ovoj reakciji igra ulogu katalizatora i omogućava
Notebook
Typewritten Text
da se reakcija odvija na nižoj temperaturi i mnogo
Notebook
Typewritten Text
btže. Ona omogućava nastanak NO2+ iona koji
Notebook
Typewritten Text
je jak elektrofil. Mehanizam je sličan dehidrataciji
Notebook
Typewritten Text
koja je kataliziraa sumpornom kiselinom.
Notebook
Typewritten Text
Sumporna kiselina protonira hidroksilnu grupu nitratn kiselinu (HO-NO2) pri čemu odlaskom
Notebook
Typewritten Text
molekule vode nastaje NO2+ ion. Nastali ion reaguje sa benzenom i tvori sigma-kompleks. Gubitkom
Notebook
Typewritten Text
protona iz sigma-kompleksa nastaje nitrobenzen.
Notebook
Typewritten Text
Aromatske nitro grupe se lako reduciraju u
Notebook
Typewritten Text
amino grupe (-NH2) metalom kao što su cink
Notebook
Typewritten Text
ili željez u razblaženoj kiselini. Nitriranje
Notebook
Typewritten Text
nakon kojeg slijedi redukcija obično je najbolja
Notebook
Typewritten Text
metoda za uvođenje amino grupe u aromatski
Notebook
Typewritten Text
prsten.
Notebook
Typewritten Text
Nitriranje kao rekcija je važno u sintezi lijekova
Notebook
Typewritten Text
i boja.
Page 3: Prezentacja programu PowerPoint za organsku hemiju i...7.4.2020 3 a •Sulfonovanje je povratna reakcija Benzensulfonska kiselina Sulfo grupa (SO 3 H) zamjenjuje H atom SO3 je jak

7.4.2020

3

Meh

aniz

am s

ulf

on

ova

nja

• Sulfonovanje je povratna reakcija

Benzensulfonska kiselina

Sulfo grupa (SO3H) zamjenjuje H atom

Notebook
Typewritten Text
SO3 je jak elektrofil koji sa benzenom tvori
Notebook
Typewritten Text
sigma-kompleks. Gubitkom protona sa
Notebook
Typewritten Text
ugljika i protoniranjem kisika (kisika u SO3)
Notebook
Typewritten Text
nastaje benzensulfonska kiselina.
Notebook
Typewritten Text
Sulfnovanje je ekonomski važno jer se
Notebook
Typewritten Text
sulfonati alkilbenzena upotrebljavaju kao
Notebook
Typewritten Text
deterdženti.
Notebook
Typewritten Text
Sulfonovanje je reverzibilna reakcija i sulfo
Notebook
Typewritten Text
grupa se može ukloniti iz aromatskog prstena
Notebook
Typewritten Text
zagrijavanjem u razblaženoj sulfatnoj kiselini.
Notebook
Typewritten Text
Zbog toga što je reakcija povratna, često se koristi
Notebook
Typewritten Text
u sintezama da bi se zaštitio određen položaj
Notebook
Typewritten Text
na benzenovom prstenu na koji ne želimo da se
Notebook
Typewritten Text
veže neka druga grupa.
Page 4: Prezentacja programu PowerPoint za organsku hemiju i...7.4.2020 3 a •Sulfonovanje je povratna reakcija Benzensulfonska kiselina Sulfo grupa (SO 3 H) zamjenjuje H atom SO3 je jak

7.4.2020

4

Neki sulfo-preparati

Opšta struktura Sulfametoksazol

(gantamol)

Antibakterijsko dejstvo

Sulfadiazin

(antimalarik)

Sulfalen

(kelficin; antiparazitsko

djelovanje)

• Alkilna grupa (R) zamjenjuje H-atom

James Mason Crafts (1839 –1917)

Charles Friedel (1832 –1899)

