CHIMIE ORGANICĂ – Curs Anul I - Biologie

Titular curs: Conf. dr. Zoiţa BERINDE

sau

Definitie:

Arenele sunt substante compuse din carbon si hidrogen in structura carora apar unul sau mai multe nuclee benzenice:

sau

Structura benzenului: A. Kekule atribuie benzenului prima formula structurala: cei 6 atomi de C din

molecula sunt uniti intr-un ciclu prin 3 legaturi duble care alterneaza cu 3 legaturi simple.

S-a dedus ca ciclul de 6 atomi de C care forma unui hexagon regulat si plan; distantele dintre atomii de C vecini sunt identice, egale cu 1,39Aº intermediare intre legatura simpla (1,54Aº) si dubla (1,33Aº). Fiecare atom de C are o simetrie trigonala; el participa cu trei orbitali la trei legaturi σ sub unghuiri de 120º. Cel de-al patrulea orbital al atomului de C care contine electron π este perpendicular pe planul legaturilor σ. Prin intrepatrunderea laterala a celor 6 orbitali p => orbitali moleculari extinsi. Orbitalul molecular cel mai stabil este distribuit omogen pe intreaga suprafata a ciclului benzenic avand densitatea electronica maxima deasupra si dedesubtul planului ciclului.

Sistemul care contine 6 electroni π ai caror abilitati sunt contopite in orbitali moleculari comuni este foarte stabil; el este caracteristic compusilor aromatici si se numeste sextet aromatic.

Clasificare: Arene:

mononucleare: cu un singur nucleu benzenic

Arene polinucleare: cu mai multe nuclee benzenice

cu nuclee izolate

cu nuclee condensate

* omologii benzenului disubstituiti se denumesc cu ajutorul prefixelor orto- (o-), meta- (m), para- (p).

- pozitii orto (2 pozitii consecutive)

- pozitii meta (cand avem o pauza)

-pozitii para (cand avem 2 pauze)

* omologii benzenului polisubstituiti se denumesc prin indicii de pozitie, cei mai mici in ordine alfabetica si

benzen

2. Arenele polinucleare * cu nuclee izolate

numerotarea se face : numerotam un nucleu, iar pe celalalt simetric.

pozitiile 2,2’ si 6,6’ sunt pozitii orto pozitiile 3,3’ si 5,5’ sunt pozitii meta pozitiile 4 si 4’ sunt pozitii para

1

2 3

4

56

2’3’

4’

5’ 6’

p, p’ – dimetil - bifenil

*cu nucleee condensate

1,4,5,si 8 - α2,3,6 si 7 - β

1,4,5 si 8 - α2,3,6 si 7 - β9 si 10 - ال

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

9

10

Principalii radicali proveniti de la areneArena Radical monovalent Radical divalent

α - naftil β - naftil(C10H7 -)

Metode de sintezaa. Izolarea din petrol. Fractiunile mijlocii si superioare a

petrolului contin uneori 30% hidrocarburi aromatice. Extragerea lor din petrol se face cu SO2 lichid la -60º C

b. Prin mijloace chimice. Reformarea catalitica a benzinelor medii si grele ;

c.Obtinerea din produsele rezultate la cocsificarea carbunilor.

gudronare

distilare reziduu:Smoala

asfalt

Ulei usor 800 - 1700Cbenzentoluenxilentiafen

Ulei cresalic 1700 - 2300Cfenoli

Ulei greu 2300-2700Cnaftalinaanilinapiridina

Ulei verde 2300-3600 Cantracen

d. Reactii de alcalinare Friedel Crafts:

e. Reactia de polimerizare

3 CH ≡ C – CH3

f. Reactia Fittig - Wurtz

Proprietăţi fizice Numele de aromatice se datorează atât mirosului

caracteristic al unor reprezentanţi cât şi faptului că erau extrase din materiale vegetale parfumate. Benzenul şi omologii lui sunt substanţe lichide, incolore cu densitate mai mică decât a apei. Arenele polinucleare sunt solide. Toate arenele sunt insolubile în apă, solubile în diferiţi solvenţi organici. Un solvent caracteristic este dioxidul de sulf lichid. Atât benzenul cât şi toluenul sunt utilizaţi ca solvenţi pentru numeroase substanţe organice. Un dezavantaj major al utilizării benzenului este toxicitatea lui. Naftalina este o substanţă solidă, albă, insolubilă în apă; prezintă proprietatea de a sublima. Majoritatea arenelor au acţiune cancerigenă.

Proprietăţi chimiceSe pot împărţi în două categorii:

A. Proprietăţile nucleului aromaticB. Proprietăţile catenei laterale

A. Proprietăţile nucleului aromaticI. Reacţii de substituţie la nucleul

aromatic 1. Substituţia la benzen

Ar – rest de

hidrocarbură

aromatică

a) Halogenarea benzenului: se realizează în condiţii catalitice. Clorurarea benzenului duce la formarea unor compuşi mono- şi policloruraţi.

b) Nitrarea benzenului: are loc în prezenţa amestecului sulfo-nitric (HNO3 + H2SO4) şi se formează nitrobenzen.

c) Sulfonarea benzenului: rezultă acid benzensulfonic

d) Alchilarea benzenului

e) Acilarea benzenului: reacţia prin care atomul de hidrogen se substituie cu grupa acil în prezenţa

AlCl3. Produşii reacţiei de acilare a arenelor sunt compuşi carbonilici.

2. Substituţia la omologii şi derivaţii benzenului

Introducerea unui substituent face ca trei poziţii din nucleu să nu mai fie echivalente orto, meta, para. Următorul substituent va intra într-o poziţie determinată numai de natura primului substituent. După natura lor, substituenţii sunt de oridnul I şi ordinul II.

S este de ordinul I: orto şi para S este de ordinul II: metaRadicali alchil: - R grupare aldehidă: - CHOHalogeni: - F, - Cl, - Br, - I grupare carboxil: - COOHGrupări hidroxil: - CH grupare sulfonică: - SO3HGrupări amino: - NH2 grupare nitro: - NO2

grupare nitril: - CN

II. Reacţia de adiţie

1. Hidrogenarea condiţii: 100-180oC, catalizator Ni

tetrahidronaftalină decahidronaftalină (tetrolina) (decalina)

2. Halogenarea

III. Oxidarea

1. Cu agenţi oxidanţi: s-a constatat că oxidarea cui agenţi oxidanţi la nucleu are loc doar în cazul hidrocarburilor aromatice cu multe nuclee condensate.

antracen

antrachinonă

2. Cu oxigen molecular: oxidarea benzenului (500oC, V2O5)

oxidarea naftalinei (350oC, V2O5)

B. Reacţii chimice ale catenei lateraleI. Halogenarea fotochimică a toluenului

toluen clorofenilmetan dicloroform tricloroform (clorură de benzil) (clorură de benziliden)

II. Dehidrogenarea catalitică

III. Oxidarea: conduce la acizi ftalici

acid ftalic

acid tereftalic

(acetofenonă)

(acid benzoic)

hidroperoxid fenol propanonă de cumen (acetonă)