aromaticke zluceniny

Aromatické zlúčeniny

#Sexta, 3.roč. 2024/25

Aromaticita

Kto sú páni Kekulé a Huckel?

Aromatické zlúčeniny (arény) sú cyklické uhľovodíky s alternujúcim- konjugovaným systémom dvojitých väzieb, v ktorom dochádza k delokalizácii elektrónov. Charakteristické vlastnosti aromatických uhľovodíkov : 1. sú cyklické, 2. všetky atómy ich aromatického systému (uhlíka aj vodíka) ležia v jednej rovine - sú planárne 3. obsahujú systém alternujúcich dvojitých väzieb, spojený s delokalizáciou  elektrónov STABILITA

Zlúčenina má charakter aromatického uhľovodíka, ak spĺňa ešte poslednú podmienku: 4. Hückelovo pravidlo (4n + 2) π elektrónov, kde n = 1, 2, 3, (počet cyklov)

Erich Hückel in 1938

Pravidlá

- pri najjednoduchších aromatických uhľovodíkoch sa používajú triviálne názvy - názvy ostatných aromatických uhľovodíkov sa odvodzujú od benzénu alebo iných jednoduchých arénov substitučným spôsobom - jednoväzbové uhľovodíkové zvyšky odvodené od aromatických uhľovodíkov sa všeobecne označujú názvom aryly - jednoväzbový uhľovodíkový zvyšok odvodený od benzénu nazývame fenyl- - od toluénu - alkylový zvyšok odtrhnutím vodíka z jeho metylovej skupiny benzyl-

02

04

Napíšte skrátené štruktúrne vzorce zlúčenín a uhľovodíkových zvyškov: a) etylbenzén, b) butylbenzén, c) vinylbenzén, d) 1,2-dimetylbenzén, e) 1,3-dietylbenzén, f) 1,4-dipropylbenzén, g) fenyl- h) benzyl-

Fyzikálne vlastnosti arénov: Skupenstvo: Kvapalné skupenstvo majú – benzén, toluén, xylén Pevné skupenstvo majú – naftalén, fenantrén, antracén Rozpustnosť: -nerozpustné vo vode (lebo väzby:)) -v organických rozpúšťadlách sa rozpúšťajú veľmi dobre -majú typický zápach, sú jedovaté, sú karcinogénne -pri ich horení vznikajú sadze a horia čadivým plameňom

karcinogény

Čo ( ty) viem (š)?

01

02

03

Vysvetliť aromaticitu zlúčenín

Viem čo je delokalizácia "pí" elektrónov

Názvoslovie aromatických zlúčenín

05

06

07

Triviálne názvy: benzén, styrén, naftalén, toluén

Rozdelenie arénov

Chemické vlastnosti - reakcie

účinky na ľudský organizmus

08

09

10

Fyzikálne vlastnosti

Benzén

• so vzduchom tvorí výbušnú zmes
• rozpúšťadlo- vynikajúce
• bezfarebná horľavá kvapalina
• surovina na výrobu mnohých iných organických zlúčenín (napríklad fenolu, anilínu, etylbenzénu), liečiv, farbív a plastických hmôt
• nevýhodou je jeho toxicita a karcinogenita
• získava sa z produktov vznikajúcich pri karbonizácii uhlia alebo dehydrogenáciou cyklohexánu

Toluén- metylbenzén

• kvapalná látka
• rozpúšťadlo
• v priemyslovej chémii - na výrobu kyseliny benzoovej, umelého sladidla sacharínu, výbušniny trinitrotoluénu (TNT)
• v porovnaní s benzénom je toluén menej toxický pravidelné vdychovanie pár - trvalé poškodenie mozgu, pečene a pri väčších množstvách aj smrť

Styrén, vinylbenzén

• východisková látka pri výrobe polystyrénu
• má karcinogénne vlastnosti
• bezfarebná olejovitá kvapalina

Naftalén

• kryštalická látka tvoriaca biele perleťovo lesklé šupinovité kryštáliky
• nachádza sa v čiernouhoľnom dechte
• sublimuje už pri izbovej teplote
• vyznačuje sa prenikavým zápachom
• odpudzuje niektoré živočíchy, napr. mole, čo sa využíva pri ochrane šatstva
• má tiež dezinfekčné účinky
• v chemickom priemysle sa používa ako surovina na výrobu rôznych organických zlúčenín, napríklad farbív

Chemické vlastnosti - reakcie arénov

Typickými reakciami aromatických uhľovodíkov sú elektrofilné substitúcie - vodíkový katión (protón) sa na aromatickom jadre nahrádza (substituuje) inou elektrofilnou časticou (elektrofilným činidlom) Aromatický systém molekúl pri elektrofilných substitúciách zostáva zachovaný!

Nitrácia

Vznik nitróniového iónu (nitróniový ión pôsobí ako elektrofilné činidlo)

Halogenácia ( chlorácia, bromácia, fluorácia, jodácia) , + s prítomnosťou katalyzátora FeCl3, FeBr3, AlCl3, AlBr3

• ak sa substitúcia opakuje, dochádza k vzniku disubstituovaného produktu

• o mieste naviazania druhého substituentu

rozhoduje druh prvého substituentu, ktorý už na aromatickom jadre naviazaný je

Reakcie na benzénovom jadre

„SILNEJŠÍ BERIE“

Mezomérny efekt

- posun pí elektrónov a neväzbových elektrónových párov v konjugovanom systéme - na základe mezomérneho efektu dochádza k posunu elektrónovej hustoty v molekule danej látkyM- mezomérny efekt je kladný (+M), ak substituent dodáva elektróny - mezomérny efekt je záporný (-M), ak substituent odčerpáva elektróny

Aktivujúce substituenty I. rádu: –OH, –NH2, -R, -X – systém π-elektrónov v benzénovom jadre fenolu je tu posilnený elektrónovým párom z kyslíka - zvýši sa elektrónová hustota aromatického systému v benzénovom kruhu, najviac v blízkosti uhlíka susediaceho s atómom C, na ktorom je naviazaný kyslík

Substituenty II. rádu – orientujú vstup ďalšieho substituentu do polohy meta - nazývajú sa deaktivujúce , dezaktivujúce - sú to skupiny pôsobiace - priťahujúce - „odčerpávajúce“ π-elektróny z benzénového kruhu: –NO2, –SO3H, –CN, –CHO, –COOH, –COOR - znižujú elektrónovú hustotu aromatického systému

TEST 3.A aromaticita, kekule, huckel, názvoslovie, fyzikálne a chemické vlastnosti