Etilbenzen

Mehanizam alkiliranja

Notebook
Typewritten Text
Karbkationi su najvažniji elektrofili koji mogu
Notebook
Typewritten Text
supstituirati vodikov atom na aromatskom
Notebook
Typewritten Text
prstenu jer se tom supstitucijom stvara nova
Notebook
Typewritten Text
ugljik-ugljik veza. Francusi hemičar Charles
Notebook
Typewritten Text
friedel i njegov američki kolega James Crafts
Notebook
Typewritten Text
našli su da u prisustvu Lewisove kiseline kao
Notebook
Typewritten Text
katalizaora (AlCl3 ili FeCl3) alkil-halogenidi
Notebook
Typewritten Text
alkiliraju benzen dajući alkilbenzen.
Page 5: Prezentacja programu PowerPoint za organsku hemiju i...7.4.2020 3 a •Sulfonovanje je povratna reakcija Benzensulfonska kiselina Sulfo grupa (SO 3 H) zamjenjuje H atom SO3 je jak

7.4.2020

5

Mehaniz

am

F.C

. acili

ranja

• Acilna grupa (RC=O) zamjenjuje H atom

Kiselinski halogenid

Keton

Acilna grupa (RC=O) može poticati iz kiselinskih hlorida ili kiselinskih anhidrida:

Acetilhlorid Acetofenon

Acetofenon Acetanhidrid

Notebook
Typewritten Text
Acilna grupa je karbonilna grupa vezana za
Notebook
Typewritten Text
alkilnu grupu. Aciliranje je analogno alkiliranju
Notebook
Typewritten Text
ali kao regens služi npr acil-hlorid umjesto
Notebook
Typewritten Text
alkil-hlorida. Produkt aciliranja jeste keton.
Page 6: Prezentacja programu PowerPoint za organsku hemiju i...7.4.2020 3 a •Sulfonovanje je povratna reakcija Benzensulfonska kiselina Sulfo grupa (SO 3 H) zamjenjuje H atom SO3 je jak

7.4.2020

6

Acil-supstituirani benzeni mogu se prevesti u alkil-supstituirane benzene redukcijom uz H2/Pd:

alkil-supstituirani benzen

acil-supstituirani benzen

benzen cikloheksanC6H6 C6H12

3 H2

Pd

benzen cikloheksanC6H6 C6H12

3 H2

Pd

benzen cikloheksanC6H6 C6H12

3 H2

Pd

H

UV

3 Cl2

Cl

Cl

Cl

Cl

ClH

H

H

HH Cl

benzen 1,2,3,4,5,6-heksahlorcikloheksan (heksahloran)

Notebook
Typewritten Text
Katalitička hidrgenizacija benzena u cikloheksan
Notebook
Typewritten Text
odvija se pri povišenoj temperaturi i pritisku,
Notebook
Typewritten Text
često uz rutenijev ili rodijev bazični katalizator.
Notebook
Typewritten Text
Iz supstituiranih benzena nastaju supstituirani
Notebook
Typewritten Text
cikloheksani, a iz disupstituiranih benzena,
Notebook
Typewritten Text
smjesa cis i trans izomera. Ovo je industrijski
Notebook
Typewritten Text
postupak za dobivanje cikloheksan i i supstituiranih
Notebook
Typewritten Text
derivata cikloheksana. Rdukcija se ne može zaustaviti u stepenu kojem nastaje djelomično reducirani derivat, jer se ti alkeni reduciraju brže od samog benzena.
Notebook
Typewritten Text
Aromatski spojevi pored reakcija supstitucije,pri
Notebook
Typewritten Text
drastičnim uslovima podliježu i adiciji.
Notebook
Typewritten Text
Kada se na benzen djeluje sa viškom hlora uz
Notebook
Typewritten Text
zagrijavanje na povišenom pritisku, ili uz
Notebook
Typewritten Text
svjetlost, na molekulu se adira šest atoma hlora.
Notebook
Typewritten Text
Nastaje svih osam mogućih steroizmera, od kojih
Notebook
Typewritten Text
je za komercijalne svrhe najvažniji insekticid
Notebook
Typewritten Text
lindan.
Notebook
Typewritten Text
Ovo je jedan od primjra kako možemo
Notebook
Typewritten Text
uvesti butilnu grupu na benzenov presten.
Notebook
Typewritten Text
Da smo uradili F.C: alkiliranje sa nekim butil-
Notebook
Typewritten Text
halidom ne bismo dobili ovaj produkt zbog
Notebook
Typewritten Text
pemiještanja koja mogu nastati pri ovoj reakciji
Notebook
Typewritten Text
(ograničenja F.C. reakcije alkiliranja, kasnije
Notebook
Typewritten Text
će biti objašnjeno).
Page 7: Prezentacja programu PowerPoint za organsku hemiju i...7.4.2020 3 a •Sulfonovanje je povratna reakcija Benzensulfonska kiselina Sulfo grupa (SO 3 H) zamjenjuje H atom SO3 je jak

