areny= aromatické uhlovodíky
DESCRIPTION
ARENY= aromatické uhlovodíky. ARENY. Zvláštní postavení: planární (rovinné)…………………………………………………………………………………………………………………… Vzorec Benzenu – navrhl 19. st…………………………. Dle počtu benzenových jader: Monocyklické ……………….. Polycyklické…………………. cyklické systémy s konjugovanými dvojnými vazbami. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/1.jpg)
1
ARENY= aromatické uhlovodíky
![Page 2: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/2.jpg)
2
ARENY
Zvláštní postavení: planární (rovinné)……………………………………………………………………………………………………………………
Vzorec Benzenu – navrhl 19. st…………………………. Dle počtu benzenových jader:
1) Monocyklické ………………..
2) Polycyklické…………………..
cyklické systémy
s konjugovanými dvojnými vazbami
F.A. Kekulé
(1 jádro)
(více jader)
![Page 3: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/3.jpg)
3
1) Monocyklické areny
Jen jedno jádro
Benzen
![Page 4: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/4.jpg)
4
2) Polycyklické areny
…………………………………………………..
……………………………………….
bifenyl1
32
4
56
1´
3´
4´
2´
5´6´
A) Kondenzovaná jádra - přímo na sebe
B) Izolovaná jádra - odděleno vazbou
C
C
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
naftalen
![Page 5: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/5.jpg)
5
Názvosloví arenů (MONOCYKLICKÉ)
benzen kumentoluen styren
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
C
CH
CH
CH3
CH
CH
CH
C
CH
CH
CH CH3CH3
CH
CH
CH
C
CH
CH
CH CH2
Z triviálních názvů
![Page 6: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/6.jpg)
6
Z triviálních názvů
1,2- dimethylbenzen 1,3- dimethylbenzen 1,4- dimethylbenzeno - xylen m - xylen p - xylen
Názvosloví arenů (MONOCYKLICKÉ)
C
CH
C
CH
CH
CH
CH3
CH3
CH
C
C
CH
CH
CH
CH3
CH3
CH
CH
C
C
CH
CH
CH3
CH3
![Page 7: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/7.jpg)
7
Názvosloví arenů (polycyklické)
naftalen anthracen
fenanthren
Naftacen
tetracen
1
2
345
6
7
8
CH
CH
CH
CH
C
CCCH
CCH
CCH
CCH
CHCH
CHCH
![Page 8: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/8.jpg)
8
Názvosloví arenů: uhl. zbytky(vznikly odtrhnutím jednoho vodíku)
fenyl (od benzenu) benzyl (od toluenu)
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH2-
![Page 9: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/9.jpg)
monocyklické: ……………. se zvyš. Mr ……….... T varu polycyklické: …................................ některé …………………………. cykly s 4n+2 , kde n = 1, 2, 3,…
9
Vlastnosti arenů = charakteristická vůně = aroma
(l) i (s)
roste
(s) (nerozp. ve vodě)
karcinogenní
![Page 10: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/10.jpg)
…………………………………Celkový počet -elektronů (včetně volných elektronových párů), účastnících se myšleného posunu, musí být roven ………………..(n je celé kladné číslo nebo nula)
Hückelovo pravidlo:
Vlastnosti arenů = charakteristická vůně = aroma
počet -elektronů ve sloučenině musí být roven číslu 4n+2, tedy matematicky P= 4n+2, kde P je počet -elektronů a n je libovolné celé nezáporné číslo.
4n+2
![Page 11: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/11.jpg)
1) molekula je ……………….a atomy cyklu leží…………………………….
2) existují alespoň dvě tzv……………………….., to jsou struktury, které lze odvodit myšleným posunem π-elektronů po obvodu cyklu
3) počet π-elektronů musí
vyhovovat……....................., tj. jejich počet je 4n+2, kde n je 0 nebo celé kladné číslo 11
Podmínky aromaticity:cyklická
v jedné rovině
rezonanční struktury
Hűckelovu pravidlu
![Page 12: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/12.jpg)
12
AROMATICKÝ CHARAKTERAromatický charakter lze očekávat u cyklických či polycyklických molekul, v nichž je umožněna konjugace alternující násobných vazeb.
