Aromatické uhľovodíky II

1. Kód ITMS projektu: 26110130519 Gymnázium Pavla Jozefa Šafárika – moderná škola tretieho tisícročia Aromatické uhľovodíky II

2. Obsah • Chemické vlastnosti arénov • Elektrofilné substitúcie • Mechanizmus SE • Nitrácia • Sulfonácia • Halogenácia • Alkylácia (Friedelova – Craftsova) • Acylácia (Friedelova – Craftsova) • Ovplyvňovanie SE na aromatickom jadre • Ďalšie reakcie na aromatickom jadre • Reakcie na bočnom reťazci aromatických uhľovodíkov • Použité zdroje

3. Chemické vlastnosti elektrofilné substitúcie - SE • 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

4. Elektrofilné substitúcie halogenácia nitrácia sulfonácia alkylácia acylácia

5. Mechanizmus SE 1 • vznik E+ • π-komplex • σ-komplex - najpomalšia časť • odštiepi sa H+ → obnoví sa aromatický charakter

6. Nitrácia 4 -NO2 • H sa nahrádza nitroskupinou • prebieha pôsobením nitračnej zmesi (HNO3 + H2SO4) • elektrofilná častica - nitróniový katión 5 nitrobenzén

7. 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 kyselina benzénsulfónová

8. Halogenácia 11 • H sa nahrádza halogénom -X • chlorácia, bromácia • prebieha pôsobením Cl2 alebo Br2 • elektrofilná častica - katión X+ • katalyzátor AlX3 alebo FeX3 → heterolýza Cl2, Br2 Napíšte reakčnú schému prípravy chlórbenzénu.

9. Alkylácia 10 • H sa nahrádza alkylom-R • prebieha pôsobením alkylhalogenidov • elektrofilná častica - karbkatiónR+ • katalyzátor AlCl3, FeCl3 Napíšte reakčnú schému prípravy etylbenzénu.

10. Acylácia 13 • H sa nahrádza skupinou -COR • prebieha pôsobením acylhalogenidov • elektrofilná častica - acylový katión RC+O • katalyzátor AlX3, FeX3 Napíšte reakčnú schému prípravy acetylbenzénu.

11. Ovplyvňovanie SE na aromatickom jadre • substituenty s +I alebo +M-efektom zvyšujú elektrónovú hustotu na benzénovom jadre → aktivačný účinok • orientácia do polohy o- alebo p- • -X(+M, -I) - dezaktivačný účinok • substituenty s -I alebo -M-efektom znižujú elektrónovú hustotu → dezaktivačný účinok • orientácia do polohy m- -NH2, -OH, -SH, -OR, -R -COOH, -COOR, -COR, -SO3H, -CN, -NO2

12. Orientácia na benzénovom jadre 2-nitrotoluén a 4-nitrotoluén • nitrácia toluénu → • nitrácia nitrobenzénu 60 % 37 % Navrhnite spôsob prípravy o-, m-a p-brómnitrobenzénu. 1,3-dinitrobenzén 93 %

13. Ďalšie reakcie na aromatickom jadre • adície - prebiehajú len v prítomnosti katalyzátora, pri zvýšenej teplote alebo pôsobením UV hydrogenácia benzénu • oxidácia benzén je voči oxidovadlám pomerne stály oxidácia sa môže uskutočniť kyslíkom pri vyššej teplote, za prítomnosti V2O5 → anhydrid kyseliny maleínovej ? Čo vzniká oxidáciounaftalénu ?

14. Reakcie na bočnom reťazci arénov • na bočnom reťazci prebiehajú reakcie typické pre uhlíky tohto reťazca • oxidácie oxidácia kuménu → výroba fenolu a acetónu kat.

15. 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 zlúčeniny 77. 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.pdf