AROMATSKI KARBOHIDROGENI za organsku... · Fenilsupstituirani alkani – alkilna grupa ima više od...

AROMATSKI KARBOHIDROGENI

Benzaldehid

(iz višanja, breskvi, badema)

Toluen

(iz Tolu balzama)

Benzen, C6H6, –

Michael Faraday,

1825. London

izoliran iz uljnog ostatka

gasa za osvjetljenje

1791-1867

Friedrich August Kekulé

(1829-1896)

Kekuléov originalni model benzena.

C

C

C

C

C

CH

H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

Kekuleove rezonantne forme

ili ili

Struktura benzena – hibridne orbitale

..O

HO

HO

NCH3

C

O OCH2CH2N(CH2CH3)2 N

N

Cl

O

Estron Morfin

Diazepam (Valium)

Prirodni.....i

...sintetski aromatski spojevi...kao lijekovi..

Prokain

...sintetski aromatski spojevi...kao lijekovi..

Neki aromatski spojevi nađeni u katranu uglja

NOMENKLATURA AROMATSKIH

SPOJEVA

MONOSUPSTITUIRANI aromatski spojevi

- benzen osnova imena.

Sam benzen je dobio ime prema

benzojevoj kiselini koja je izolirana iz tzv.

benzoa smole, a iz koje se može dobiti

benzen.

MONOSUPSTITUIRANI aromatski spojevi

Brombenzen Nitrobenzen Propilbenzen

Fluorbenzen (1,1-Dimetiletil)benzen

(terc-Butilbenzen)

MONOSUPSTITUIRANI aromatski spojevi

Alkilsupstituirani benzeni (Areni)– alkilna

grupa u bočnom lancu ima 6 C-atoma ili

manje

CH2CH3

Etilbenzen

Fenilsupstituirani alkani – alkilna grupa

ima više od 6 C-atoma

MONOSUPSTITUIRANI aromatski spojevi

CHCH2CH2CH2CH2CH3

CH3CH2CH2

CH2CH2CH2

Fenilna grupa

1,3-Difenilpropan

2-Fenilheptan

4-Fenilnonan

Benzilna grupa je drugi naziv za

monosupstituirani metilbenzen (toluen)

MONOSUPSTITUIRANI aromatski spojevi

Benzilna grupa Benzilbromid

Br

Difenileter Dibenzileter

DISUPSTITUIRANI BENZENI

Mogu se imenovati na dva načina. Obje

metode opisuju odnos dva supstituenta na

šesteročlanom aromatskom prstenu:

Sistematsko numerisanje aromatskog

prstena (IUPAC)

Korištenje prefiksa orto-, meta- ili para-.

DISUPSTITUIRANI BENZENI

Br

Br

NO2

NO2

CH3

CH3

o-dibrombenzen m-dinitrobenzen p-dimetilbenzen

1,2-dibrombenzen 1,3-dinitrobenzen 1,4-dimetilbenzen

orto = o- = 1,2-disupstitucija

meta = m- = 1,3-disupstitucija

para = p- = 1,4-disupstitucija

DISUPSTITUIRANI aromatski spojevi

1,2-Dihlorbenzen 1-Brom-3-nitrobenzen 1-Etil-4-(1-metiletil)benzen

(o-Dihlorbenzen) (m-Bromnitrobenzen) (p-Etilizopropilbenzen)

Postoje brojna nesistematska (trivijalna)

imena za monosupstituirane i

disupstituirane derivate benzena koje

dozvoljava IUPAC:

Metilbenzen 1,2-Dimetilbenzen 1,3,5-Trimetilbenzen Etenilbenzen Metoksibenzen

(Toluen) (o-Ksilen) (Mezitilen) (Stiren) (Anisol)

OH NH2 CN C OCH3

CH3

CH3 OH

CH3

Fenol Anilin Benzonitril Acetofenon

Krezol

CH(CH3)2 CH CH2 OCH3 COOH CH(CH3)2 CH CH2 OCH3 COOH

Kumen Benzojeva kiselina

Nesistematska (trivijalna) imena

POLISUPSTITUIRANI BENZENI

imenuju se označavanjem broja položaja

svakog supstituenta u prstenu tako da

imaju što je moguće manji broj, a navode

se abecednim redom ispred osnovnog

imena – benzen, odnosno dozvoljenog

trivijalnog imena koje se uzima za osnovu.