(popřípadě obsazených nebo neobsazených p-orbitalů
kolmých na rovinu kruhu, rovnoběžných s p-orbitaly
podílejícími se na tvorbě pí vazeb).
Počet elektronů v aromatických systémech je 4n+2,
kde n je přirozené číslo.
![Page 13: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/13.jpg)
13
AROMATICKÝ CHARAKTER
4=4n+2
4-2 = 4n
2/4=n
n není celé číslo
2e2e
14=4n+2
14-2 = 4n
12/4 =n
n je celé číslo
6=4n+2
6-2 = 4n
4/4 =n
n je celé číslo
![Page 14: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/14.jpg)
14
AROMATICKÝ CHARAKTER
ano ne
![Page 15: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/15.jpg)
15
Vlastnosti - Benzen: planární molekula, hybridizace sp2
![Page 16: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/16.jpg)
16
planární molekula, hybridizace sp2
-elektrony jsou delokalizované – tj…………………………………………………………..– nestřídají se – a = vazby
Všechny vazby jádra jsou ……………………………… Delokalizace způsobuje vyšší………………………………,
energie snížena o tzv. delokalizační energii (nižší E, tím stabilnější)
Vlastnosti - Benzen:
rozprostřeny rovnoměrně po celé struktuře
stejně dlouhéstálost sloučenin
![Page 17: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/17.jpg)
17
Překryv orbitalů = dva kruhové oblaky :Nad a pod jsou delokalizované (= rozprostřené) elektrony
Vlastnosti - Benzen:
![Page 18: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/18.jpg)
18
Odlišné vlastnosti od nenasycených C
………………………………………………
Vzorec nevystihuje vlastnosti benzenu
Vlastnosti - Benzen:
= nepodléhají adicím ale substitucím
![Page 19: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/19.jpg)
19
Zdroje arenů:
A) ……………………… – zpracovává se rektifikací na několik frakcí
B) …………………….. – z ní aromatizace ropy (cyklizací)
Zisk : …………………………
Černouhelný dehet
Ropa
frakční destilací
![Page 20: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/20.jpg)
20
Reakce monocyklických arenů 1) elektrofilní substituce1. Fáze – ………………………………………………………….
2. Fáze vytvoření kovalentní vazby – ……………………………………………………………….
3. Fáze – …………………………………………………………
rychlá, s elekrofilním činidlem, vzniká komplex
určuje rychlost celé reakce, vzniká komplex
báze odtrhne H a obnoví se aromatický charakter
![Page 21: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/21.jpg)
1) elektrofilní substitucea) ……………………………
b) ……………………………
c) ……………………………
d) ……………………………
21
Reakce monocyklických arenů
Halogenace
Nitrace
Sulfonace
Alkylace
![Page 22: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/22.jpg)
22
Reakce monocyklických arenů1) elektrofilní substituce
a) Halogenace
1) Chlorace (Katalyzováno: halogenidy železitými, hlinitými)
C6H6 + Cl2 C6H5Cl + HCl
2) Bromace (Katalyzováno: halogenidy železitými, hlinitými)
![Page 23: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/23.jpg)
23
b) Nitrace……………………………………………………………………..
silnější kyselina sírová vnutí proton kyselině dusičné, tato nestabilní molekula odštěpí vodu a zbude NO2
+
Sírová = protonace kys. dusičné, štěpí se na vodu a …………………………………………….
H2SO4 + HNO3 → HSO4- + H2NO3
+ → HSO4- +H2O + NO2
+
Reakce monocyklických arenů1) elektrofilní substituce
Směs kyseliny dusičné a sírové
nitrylový kation = NO2+ (nitroniový)
![Page 24: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/24.jpg)
Zavádí se skupina ………………., elektrofilem: SO3
Použití kys. sírové nebo oleum
24
c) sulfonace
C6H6 + H2SO4 C6H5SO3H + H2O
Reakce monocyklických arenů1) elektrofilní substituce
-SO3H
![Page 25: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/25.jpg)
25
d) alkylace =……………………………………..
Použití: alkylhalogenidy
Katalyzátor: halogenidy kovů
Reakce monocyklických arenů1) elektrofilní substituce
reakce arenů s acylhalogenidy
![Page 26: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/26.jpg)
1. Třída: do polohy ortho a para + M (+I):
……………………..........
