Arény – prezentácia

Názov prezentácie: Arény

Typ súboru: Prezentácia PPTX

Zaslal(a): Patrik

 

 

Obsah:

Jedná sa o stručné zhrnutie časti organická chémia – Arény. Určite ich každý poznáme pod pojmom aromatické uhľovodíky, pričom slovo “aromatické” neznamená, že majú nejakú vôňu (nie všetky). Práve toto a veľa ďalšieho sa dozviete v mojej prezentácii. 🙂

 

Arény

Nazývame ich aj aromatické uhľovodíky,

cyklické zlúčeniny s konjugovaným systémom π väzieb,

obsahujú 1 alebo viac aromatických jadier (benzénových jadier),

väzby medzi uhlíkmi nie sú jednoduché ani dvojité, preto π sú delokalizované (rovnomerne rozmiestnené medzi všetkými 6 atómami uhlíka)

dĺžky väzby medzi všetkými atómami uhlíka je rovnaká = 0,139nm,

väzbový uhol je 120° a hybridizácia sp2 ,

Delokalizačná energia = Rozdiel energie štruktúry s lokalizovanými dvojitými väzbami a skutočnou energiou zlúčeniny.

(čím je táto energia väčšia, tým sú zlúčeniny stabilnejšie)

E cyklohex1,2,3trián E benzén = 151kJ.mol-1

 

Podmienka aromatickosti

1)Molekula musí obsahovať aspoň 1 rovinný cyklus.

2)Nízka delokalizačná energia -> vysoká stabilita zlúčenín.

3)Dĺžka väzby 0,139 nm.

4)Huckelovo pravidlo = (4n+2)π elektrónov,
n=počet kruhov

5)Delokalizácia π elektrónov.

 

Príprava

Prírodný zdroj: čiernouhoľný decht

Syntézy

A.Wurtz-Fittigova: reakcia 2 molekúl halogénuhľovodíkov (jeden z halogénov musí byť viazaný na benzénové jadro) so sodíkom

B.Friedel-Craftsova syntéza: Alkylácia (akrylácia) arénov v prítomnosti AlCl3 ako katalyzátora. Alkylačné činidlo = halogénuhľovodík, alkohol alebo alkén.

 

Vlastnosti

Kvapalné skupenstvo majú – benzén, toluén, xylén,

pevné skupenstvo majú – naftalén, fenantrén, antracén,

nerozpustné vo vode,

v organických rozpúšťadlách sa rozpúšťajú veľmi dobre,

majú typický zápach,

sú jedovaté,

sú karcinogénne.

Rozdelenie arénov

1.Podľa počtu benzénových jadier

A.1 jadro = monocyklické arény

B.2 a viac jadier = polycyklické arény

Arény s izolovanými aromatickými jadrami

Arény, ktoré majú kondenzované aromatické jadrá:

 

Chemické reakcie

Typické reakcie sú substitučné elektrofilné

(π elektróny reagujú s elektrofilnými činidlami, aromatický charakter sa zachová)

5typov: Nitrácia, halogenácia, sulfonácia, akrylácia, acylácia (musíme si pripraviť elektrofilnú časticu)

Substituenty v molekulách derivátov uhľovodíkov spôsobujú elektrónové posuny – Indukčný efekt, ktorý sa týka posunu σ elektrónov a Mezomérny efekt, ktorý sa týka posunu π elektrónov.

 

Indukčný efekt

I efekt (záporný indukčný efekt) – spôsobujú ho atómy alebo skupiny atómov s elektroakceptornými účinkami (majú buď kladný náboj alebo veľkú elektronegativitu). Tieto substituenty priťahujú zo σ väzieb a spôsobujú znižovanie elektrónovej hustoty na uhlíkovom reťazci. Sú to substituenty ako napríklad halogény – F, Cl, I, Br, skupina NH2.

 

+ I efekt (kladný indukčný efekt) – spôsobujú ho atómy s nízkou elektronegativitou, takými sú napríklad kovy, alebo atómovými skupinami, ktoré odpudzujú elektróny, napríklad alkyly. Tým spôsobujú zvýšenie elektrónovej hustoty na uhlíkovom reťazci – σ väzby.

 

Mezomerný efekt

M efekt (záporný mezomérny efekt) – je spôsobený atómami alebo skupinou atómov, ktoré majú elektrónový deficit a odčerpávajú π elektróny. Taktiež znižujú elektrónovú hustotu na násobných väzbách alebo na aromatickom systéme. Sem patrí napríklad: – NO2, – COOH.

+ M efekt (kladný mezomérny efekt) – spôsobujú ho atómy alebo skupina atómov, ktoré poskytujú systému neväzbové elektróny, a tým zvyšujú elektrónovú hustotu na uhlíku s násobnou väzbou alebo na aromatickom systéme. Sem patrí napríklad: – NH2.

 

Nitrácia

nitračná zmes     elektrofilná častica

Nitrácia benzénu

nitrobenzén

 

Halogenácia

FeCl3, FeBr3, AlCl3 = Lewisové kyseliny (môžu prijať voľný elektrónový pár)

Chlorácia benzénu

                                      chlórbenzén

Cl2 + FeCl3 -> Cl+ + [FeCl4]

         elektrofilná častica

Sulfonácia

H2SO4 + H2SO4 -> HSO4- + H20 + SO3H+

elektrofilná častica

Sulfonácia benzénu

benzénsulfónová kyselina

 

Alkylácia

alkyl           Karbatión (elektr.č.)

Alkylácia benzénu

Namiesto AlCl3 môžu byť aj napr. FeCl3

 

Acylácia

Elektrofilná častica => acylový katión

Chlorid kys. octovej        acylový zvyšok

(acetylchlorid)

Acylácia benzénu

acylbenzén

 

Príklady arénov:
Benzén (C6H6)

Bezfarebný,

horľavý,

charakteristický zápach,

karcinogénny.

Využitie: rozpúšťadlo, výroba anorganických látok (nitrobenzén, styrén)

 

Toluén (metylbenzén)

Kvapalina podobná benzénu,

rozpúšťadlo,

oxidáciou vzniká kyselina benzoová.

Využitie: výroba umelého sladidla sacharínu, výbušnin TNT

 

Styrén (vinylbenzén)

Získava sa katalytickou dehydrogenáciou etylbenzénu.

Využitie: výroba polystyrénu a butadiénstyrenového kaučuku.

 

Kumén (izopropylbenzén)

Vzniká reakciou propylénu a benzénu.

Využitie: výroba fenolu a acetónu

 

Xylény (dimetylbenzén)

Rozpúšťadlo.

Využitie:

o-xylén = výroba anhydridu kys. ftalovej

p-xylén = výroba kys. tereftalovej

 

Naftalén

Biela kryštalická zlúčenina,

typický zápach,

ľahko sublimuje.

Využitie: Výroba farbív, kyseliny ftalovej.

 

Antracén

Bezfarebná kryštalická látka,

vo vode nerozpustný,

Rozpustný v rozpúšťadlách ako sírouhlík (CS2), alkoholy, toluén

Využitie: farbív, plastov, syntetických vlákien

 

Fenantrén

Využitie:  Výroba farbív, výbušnín, syntéza liečiv.

 

Ďakujem za pozornosť.






—————————————————————————

 Stiahnuť prácu v PDF  Upozorniť na chybu

—————————————————————————

Ďalšie podobné materiály na webe: