Arenový substituční vzor - Arene substitution pattern

Vzory substituce arenu jsou součástí organická chemie Názvosloví IUPAC a určit polohu substituenty jiný než vodík ve vztahu k sobě navzájem na aromatický uhlovodík.

Ortho, meta, a odst substituce

Hlavní vzory substituce arenu
Viz také: Elektrofilní aromatická substituce
  • v orto-substituce, dva substituenty zaujímají pozice vedle sebe, které mohou být očíslovány 1 a 2. V diagramu jsou tyto polohy označeny R a ortho.
  • v meta-substituce substituenty zaujímají pozice 1 a 3 (odpovídající R a meta na schématu).
  • v para-substituce, substituenty zaujímají opačné konce (pozice 1 a 4, což odpovídá R a para v diagramu).

The toluidiny slouží jako příklad pro tyto tři typy substituce.

Syntéza

Například skupiny poskytující elektrony amino, hydroxyl, alkyl, a fenyl skupiny bývají ortho, odst ředitelé a skupiny pro výběr elektronů, jako např nitro, nitril, a keton, bývají meta ředitelé.

Vlastnosti

Ačkoli se specifika liší v závislosti na sloučenině, v jednoduchých disubstituovaných arenech mají tyto tři izomery spíše podobné teploty varu. Nicméně odst izomer má obvykle nejvyšší teplotu tání a nejnižší rozpustnost v daném rozpouštědle ze tří izomerů.[1]

Oddělení ortho a odst izomery

Protože skupiny poskytující elektrony jsou obě ortho a odst ředitelé, je separace těchto izomerů běžným problémem v syntetické chemii. K oddělení těchto izomerů existuje několik metod:

  • Sloupcová chromatografie tyto izomery často oddělí, protože ortho je polárnější než odst obecně.
  • Frakční krystalizace lze použít k získání čisté odst výrobek, opíraje se o zásadu, že je méně rozpustný než ortho a tak bude krystalizovat jako první. Je třeba dbát na to, aby nedošlo ke kokrystalizaci ortho izomer. [2]
  • Mnoho nitrosloučeniny “ ortho a odst izomery mají zcela odlišné body varu. Tyto izomery lze často oddělit destilací. Tyto oddělené izomery lze převést na diazoniové soli a používá se k přípravě jiných čistých ortho nebo odst sloučeniny.[3]

Ipso, mezo, a peri substituce

  • ipso- substituce.

  • mezo- substituce.

  • peri- substituce.

Cine a tele substituce

  • v náhrada filmuvstupující skupina zaujímá pozici sousedící s pozicí obsazenou opouštějící skupina. Například substituce kinem je pozorována v aryne chemie.[4]
  • Tele-substituce nastane, když je nová poloha na kruhu více než jeden atom.[5]

Počátky

Předpony ortho, meta, a odst všechny jsou odvozeny z řečtiny, což znamená opravit, Následující, a vedle, resp. Vztah k současnému významu možná není zřejmý. The ortho popis byl historicky používán k označení původní sloučeniny a izomer byl často nazýván meta sloučenina. Například triviální jména kyselina ortofosforečná a kyselina trimetafosforečná nemají vůbec nic společného s aromaty. Stejně tak popis odst byla vyhrazena pouze pro blízce příbuzné sloučeniny. Tím pádem Berzelius původně nazvaný racemický druh kyselina asparagová kyselina paraasparagová (další zastaralý výraz: racemická kyselina ) v roce 1830. Použití předpon ortho, meta a para k rozlišení izomerů disubstituovaných aromatických kruhů začíná Wilhelm Körner v roce 1867, i když podal žádost ortho předpona k 1,4 izomeru a meta předpona k 1,2-isomeru.[6] [7] Byl to německý chemik Karl Gräbe kdo v roce 1869 nejprve použil předpony ortho-, meta-, para- k označení konkrétních relativních poloh substituentů na di-substituovaném aromatickém kruhu (viz, naftalen).[8] V roce 1870 německý chemik Viktor Meyer nejprve aplikoval Gräbeovu nomenklaturu na benzen.[9] Současnou nomenklaturu zavedlo Chemická společnost v roce 1879.[10]


Německá verze této stránky poskytuje následující podrobnosti. Názvy substitučních vzorů pocházejí z řeckých předpon ortho (od ὀρθός znamenajících „vzpřímeně“ nebo „sudě“), meta (od μετά znamenajících „po“, „mimo“) a para (od παρά znamenajících „vedle“, „navzdory“, "proti [nad]"). Vicinal pochází z latinského „vicinus“, což znamená „soused“. Ipso je také latina, což znamená „já“, zatímco meso a peri pocházejí z řeckého Μέσος, což znamená „střed“ nebo „střední“, a περί, což znamená „o“. Navíc cine pochází z řeckého κινέ, což znamená „pohybovat se“ a tele pochází z řeckého τῆλε, což znamená „na dálku“.[11]

Příklady

Jsou uvedeny příklady použití této nomenklatury izomery z kresol, C.6H4(OH) (CH3):

Existují tři substituční izomery arenu dihydroxybenzenu (C6H4(ACH)2) - ortho izomer katechol, meta izomer resorcinol a odst izomer hydrochinon:

Existují tři substituční izomery arenu kyseliny benzendikarboxylové (C6H4(COOH)2) - ortho izomer kyselina ftalová, meta izomer kyselina isoftalová a odst izomer kyselina tereftalová:

Tyto termíny lze také použít v šestičlenných heterocyklických aromatických systémech, jako jsou pyridin, kde je atom dusíku považován za jeden ze substituentů. Například, nikotinamid a niacin, zobrazeno meta substituce na pyridinovém kruhu, zatímco kation z pralidoxim je ortho izomer.

Reference

  1. ^ Morrison a Boyd, Organická chemie, Allyn and Bacon Inc, Boston, 1959. Ch.9, str. 250.
  2. ^ Morrison a Boyd, Organická chemie„Allyn and Bacon Inc, Boston, 1959. Ch. 10, s. 290.
  3. ^ Morrison a Boyd, Organická chemie„Allyn and Bacon Inc, Boston, 1959. Ch. 21, str. 573-574.
  4. ^ IUPAC, Kompendium chemické terminologie, 2. vyd. („Zlatá kniha“) (1997). Online opravená verze: (2006–) “náhrada filmu ". doi:10.1351 / goldbook.C01081
  5. ^ IUPAC, Kompendium chemické terminologie, 2. vyd. („Zlatá kniha“) (1997). Online opravená verze: (2006–) “tele-substituce ". doi:10.1351 / zlatá kniha T06256
  6. ^ Wilhelm Körner (1867) „Faits pour servir à la détermination du lieu chimique dans la série aromatique“ (Fakta, která se použijí při určování chemického umístění v aromatické řadě), Bulletins de l'Académie royale des sciences, des lettres et des beaux-arts de Belgique, 2. série, 24 : 166-185; viz zejména str. 169. Od str. 169: „Na dálku facilement ces trois séries, dans lesquelles les dérivés bihydroxyliques ont leurs výrazy korespondenti, par les préfixes ortho-, para- et mêta-.“ (Jeden snadno rozlišuje tyto tři řady - ve kterých mají dihydroxyderiváty odpovídající termíny - předponami ortho-, para- a meta-.)
  7. ^ Hermann von Fehling, ed., Neues Handwörterbuch der Chemie [Nový výstižný slovník chemie] (Braunschweig, Německo: Friedrich Vieweg und Sohn, 1874), sv. 1, str. 1142.
  8. ^ Graebe (1869) „Ueber die Constitution des Naphthalins“ (Na struktuře naftalenu), Annalen der Chemie und Pharmacie, 149 : 20-28; viz zejména str. 26.
  9. ^ Victor Meyer (1870) „Untersuchungen über die Constitution der zweifach-substituirten Benzole“ (Vyšetřování struktury disubstituovaných benzenů), Annalen der Chemie und Pharmacie, 156 : 265-301; viz zejména str. 299–300.
  10. ^ William B. Jensen (březen 2006) „Počátky orto-, meta- a para- předpon v chemické nomenklatuře,“ Journal of Chemical Education, 83 (3) : 356.
  11. ^ „Substitutionsmuster“, Wikipedia (v němčině), 2017-09-21, vyvoláno 2019-10-24