Př) -NH2, -OH, -OR, alkyl, halogen
…………………….elektronovou hustotu na aromatickém jádře
a celkově …………………………….systému pro další substituci.
Mají …………………………........., zvýšení el. hustoty v poloze …………
26
Vliv substituentů umístěných na benzenovém jádře
ortho a para dirigující
Zvyšují
zvyšují reaktivitu
volný elektronový pár o- a p-
![Page 27: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/27.jpg)
27
Vliv substituentů umístěných na benzenovém jádře
2. Třída: do polohy meta -M (–I):
……………………………
Př) -NO2, -SO3H,-CHO, -COOH, -CN
Celkově však ………………..reaktivitu systému pro substituci.
meta dirigující
snižují
![Page 28: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/28.jpg)
Probíhá ………………………. (zvýšená teplota a tlak, katalyzátor), Dojde ke …………………………………………..
28
Benzen cyklohexan
Reakce monocyklických arenů2) adice radikálová
za extrem. podmínekzrušení aromatického charakteru
a) HYDROGENACE b) CHLORACEkatalyzátor Raneyův nikl s UV
Benzen 1,2,3,4,5,6-hexa-
chlorcyklohexan
![Page 29: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/29.jpg)
29
1) BROMACE CH
CH
CH
C
CH
CH
CH3
CH
CH
CH
C
CH
CH
CH2 Br
Br Br
Reakce monocyklických arenůS BOČNÍM ŘETĚZCEM
toluen benzyl-bromid
2) OXIDACECH3
Katalyzátor: KMnO4
toluen kyselina benzoová
![Page 30: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/30.jpg)
30
3) Oxidace Aromatického jádra:
…………………………………………
Z benzenu je anhydrid kyseliny maleinové
Kat. O2, V2O5
Reakce monocyklických arenů3) oxidace
samostatně se oxiduje obtížně
![Page 31: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/31.jpg)
…………………………………..přednostně
v poloze ………(1, 4, 5, 8)
1) Bromace: bez AlBr3
2) Sulfonace:
A) do polohy = ……………………..
B) do polohy = ……………………..
31
Reakce polycyklických arenůNAFTALENU
a) Substituce elektrofilní
rychle, vratně
pomalu, nevratně
![Page 32: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/32.jpg)
…………………………………..
…………………………………..
Katalyzátor: Pt
32
Reakce polycyklických arenůNAFTALENU
b) Adice radikálovác) Adice: hydrogenace
![Page 33: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/33.jpg)
Benzen:- bezbarvá ….. se vzduchem ………………........- ve vodě ……………………….- sám rozpouštědlem- …………………….- Pro výrobu: ………………………………….- Výchozí látka pro výrobu ………………………………..- Přidání do benzínu k zlepšení …………………………
33
Významné areny
(l) výbušná směs
nerozpustný
karcinogenníléčiv, barviv, plast. hmot
polymerů a syntetické pryže
oktanového čísla
![Page 34: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/34.jpg)
Toluen:- průmyslově se vyrábí z ……………………….. - laboratorně se připraví……………………….- sám rozpouštědlem- …………jedovatý než benzen- Účinky …………………………- Pro výrobu: ………………………………….
34
Významné areny
petroleje.
methylací benzenu
méně
omamné
TNT = trinitrotoluen
![Page 35: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/35.jpg)
Naftalen:- krystalky šupinkovité barvy ……………………….. - podléhá……………………….- odpuzuje živočichy = dříve proti ………………..- Pro výrobu: ………………………………….
35
Významné areny
bílé
sublimacimolům
barviv
![Page 36: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/36.jpg)
Benzo-a-pyren:- Vícecyklické areny všechny prokázané………………- Ovlivňuje ……………………….
36
Významné areny
karconogeny.
metabolismus.
![Page 37: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/37.jpg)
37
Významné areny
Vícecyklické areny = prokázané karcinogeny
Př ) Benzo(a) pyren
![Page 38: ARENY= aromatické uhlovodíky](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061406/56814e32550346895dbb971c/html5/thumbnails/38.jpg)
38