Föreläsning 13. Aromater I Kapitel 13 F13. 1) Introduktion 2) Bensens struktur och egenskaper 3) Aromaticitet 4) Aromatiska föreningar

Transkript

1 Föreläsning 13 Aromater I Kapitel 13 1) Introduktion 2) Bensens struktur och egenskaper 3) Aromaticitet 4) Aromatiska föreningar

2 1. Introduktion π-system ger stabilisering allyliska radikaler och karbokatjoner konjugerade dubbelbindningar cykliska konjugerade system (aromater)

3 1. Introduktion under 1800-talet var stenkol den viktigaste energikällan bensen C66

4 2. Bensen bensens struktur ställde till med problem Claus 1867 Dewar 1867 Ladenburg 1869 Armstrong 1887 Thiele 1899 Kekulé1865

5 2. Bensen bensen hade en oväntad reaktivitet Br Br 2 Br KMn C 2 /Pt

6 2. Bensen bensen hade en oväntad reaktivitet Br 2 ingen reaktion KMn C 2 /Pt ingen reaktion mycket långsam reaktion Br Br 2 FeBr 3 Elektrofil aromatisk substitution F14

7 3. Aromaticitet med aromaticitet menas en ovanligt kraftig stabilisering av ett cykliskt, konjugerat system 208 kj/mol 120 kj/mol 231 kj/mol

8 förklaringsmodeller A) resonans 3. Aromaticitet

9 förklaringsmodeller 3. Aromaticitet B) molekylorbitalteori sp 2 sp2 sp 2 sp 2 sp 2 sp 2

10 3. Aromaticitet fyra krav måste vara uppfyllda: A) cykliskt system -krävs för bra orbitalöverlapp ej aromatisk

11 3. Aromaticitet fyra krav måste vara uppfyllda: B) helt konjugerat system -bara sp 2 -hybridiserade atomer -krävs för resonans sp 3 ej aromatisk

12 C) plant system -krävs för överlapp 3. Aromaticitet fyra krav måste vara uppfyllda: ej aromatisk

13 3. Aromaticitet fyra krav måste vara uppfyllda: D) ückels regel -det krävs 6, 10, 14, π-elektroner -(4n + 2) n = 1,2,3... -kvantmekanik energi energi aromatisk ej aromatisk

14 3. Aromaticitet cykliskt system: helt konjugerat: plant system: ej aromatisk 4n + 2 π-elektroner: ej aromatiska ej aromatisk ej aromatisk

15 trivialnamn är vanliga omenklatur omenklatur Diverse kvävederivat dimetylformamid, DMF (,-dimetylformamid) Aromatiska alkoholer bensylalkohol Aromatiska karboxylsyror Aromatiska heterocykliska föreningar bensoesyra acetonitril (metylcyanid) (etannitril) C Aromatiska etrar furan urea urinämne (karbamid) Aromatiska kolväten 2 2 anisol (metylfenyleter) (metoxybensen) Aromatiska aminer anilin 2 antranilsyra m-klorperbensoesyra mcpba 2 pyrrol pyridin bensen Cl naftalen antracen bifenyl Aromatiska aldehyder bensaldehyd anisaldehyd (p-metoxybensaldehyd) Aromatiska ketoner och kinoner Aromatiska anhydrider och syrahalogenider bensoylklorid tosylklorid (4-toluensulfonylklorid) S Cl Cl Sulfonsyror p-toluensulfonsyra derivat kallas för tosylat trifluormetansulfonsyra derivat kallas för triflat metansulfonsyra derivat kallas för mesylat S F 3C S S toluen acetofenon Aromatiska nitroföreningar Övriga föreningar trans-stilben 2,4,6-trinitrotoluen, TT 2 2 dimetylsulfoxid, DMS S antrakinon 2 styren pikrinsyra Fenoler 2 fenol α-naftol (1-naftol)

16 namngivning (repetition) kan namnges både som en aromatisk förening med sidokedja eller som en kolkedja med en aromatisk substituent välj det som blir enklast etylbensen eller fenyletan

17 namngivning (repetition) positionerna i bensen benämns efter deras relativa läge Cl Cl orto-diklorbensen 1,2-diklorbensen rtho X rtho meta-dimetylbensen 1,3-dimetylbensen Meta Para Meta Br para-bromo-bensoesyra 4-bromo-bensoesyra

18 annulener [4]-annulen ej aromatisk [6]-annulen aromatisk [8]-annulen ej aromatisk [10]-annulen ej aromatisk [12]-annulen ej aromatisk [14]-annulen aromatisk [18]-annulen aromatisk

19 MR på aromatiska system inducerat magnetfält cirkulerande π-elektroner 9.3 ppm yttre magnetfält -3.0 ppm

20 polycykliska system aromatisk ej aromatisk antracen fenantren pyren

21 grafit, grafen 2010, Physics Andre Geim, Konstantin ovoselov

22 nanorör

23 fullerener 1996, Chemistry arold Kroto, Robert Curl, Richard Smalley

24 aromatiska joner -kan man göra denna aromatisk? -ta bort en proton 4 π-elektroner ej aromatisk

25 aromatiska joner Ferrocene Fe

26 aromatiska joner -kan man göra denna aromatisk? -ta bort en hydridjon 6 π-elektroner ett sp 3 -kol ej aromatisk

27 heterocykliska föreningar -andra atomer än kol -mycket vanliga i naturen S furan pyrrol tiofen indol imidazol S tiazol pyridin pyrimidin kinolin

28 heterocykliska föreningar -varför är pyridin en starkare bas än vad pyrrol är? pyridin (aromatisk) pyrrol (aromatisk)

29 DA P P tymin (T) guanin (G) 2 2 P cytosin (C) P , Medicine James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins adenin (A)