POLISUPSTITUIRANI BENZENI

1-Brom-2,3-dimetilbenzen 1,2,4-Trinitrobenzen 1-Etenil-3-etil-5-etinilbenzen

2-Brom-4-hlor-1-nitrobenzen 4-Brom-1-hlor-2-nitrobenzen 1-Brom-4-hlor-2-nitrobenzen

4-Brom-1,2-dimetilbenzen 2,5-Dimetilfenol 2,4,6-Trinitrotoluen (TNT)

POLISUPSTITUIRANI BENZENI

5-Brom-2-nitrotoluen 3-Brom-4-hlorfenol 2-Etil-4-jodanilin

CH3

NO2

Cl

Br

NO2

CH2CH3

OH

Br

Cl

POLISUPSTITUIRANI BENZENI

4-Brom-2-etil-1-nitrobenzen 5-brom-2-hlorfenol 4-hlor-2-nitrotoluen

NE

1-brom-3-etil-4-nitrobenzen

POLICIKLIČKI AROMATSKI

KARBOHIDROGENI

Naftalen Antracen

Tetracen Fenantren

(Naftacen)

Struktura naftalena

Karcinogeni benzenoidni karbohidrogeni

Benzo[a]piren Benz[a]antracen

Dibenz[a,h]antracen

Enzimatska konverzija benzo[a]pirena, nađenog u čađi

dimnjaka, sušenom mesu i duhanskom dimu, u konačni

karcinogen:

Metabolit benzo[a]pirena vezuje se za DNA.

Hückelovo pravilo aromatičnosti:

Da bi spoj bio aromatičan, mora:

biti cikličan

biti planaran

imati jednu p orbitalu na svakom atomu u prstenu

imati delokalizovan, konjugirani sistem

imati 4n + 2 p elektrona (za n = 0, 1, 2, itd.)

Hückelov broj elektrona = 2, 6, 10, 14, 18, itd.

Erich Hückel

1896 –1980,

AROMATSKI SISTEMI:

H

HH

# p e = 6 2 6 6

NE-AROMATSKI SISTEMI:

HH

H

# p e = 4 8 4 10

Some Non-Aromatic SystemsSome Non-Aromatic Systems

HH

H

# # pp e = 4e = 4 88 44 10 10

(not planar!)(not planar!)NE-AROMATSKI SISTEMI:

HH

H

nije planaran!

# p e = 10

HETEROAROMATSKI SISTEMI:

N

N

N

H

N

H

Piridin Pirol Imidazol

(ima 1p u sp2 (1p je u p orbitali) (ima 1p u sp2, i

hibridnoj orbitali) 1p u p orbitali)

DOBIVANJE AROMATSKIH

UGLJIKOVODIKA

iz katrana kamenog uglja (odvajanje frakcionom

destilacijom)

najveće količine se dobivaju iz alkana u nafti

katalitičko reformiranje ili platforming:

CH3(CH2)4CH3Pt

400oC+ 4 H2

n-heksan benzen

(NE) REAKTIVNOST BENZENA

Visok stepen nezasićenosti (SN = 4; prsten

i 3 C=C veze), a ipak ne adira Br2 kao

alkeni

Reaguje sa Br2 u prisustvu FeBr3

katalizatora u reakciji SUPSTITUCIJE, a

ne adicije.

Benzen Brombenzen

(supstitucioni produkt)

(Adicioni produkt)

ne nastaje

Bromiranje benzena – supstitucija SE

STABILNOST BENZENA

Rezonantna energija benzena računata iz toplote hidrogenacije – DH.

Benzen je za 150 kJ/mol (36 kcal/mol) stabilniji nego što bi se moglo

očekivati za “cikloheksatrien”!

Supstitucija elektrofila na benzenu - SE

Y+

Y

Opšti mehanizam elektrofilne aromatske supstitucije:

sporo

: B

brzo