7.4.2020

7

CH3 COOH CH CH3H3C

Toluen Benzojeva Kumen

kiselina

[O] [O]

UVCH3 COOH CH CH3H3C

p-Ksilen 1,4-Benzen- p-Metilizopropilbenzen dikarboksilna kiselina (4-Izopropiltoluen)

[O] [O]

CH3 CH3COOH

(Tereftalna kiselina)

Oksidacija alkilnog supstituenta može se vršiti sa KMnO4 ili

Na2Cr2O7/H+; benzen je stabilan i neće se oksidirati:

Toluen Benzojeva kiselina

m-butilizopropilbenzen

m-benzendikarboksilna kiselina

Bez obzira na dužinu lanca alkilnog supstituenta, on će

se oksidirati do COOH grupe, ako ima hidrogen vezan za

benzilni karbon

Butilbenzen Benzojeva kiselina

terc-Butilbenzen

Nema reakcije

Nema benzilni

hidrogen

Notebook
Typewritten Text
Aromatski prsten dodatno stabilizira susjedni
Notebook
Typewritten Text
ugljikov atom bočnog lanca. Nakon snažne
Notebook
Typewritten Text
oksidacije permanganatom na aromatskom
Notebook
Typewritten Text
prstenu u molekuli ostaje samo jedan ugljikov
Notebook
Typewritten Text
atom. Produkt je benzojeva kiselina.
Page 8: Prezentacja programu PowerPoint za organsku hemiju i...7.4.2020 3 a •Sulfonovanje je povratna reakcija Benzensulfonska kiselina Sulfo grupa (SO 3 H) zamjenjuje H atom SO3 je jak

7.4.2020

8

O2(u višku) /V2O3, 350°C

Naftalen 1,2-Benzendikarboksilna kiselina (Ftalna kiselina)

COOH[O]

COOH

+ 3 O3

O3

O3

O3 3 H C C H + 3 H2O2

O O

• Ozonoliza

Benzen Benzentriozonid Glioksal (Etandial)

Br2

Toluen Benzilbromid

CH2BrCH3

svjetlost + HBr

Toluen Benzil hlorid (Dihlormetil)benzen (Trihlormetil)benzen

(Benzal hlorid) (Benzotrihlorid)

Notebook
Typewritten Text
Alkilbenzeni se halogeniraju preko radikala
Notebook
Typewritten Text
mnogo lakše od alkana jer izdvajanjem H atoma
Notebook
Typewritten Text
s benzilnog položaja nastaje rezonancijski
Notebook
Typewritten Text
stabiliziran benzilni radikal. Hloriraje se
Notebook
Typewritten Text
može dalje nastaviti do dihloriranog i
Notebook
Typewritten Text
trihloriranog produkta.
Page 9: Prezentacja programu PowerPoint za organsku hemiju i...7.4.2020 3 a •Sulfonovanje je povratna reakcija Benzensulfonska kiselina Sulfo grupa (SO 3 H) zamjenjuje H atom SO3 je jak

7.4.2020

9

> >

X Y

p-

o- o-

m-m-

X je elektrondonor; Y je elektronakceptor; prsten postaje bogat prsten je osiromašen

