ARENY= aromatické uhlovodíky

1. ARENY= aromatické uhlovodíky

2. ARENY • Zvláštní postavení: planární (rovinné)…………………………………………………………………………………………………………………… • Vzorec Benzenu – navrhl 19. st…………………………. • Dle počtu benzenových jader: • Monocyklické ……………….. • Polycyklické………………….. cyklické systémy s konjugovanými dvojnými vazbami F.A. Kekulé (1 jádro) (více jader)

3. 1) Monocyklické areny Jen jedno jádro Benzen

4. 3´ 2´ 2 3 1´ 1 4 4´ 6 6´ 5 5´ 2) Polycyklické areny ………………………………………………….. ………………………………………. bifenyl • A) Kondenzovaná jádra - přímo na sebe naftalen B) Izolovaná jádra - odděleno vazbou

5. Názvosloví arenů(MONOCYKLICKÉ) • Z triviálních názvů benzen toluen kumen styren

6. Názvosloví arenů(MONOCYKLICKÉ) • Z triviálních názvů 1,2- dimethylbenzen 1,4- dimethylbenzen 1,3- dimethylbenzen o - xylen m - xylen p - xylen

7. Názvosloví arenů (polycyklické) 8 1 7 2 6 3 4 5 anthracen naftalen Naftacen tetracen fenanthren

8. CH2- Názvosloví arenů: uhl. zbytky(vznikly odtrhnutím jednoho vodíku) fenyl (od benzenu) benzyl (od toluenu)

9. Vlastnosti arenů= charakteristická vůně = aroma (l) i (s) • monocyklické: ……………. • se zvyš. Mr ……….... T varu • polycyklické: …................................ • některé …………………………. • cykly s 4n+2 , kde n = 1, 2, 3,… roste (s) (nerozp. ve vodě) karcinogenní

10. Vlastnosti arenů = charakteristická vůně = aroma • …………………………………Celkový počet -elektronů (včetně volných elektronových párů), účastnících se myšleného posunu, musí být roven ………………..(n je celé kladné číslo nebo nula) 4n+2 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.

11. Podmínky aromaticity: cyklická • 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 v jedné rovině rezonanční struktury Hűckelovu pravidlu

12. AROMATICKÝ CHARAKTER Aromatický 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.

13. AROMATICKÝ CHARAKTER 2e 2e 4=4n+2 4-2 = 4n 2/4=n n není celé číslo 6=4n+2 6-2 = 4n 4/4 =n n je celé číslo 14=4n+2 14-2 = 4n 12/4 =n n je celé číslo

14. AROMATICKÝ CHARAKTER ano ne

15. Vlastnosti - Benzen: • planární molekula, hybridizace sp2

16. Vlastnosti - Benzen: • 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) rozprostřeny rovnoměrně po celé struktuře stejně dlouhé stálost sloučenin

17. Vlastnosti - Benzen: Překryv orbitalů = dva kruhové oblaky : Nad a pod jsou delokalizované (= rozprostřené)  elektrony

18. Vlastnosti - Benzen: Odlišné vlastnosti od nenasycených C ……………………………………………… Vzorec nevystihuje vlastnosti benzenu = nepodléhají adicím ale substitucím

19. Zdroje arenů: • A) ……………………… – zpracovává se rektifikací na několik frakcí • B) ……………………..– z ní aromatizace ropy (cyklizací) • Zisk : ………………………… Černouhelný dehet Ropa frakční destilací

20. Reakce monocyklických arenů • 1) elektrofilní substituce 1. 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

21. Reakce monocyklických arenů • 1) elektrofilní substituce a) …………………………… b) …………………………… c) …………………………… d) …………………………… Halogenace Nitrace Sulfonace Alkylace

22. Reakce monocyklických arenů1) elektrofilní substituce a) Halogenace • Chlorace (Katalyzováno: halogenidy železitými, hlinitými) C6H6 + Cl2 C6H5Cl + HCl 2) Bromace (Katalyzováno: halogenidy železitými, hlinitými)

