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Benzene e Composti Aromatici

Il benzene (C H ) è l’idrocarburo aromatico (o arene) più semplice. La sua struttura:

6 6

• Contiene un anello a sei membri e tre ulteriori insaturazioni;

• È planare;

• Presenta tutti i legami C-C uguali (ibrido di risonanza). IBRIDO π

Gli elettroni dei legami

sono delocalizzati sull'anello

π

I sei elettroni del benzene lo rendono ricco di elettroni e quindi reattivo nei riguardi dei elettrofili. 1

Per denominare un anello benzenico monosostituito si denomina il sostituente e si aggiunge la parola

benzene. CH

3

CH CH CCH

2 3 Cl

3

CH

3 clorobenzene

t-butilbenzene

etilbenzene

Molti benzeni monosostituiti hanno nomi comuni.

CH OH

3 OCH

NH 3

2

metilbenzene idrossibenzene amminobenzene metossibenzene

toluene fenolo anilina anisolo 2 1

Vi sono tre modi per legare due gruppi ad un anello benzenico e un prefisso (orto, meta o para) è usato

per indicare la posizione relativa dei sostituenti.

Benzene 1,2-disostituito Benzene 1,3-disostituito Benzene 1,4-disostituito

Isomero orto Isomero meta Isomero para

Br Br

Br

Br Br Br

meta-dibromobenzene para-dibromobenzene

orto-dibromobenzene o o

o m-dibromobenzene p-dibromobenzene

o-dibromobenzene o o

o 1,3-dibromobenzene 1,4-dibromobenzene

1,2-dibromobenzene

Se i due sostituenti sono

differenti si mettono in ordine Br NO CH

2 3 NO 2

alfabetico i nomi dei sostituenti Cl

che precedono la parola

benzene. Se uno dei sostituenti

è parte di un nome comune di CH CH

un benzene monosostituito, 2 3 OH

denominare la molecola come F

un suo derivato. o-bromoclorobenzene m-etilnitrobenzene p-fluorotoluene m-nitrofenolo

3

Per tre o più sostituenti sull’anello benzenico:

-La numerazione deve dare i numeri più piccoli possibile per l’anello benzenico;

-Mettere in ordine alfabetico i nomi dei sostituenti;

-Se i sostituenti sono parte di un nome comune, denominare la molecola come un derivato di questo

benzene monosostituito. Il sostituente che caratterizza il nome del composto è collocato in posizione 1.

CH CH NO Il benzene come sostituente è chiamato gruppo fenile (Ph-). Il

2 3 2 gruppo benzilico, un altro sostituente contenente un anello

2 Cl

1 in più.

aromatico, differisce dal fenile nell’avere un CH

2 H 2

4 C

H CH C OH

3 2 Cl

1-cloro-2,4-dietilbenzene 2-cloro-5-nitrofenolo fenile benzile

Esercizio: Dare il nome IUPAC ai seguenti composti:

OH OCH 3 Cl

b.

a. c.

Br

Esercizio: Disegna la struttura corrispondente a ciascuno dei seguenti nomi:

a) isobutilbenzene; b) cis-1,2-difenilcicloesano; c) m-cloroanilina; d) 4-cloro-1,2-dietilbenzene. 4 2

Sostituzione Elettrofila Aromatica

La reazione caratteristica del benzene è la sostituzione elettrofila aromatica in cui un atomo di idrogeno è

sostituito da un elettrofilo.

H E Reazione di Alogenazione

H H H H Reazione di Nitrazione

Reazione di Solfonazione

+ +

E + +

H Reazione di Alchilazione

H H H H Reazione di Acilazione

H H

Meccanismo Generale

STADIO 1: Addizione dell'elettrofilo e formazione del carbocatione intermedio

H H H H

E E

E E

STADIO 2: Perdita di un protone per ripristinare l'anello aromatico

B E

H

E 5

ALOGENAZIONE

STADIO 1: Genesi dell'elettrofilo

Br Br + FeBr Br Br FeBr

3 3

base di Lewis acido di Lewis

STADIO 2: Addizione dell'elettrofilo e formazione del carbocatione intermedio

H H H H

Br Br

Br Br

STADIO 3: Perdita di un protone per ripristinare l'anello aromatico

FeBr 4 Br

H H Br + FeBr

+

Br 3 6

La clorurazione del benzene è condotta usando Cl e come catalizzatore FeCl o AlCl .

2 3 3 3

NITRAZIONE

STADIO 1: Genesi dell'elettrofilo H

H O NO + H OSO H 4-

H O NO + HSO

2 3 2

NO

OH +

2 2

STADIO 2: Addizione dell'elettrofilo e formazione del carbocatione intermedio

H H H H

NO 2 NO

NO NO

2

2 2

Il nitrogruppo è ridotto a gruppo amminico in

/Pd

svariate condizioni. Il metodo più comune usa H

STADIO 3: Perdita di un protone per ripristinare l'anello aromatico 2

o un metallo (Fe o Sn) ed HCl

HSO 4 NO

H 2 NO NH

2 2

+ H SO

NO 2 4

2 H /Pd

2 7

SOLFONAZIONE

STADIO 1: Genesi dell'elettrofilo

O O

S H OSO H 4-

+ HSO

+ S

3

O O H

O O

STADIO 2: Addizione dell'elettrofilo e formazione del carbocatione intermedio

H H H H

SO H

3 SO H SO H

3

SO H 3

3

STADIO 3: Perdita di un protone per ripristinare l'anello aromatico

HSO

4 SO H

H 3 + H SO

SO H 2 4

3 8 4

ALCHILAZIONE DI FRIEDEL-CRAFTS

STADIO 1: Genesi dell'elettrofilo δ δ

H CH C Cl + AlCl H CH C Cl AlCl

3 2 3 3 2 3

acido di Lewis

STADIO 2: Addizione dell'elettrofilo e formazione del carbocatione intermedio

H H H H

CH CH

2 3 CH CH

CH CH CH CH

2 3

2 3 2 3

STADIO 3: Perdita di un protone per ripristinare l'anello aromatico

AlCl 4 CH CH

H 2 3 H Cl + AlCl

+

CH CH 3

2 3 9

N.B. Nel corso di un alchilazione di Friedel-Crafts può avvenire un riarrangiamento carbocationico

δ

H C Cl AlCl

Cl AlCl H C H C

3 3

3 3 3

CH CHCH CCH CCH

CH CH + AlCl

3 3 3 4

δ

H C H C H C

3 3 3 carbocatione 2°

spostamento

1,2 di idruro

la trasposizione di idruro converte

il carbocatione 2° meno stabile nel

carbocatione 3° più stabile che H

funge da elettrofilo H C

3 CHCH

C 3

H C

3 carbocatione 3°

H C CH

3 3

CH CH

C H C

2 3 CH CH 3

H C C 2 3

3 CH 3

H H

H C C

3 CH CH

2 3 10

[più altre due strutture di risonanza] 5


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12

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AUTORE

flaviael

PUBBLICATO

+1 anno fa


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in chimica e tecnologia farmaceutiche
SSD:
Università: Messina - Unime
A.A.: 2013-2014

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher flaviael di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Chimica organica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Messina - Unime o del prof Romeo Giovanni.

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