elektronima i elektronima i veoma reaktivan manje reaktivan

Induktivni uticaj

Rezonantni uticaj

• Efekat supstituenata na benzenu na reaktivnost u reakcijama EAS

Notebook
Typewritten Text
Reaktivnost supstituiranih benzenskih derivata -Podliježu reakcijama elektrofilne supstitucije -Kako supstituent utječe na reaktivnost benzenskog derivata?
Notebook
Typewritten Text
Neki supstituenti čine aromatski prsten reaktivnijim
Notebook
Typewritten Text
(aktivirajući supstituenti, A), dok drugi smanjuju
Notebook
Typewritten Text
njegovu reaktivnost u usporedbi s benzenom
Notebook
Typewritten Text
(deaktivirajući supstituenti, D). U sporom stepenu
Notebook
Typewritten Text
će karbokation i uzrokovati ubrzanje reakcije – to su A. Supstituenti koji imaju sposobnost odvlačenja elektrona iz benzenskog prstena destablizirat će karbokation i smanjiti reaktivnost – to su D. A stabilizira karbokation (1.) induktivnim ili (2.) rezonancijskim doniranjem elektrona,
Notebook
Typewritten Text
elektrofilne supstitucije nastaje karbokationski
Notebook
Typewritten Text
međuprodukt. Oni supstituenti koji imaju
Notebook
Typewritten Text
posobnost doniranja elektrona stabilizirat
Notebook
Typewritten Text
Notebook
Typewritten Text
D destabilizira karbokation (1.) induktivnim
Notebook
Typewritten Text
ili (2.) rezonancijskim
Notebook
Typewritten Text
odvlačenjem elektrona.
Notebook
Typewritten Text
Induktivni uticaj - Ukoliko je supstituent
Notebook
Typewritten Text
radije nego elektroni iz sigma-veze s vodikom - aktivirajući supstituent induktivno donira elektrone kroz sigma vezu. ako je supstituent jači elektron-akceptor od vodikova atoma, jače će odvlačiti vezne sigma-elektrone od prstena.
Notebook
Typewritten Text
vezan s-vezom za benzenski prsten slabiji
Notebook
Typewritten Text
sigma-veze pomaknut će se prema prstenu
Notebook
Typewritten Text
D induktvno odvlači elektrone.
Notebook
Typewritten Text
Rezonancijski uticaj - nespareni elektronski par
Notebook
Typewritten Text
atoma direktno vezanog na prsten može se
Notebook
Typewritten Text
delokalizirati u prstne - donirati rezonacijom.
Notebook
Typewritten Text
Aktivirajući supstituenti (A= NH2, OH, OR, Cl),
Notebook
Typewritten Text
koji je dvostrukom ili trostrukom vezom vezan za elektronegativniji atom, p-elektroni iz prstena mogu se delokalizirati na supstituent. Deaktivirajući supstituenti (D= CN, C=O, NO2).
Notebook
Typewritten Text
Ako je supstituent vezan na prsten preko atoma
Notebook
Typewritten Text
elektron -akceptor vodika, elektron iz njegove
Page 10: Prezentacja programu PowerPoint za organsku hemiju i...7.4.2020 3 a •Sulfonovanje je povratna reakcija Benzensulfonska kiselina Sulfo grupa (SO 3 H) zamjenjuje H atom SO3 je jak

7.4.2020

10

Sve aktivirajuće grupe su orto- i para-dirigujuće, a sve deaktivirajuće grupe, osim halogena, su meta-dirigujuće. Halogeni su jedinstveni kao

orto- i para-dirigujući deaktivatori.

CH3

+ Br2FeBr3

CH3 CH3

Br

Br

+

Br

OCH3

FeBr3+ 3 Br2

OCH3

Br

Br

toluen o-bromtoluen p-bromtoluen

metoksibenzen 2,4,6-tribrommetoksibenzen

Toluen

o-Toluensulfonska kiselina p-Toluensulfonska kiselina Toluen

o-Nitrotoluen

p-Nitrotoluen

Notebook
Typewritten Text
Neki supstituenti istovremeno imaju aktivirajući rezonancijski utjecaj, ali i deaktivirajući induktivni utjecaj (npr. OH skupina); eksperimentalno je dokazano da je rezonancijski utjecaj važniji te su takvi supstituenti jaki aktivatori
Notebook
Typewritten Text
Aktivirajući supstituenti negativiraju prsten
Notebook
Typewritten Text
te ga čine rekativnijim prema elektrofilima.
Notebook
Typewritten Text
Deaktivirajući supstituenti pozitiviraju prsten
Notebook
Typewritten Text
čineći ga slabije reaktivnijim prema elektrofilima.
Notebook
Typewritten Text
Utjecaj supstituenata na orjentaciju disupstitucijske reakcije
Notebook
Typewritten Text
Notebook
Typewritten Text
Postojeći supstituent usmjerava novi
Notebook
Typewritten Text
supstituent u reakciji elektrofilne supstitucije.
Notebook
Typewritten Text
aktivator usmjerava drugi supstituent (Br) u orto i para položaj. OCH3 grupa je jak aktivator
Notebook
Typewritten Text
-Aktivirajući i slabo deaktivirajući supstituenti
Notebook
Typewritten Text
--
Notebook
Typewritten Text
usmjeravaju u orto- i para-položaj
Notebook
Typewritten Text
-Umjereno i jako deaktivirajući supstituenti usmjeravaju u meta-položaj.
Notebook
Typewritten Text
Ovde možete vidjeti da CH3 grupa kao slab
Notebook
Typewritten Text
i dovodi do polisupstitucije i Br zauzoma oba orto položaja i para položaj.
Notebook
Typewritten Text
Prilikom pisanja produkata ovih reakcija
Notebook
Typewritten Text
uvjek gledate položaje u odnosu na prvobitni
Notebook
Typewritten Text
supstituent. Za CH3 znamo da je aktivator
Notebook
Typewritten Text
i njegov susjedni položaj je orto a paralelno
Notebook
Typewritten Text
od njega je para položaj. Na ova dva primjera
Notebook
Typewritten Text
možete vidjeti taj princip budući da CH3 grupe
Notebook
Typewritten Text
nisu postavljene na iste položaje.
Notebook
Typewritten Text
ZAPAMTITI: uvijek se položaj drugog supstituenta određuje na osnovu prvobitno vezanog
Notebook
Typewritten Text
supstituenta koji ima poziciju 1. Ako je on aktivator drugi supstituent zauzima pozicije orto (2) i
Notebook
Typewritten Text
para (4). U slučaju da je supstituent deaktivator onda je to pozicija meta (3).
Page 11: Prezentacja programu PowerPoint za organsku hemiju i...7.4.2020 3 a •Sulfonovanje je povratna reakcija Benzensulfonska kiselina Sulfo grupa (SO 3 H) zamjenjuje H atom SO3 je jak

7.4.2020

11

Anilin

Fenol

Nema katalizatora!

+

Br

Cl

Br

AlCl3+ Cl2

Br

Cl

Brombenzen o-Bromhlorbenzen p-Bromhlorbenzen

Brombenzen o-Dibrombenzen p-Dibrombenzen

Notebook
Typewritten Text
NH2 i OH grupe su jaki aktivatori i oni
Notebook
Typewritten Text
dovode do polisupstitucije - zauzimanja
Notebook
Typewritten Text
oba orto položaja i para položaja.
Notebook
Typewritten Text
Halogeni elementi su slabi deaktivatori
Notebook
Typewritten Text
i oni usmjeravaju drugi supstituent u
Notebook
Typewritten Text
orto ili para položaj.
Page 12: Prezentacja programu PowerPoint za organsku hemiju i...7.4.2020 3 a •Sulfonovanje je povratna reakcija Benzensulfonska kiselina Sulfo grupa (SO 3 H) zamjenjuje H atom SO3 je jak

7.4.2020

12

Br

FeBr3+ Br2

NO2 NO2

Nitrobenzen m-Bromnitrobenzen

Benzojeva kiselina m-Nitrobenzojeva kiselina

• Predložite sinteze navedenih jedinjenja polazeći od benzena:

• a) p-brombenzensulfonske kiseline

• b) m-brombenzensulfonske kiseline

• c) p-bromnitrobenzen

• d) m-bromnitrobenzen

Notebook
Typewritten Text
Karboksilna grupa je deaktivator i samim
Notebook
Typewritten Text
tim usmjerava drugi supstituent NO2 grupu
Notebook
Typewritten Text
(nastanak NO2 smo objasnili kroz reakciju
Notebook
Typewritten Text
nitriranja) u meta položaj odnosno položaj 3.
Notebook
Typewritten Text
Ovde je dat primjer kako je jako važno znati
Notebook
Typewritten Text
da li neka grupa aktivira ili deaktivira
Notebook
Typewritten Text
prsten jer od toga zavisi redoslijed reakcija
Notebook
Typewritten Text
odnosno kojim redom ćemo uvoditi
Notebook
Typewritten Text
supstituente.
Page 13: Prezentacja programu PowerPoint za organsku hemiju i...7.4.2020 3 a •Sulfonovanje je povratna reakcija Benzensulfonska kiselina Sulfo grupa (SO 3 H) zamjenjuje H atom SO3 je jak

7.4.2020

13

NO2

+ CH3CCl

O CCH3

O

AlCl3 HNO3

H2SO4

O

CCH3

m-nitroacetofenon

NO2

+ CH3CCl

O CCH3

O

AlCl3 HNO3

H2SO4

O

CCH3

NO2

+ CH3CCl

O CCH3

O

AlCl3 HNO3

H2SO4

O

CCH3

NO2

+ CH3CCl

O CCH3

O

AlCl3 HNO3

H2SO4

O

CCH3

NO2

+ CH3CCl

O CCH3

O

AlCl3 HNO3

H2SO4

O

CCH3

NO2

+ CH3CCl

O CCH3

O

AlCl3 HNO3

H2SO4

O

CCH3 NO2

+ CH3CCl

O CCH3

O

AlCl3 HNO3

H2SO4

O

CCH3

X

Iako oba supstituenta, NO2 i CH3C=O, diriguju istu, meta poziciju,

zbog ograničenja Friedel-Craftsove reakcije, nitrobenzen se ne

može acilirati!

• Mogu se koristiti samo alkilhalogenidi (F, Cl, I, Br)

• Aril – i vinil-halogenidi ne reaguju (njihovi karbokatjoni se teško stvaraju)

• Nema reakcije kada se na prstenu nalazi amino- ili dezaktivirajuća grupa

• -NH2, -NHR ili –NR2 grade kompleks sa katalizatorom

Nema reakcije

kada je

• Jako aktivirajuće grupe imaju prednost nad umjereno ili slabo aktivirajućim, a one imaju prednost nad deaktivirajućim grupama

Notebook
Typewritten Text
Friedel-Craftsovo alkiliranje ima određena
Notebook
Typewritten Text
ograničenja. Može se provesti samo s benzenom,
Notebook
Typewritten Text
aktiviranim derivatima benzena i
Notebook
Typewritten Text
halogenbenzenima. Reakcija se ne odvija sa
Notebook
Typewritten Text
snažno deaktiviranim spojevima kao što su
Notebook
Typewritten Text
nitrobenzen, benzensulfonska kiselina i
Notebook
Typewritten Text
fenil-ketoni. Takođe može doći i do
Notebook
Typewritten Text
pregrađivanja pa se samo neki alkilbenzeni mogu dobiti na ovaj način. Takođe se javlja problem
Notebook
Typewritten Text
višestrukog alkiliranja jer F.C. produkt alkiliranja je reaktivniji od polaznog spoja.
Notebook
Typewritten Text
Situacija se dodatno može zakomplikovati
Notebook
Typewritten Text
ako želimo uvesti treći supstituent. Naravno
Notebook
Typewritten Text
i tu postoje pravila na koje mjesto na benzenu
Notebook
Typewritten Text
će se vezati treći supstituent.
Page 14: Prezentacja programu PowerPoint za organsku hemiju i...7.4.2020 3 a •Sulfonovanje je povratna reakcija Benzensulfonska kiselina Sulfo grupa (SO 3 H) zamjenjuje H atom SO3 je jak

7.4.2020

14

Oba supstituenta

diriguju isti položaj

p-Metilbenzojeva kiselina 3-Brom-4-metilbenzojeva kiselina

suviše otežano

m-Hlortoluen 3,4-Dihlortoluen 2,5-Dihlortoluen

o-Nitrotoluen 2-Hlor-6-nitrotoluen 4-Hlor-2-nitrotoluen

Ne nastaje

Notebook
Typewritten Text
Ovde su prkazani primjeri uvođenja
Notebook
Typewritten Text
trećeg supstituenta. U prvom primjeru
Notebook
Typewritten Text
vidimo da OH grupa kaoaktivator diktira vezanje
Notebook
Typewritten Text
NO2 grupa u orto položaj. CH3 grupa je takođe
Notebook
Typewritten Text
aktivator ali je slabiji aktivator u odnosu naOH grupu.
Notebook
Typewritten Text
U drgom slučaju želimo da imamo NO2 grupe u orto položaju u odnosu na COOH grupu. COOH
Notebook
Typewritten Text
i NO2 grupa su deaktivatori, zato polazimo od p-nitrotoluena jer je CH3 grupa aktivator. Ona će
Notebook
Typewritten Text
diktirati vezanje NO2 grupa u orto položaj. Kasnije ćemo uz pomoć KMnO4 oksidirati CH3 grupu
Notebook
Typewritten Text
i prevesti je u COOH (reakcija oksidacije).
Notebook
Typewritten Text
U ovom primjeru imamo situaciju da CH3
Notebook
Typewritten Text
grupa diriguje vezanje Br u orto položaj, a
Notebook
Typewritten Text
COOH grupa u meta položaj koji se ujedno
Notebook
Typewritten Text
podudara sa položajem koji dktira i CH3 grupa.
Notebook
Typewritten Text
U slučaju da se položaji ne podudaraju, prednost
Notebook
Typewritten Text
ima aktivatorska grupa.
Notebook
Typewritten Text
Još malo primjera uvđenja trećeg supstituenta.
Page 15: Prezentacja programu PowerPoint za organsku hemiju i...7.4.2020 3 a •Sulfonovanje je povratna reakcija Benzensulfonska kiselina Sulfo grupa (SO 3 H) zamjenjuje H atom SO3 je jak