23. Reakce monocyklických arenů1) elektrofilní substituce b) Nitrace Směs kyseliny dusičné a sírové …………………………………………………………………….. silnější kyselina sírová vnutí proton kyselině dusičné, tato nestabilní molekula odštěpí vodu a zbude NO2+ Sírová = protonace kys. dusičné, štěpí se na vodu a ……………………………………………. nitrylový kation = NO2+ (nitroniový) H2SO4 + HNO3 → HSO4- + H2NO3+ → HSO4- +H2O + NO2+

24. Reakce monocyklických arenů1) elektrofilní substituce c) sulfonace -SO3H Zavádí se skupina ………………., elektrofilem: SO3 Použití kys. sírové nebo oleum C6H5SO3H + H2O C6H6 + H2SO4

25. Reakce monocyklických arenů1) elektrofilní substituce d) alkylace =…………………………………….. reakce arenů s acylhalogenidy Použití: alkylhalogenidy Katalyzátor: halogenidy kovů

26. Vliv substituentů umístěných na benzenovém jádře • 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 ………… ortho a para dirigující Zvyšují zvyšujíreaktivitu o- a p- volný elektronový pár

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

28. Reakce monocyklických arenů2) adice radikálová za extrem. podmínek Probíhá………………………. (zvýšená teplota a tlak, katalyzátor), Dojde ke ………………………………………….. zrušení aromatického charakteru a) HYDROGENACE b) CHLORACEkatalyzátor Raneyův nikl s UV Benzen cyklohexan Benzen 1,2,3,4,5,6-hexa- chlorcyklohexan

29. CH3 Reakce monocyklických arenůS BOČNÍM ŘETĚZCEM 1) BROMACE toluen benzyl-bromid 2) OXIDACE Katalyzátor: KMnO4 toluen kyselina benzoová

30. Reakce monocyklických arenů3) oxidace 3) Oxidace Aromatického jádra: ………………………………………… Z benzenu je anhydrid kyseliny maleinové Kat. O2,V2O5 samostatně se oxiduje obtížně

31. Reakce polycyklických arenůNAFTALENU a) Substituce elektrofilní …………………………………..přednostně v poloze ………(1, 4, 5, 8) 1) Bromace: bez AlBr3 2) Sulfonace: A) do polohy  = …………………….. B) do polohy  = ……………………..  rychle, vratně pomalu, nevratně

32. Reakce polycyklických arenůNAFTALENU b) Adice radikálová ………………………………….. ………………………………….. Katalyzátor: Pt c) Adice: hydrogenace 32

33. Významné areny • Benzen: • bezbarvá ….. se vzduchem ………………........ • ve vodě ………………………. • sám rozpouštědlem • ……………………. • Pro výrobu: …………………………………. • Výchozí látka pro výrobu ……………………………….. • Přidání do benzínu k zlepšení………………………… (l) výbušná směs nerozpustný karcinogenní léčiv, barviv, plast. hmot polymerů a syntetické pryže oktanového čísla

34. Významné areny • Toluen: • průmyslově se vyrábí z ……………………….. • laboratorně se připraví………………………. • sám rozpouštědlem • …………jedovatý než benzen • Účinky ………………………… • Pro výrobu: …………………………………. petroleje. methylací benzenu méně omamné TNT = trinitrotoluen 34

35. Významné areny • Naftalen: • krystalky šupinkovité barvy ……………………….. • podléhá………………………. • odpuzuje živočichy = dříve proti ……………….. • Pro výrobu: …………………………………. bílé sublimaci molům barviv 35

36. Významné areny • Benzo-a-pyren: • Vícecyklické areny všechny prokázané……………… • Ovlivňuje ………………………. karconogeny. metabolismus. 36

37. Významné areny Vícecyklické areny = prokázané karcinogeny Př ) Benzo(a) pyren 37

38. 38