7.4.2020

15

• Kako sintetizirati 4-brom-2-nitrotoluen polazeći od benzena?

• Nacrtati strukturu tražene molekule, identificirati supstituente i podsjetiti se kako se svaka grupa može pojedinačno uvesti.

• Tri supstituenta na prstenu su brom, metilna grupa i nitro grupa.

• Brom se može uvesti bromiranjem sa Br2/FeBr3.

• Metilna grupa može se uvesti Friedel-Craftsovim alkiliranjem sa CH3Cl/AlCl3.

• Nitro grupa se može uvesti nitriranjem sa HNO3/H2SO4

4-brom-2-nitrotoluen

o-Nitrotoluen

Ovaj prsten bromiranjem će

dati smjesu izomera

m-Bromnitrobenzen

Ovaj deaktivirani prsten ne podliježe

Friedel-Craftsovoj reakciji

p-Bromtoluen

Ovaj prsten nitriranjem će

dati samo željeni izomer

4-brom-2-nitrotoluen

Koji je predhodni spoj iz kojeg se može sintetizirati traženi 4-brom-2-nitrotoluen?

• Koji je predhodni spoj iz kojeg se može sintetizirati p-bromtoluen?

• Moguća su dva rješenja, bromiranjem toluena ili Friedel-Craftsovim alkiliranjem brombenzena iako nastaje smjesa dva izomera koji se moraju razdvojiti:

Toluen p-Bromtoluen Brombenzen (+ orto izomer)

Page 16: Prezentacja programu PowerPoint za organsku hemiju i...7.4.2020 3 a •Sulfonovanje je povratna reakcija Benzensulfonska kiselina Sulfo grupa (SO 3 H) zamjenjuje H atom SO3 je jak

7.4.2020

16

• Koji je predhodni spoj iz kojeg se može sintetizirati toluen? Metiliranjem benzena u Friedel-Craftsovoj reakciji.

• Koji je predhodni spoj iz kojeg se može sintetizirati brombenzen? Bromiranjem benzena.

• Retrosintetska analiza pokazala je dva moguća puta od benzena do 4-brom-2-nitrobenzena:

Benzen

Toluen

Brombenzen

p-Bromtoluen 4-Brom-2-nitrotoluen

• Kako sintetizirati 4-hlor-2-propilbenzensulfonsku kiselinu iz benzena?

• Nacrtati strukturu tražene molekule, identificirati supstituente i podsjetiti se kako se svaka grupa može pojedinačno uvesti.

• Tri supstituenta na prstenu su hlor, sulfonska grupa i propilna grupa.

• Hlor se može uvesti hloriranjem sa Cl2/FeCl3.

• Sulfonska grupa može su uvesti sulfonovanjem sa SO3/H2SO4

4-hlor-2-propilbenzensulfonska kiselina

• Propilna grupa može se uvesti Friedel-Craftsovim aciliranjem sa CH3CH2COCl/AlCl3, koje prati redukcija sa H2/Pd. Direktno Friedel-Craftsovo alkiliranje sa CH3CH2CH2Cl/AlCl3 nije metoda izbora, zbog mogućnosti premještanja primarnog propil karbkationa, 1°, u stabilniji sekundarni izopropil karbkation, 2° pomakom H-atoma sa svojim elektronskim parom (hidridni ion H:-), sa C1 na C2, pa bi nastala smjesa dva izomera, sa propilnom, ali i sa izopropilnom grupom.

Hidridni

pomak

1° 2°

Page 17: Prezentacja programu PowerPoint za organsku hemiju i...7.4.2020 3 a •Sulfonovanje je povratna reakcija Benzensulfonska kiselina Sulfo grupa (SO 3 H) zamjenjuje H atom SO3 je jak

7.4.2020

17

o-Propilbenzensulfonska

kiselina

Ovaj prsten hloriranjem će

dati pogrešan izomer

4-hlor-2-propilbenzensulfonska kiselina?

p-Hlorbenzensulfonska kiselina

Ovaj deaktivirani prsten ne podliježe

Friedel-Craftsovoj reakciji

m-Hlorpropilbenzen

Ovaj prsten sulfonovanjem

će dati smjesu izomera koji

se dalje moraju razdvojiti

Koji je predhodni spoj iz kojeg se može sintetizirati tražena 4-hlor-2-propilbenzensulfonska kiselina?

• Koji je predhodni spoj iz kojeg se može sintetizirati m-hlorpropilbenzen? • Pošto dva supstituenta imaju meta orijentaciju, prvi supstituent uveden

na prsten mora biti meta dirigujući kako bi se sljedeća supstitucija odigrala na odgovarajućoj poziciji.

• Pored toga, pošto se primarne alkil grupe kao što je propilna ne mogu direktno uvesti Friedel-Craftsovim alkiliranjem, predhodni spoj iz kojeg se može dobiti m-hlorpropilbenzen je m-hlorpropiofenon, koji se može katalitički reducirati.

m-hlorpropiofenon m-hlorpropilbenzen

• Koji je predhodni spoj iz kojeg se može sintetizirati m-hlorpropiofenon? Propiofenon koji se može hlorirati u meta poziciji.

Propiofenon m-Hlorpropiofenon

Page 18: Prezentacja programu PowerPoint za organsku hemiju i...7.4.2020 3 a •Sulfonovanje je povratna reakcija Benzensulfonska kiselina Sulfo grupa (SO 3 H) zamjenjuje H atom SO3 je jak

7.4.2020

18

• Koji je predhodni spoj iz kojeg se može sintetizirati propiofenon? Benzen, koji podliježe Friedel-Craftsovom aciliranju sa propanoil hloridom i AlCl3.

Propiofenon Benzen

• Finalna sinteza polazeći od benzena odvija se u četiri koraka:

Benzen Propiofenon m-Hlorpropiofenon

4-Hlor-2-propilbenzensulfonska kiselina m-Hlorpropiilbenzen

• Predloži sinteze navedenih jedinjenja iz toluena:

• a) 2-brom-4-nitrotoluena

• b) o-, m- i p-nitrobenzojeve kiseline

Notebook
Typewritten Text
U ovom primjeru zbog ograničenja F.C.
Notebook
Typewritten Text
alkiliranja nismo mogli uvesti propilnu grupu
Notebook
Typewritten Text
jer bi došlo do premiještanja, stoga smo
Notebook
Typewritten Text
uradili F.C: aciliranje i kasnije redukciju
Notebook
Typewritten Text
te grupe.
Notebook
Typewritten Text
Probajte sami uraditi sintezu prije nego
Notebook
Typewritten Text
pogledate rješenje. Neke sinteze se mogu
Notebook
Typewritten Text
uraditi na više načina od koji su neki sa manje
Notebook
Typewritten Text
koraka a neki sa više. Ako se vaš prijedlog
Notebook
Typewritten Text
sinteze ne poklapa sa mojim, to ne znači da
Notebook
Typewritten Text
nije OK ako ste poštovali sva pravila reakcija koja
Notebook
Typewritten Text
smo danas spominjali.
Page 19: Prezentacja programu PowerPoint za organsku hemiju i...7.4.2020 3 a •Sulfonovanje je povratna reakcija Benzensulfonska kiselina Sulfo grupa (SO 3 H) zamjenjuje H atom SO3 je jak

7.4.2020

19

Reverzibilno sulfonovanje kao zaštitni postupak u sintezi

Notebook
Typewritten Text
Skraćenice: A-aktivator ili aktivirani spstituent, D-deaktivator ili deaktivirajući supstituent, EAS -elektrofilna aromatska supstitucija.