Loading...
 

Areny


... nazywne też arylami lub węglowodorami aromatycznymi są to związki, które zawierają co najmniej jeden pierścień aromatyczny w strukturze.


W pierścieniu aromatycznym atomy węgla (lub inne atomy) łączą się ze sobą za pomocą występujących naprzemiennie. Ten sposób wiązania prowadzi do powstania tak zwanej chmury elektronowej (system elektronów \( \pi \) w liczbie 4n+2 (gdzie n oznacza liczbę atomów w pierścieniu)) zlokalizowanej powyżej i poniżej płaszczyzny pierścienia aromatycznego. To sprawia, że areny są wyjątkowo stabilne. Są one często opisywane z pomocą struktur rezonansowych Kekulégo (z pojedynczymi i podwójnymi wiązaniami) lub za pomocą chmury elektronowej zdelokalizowanej nad wszystkimi atomami węgla w pierścieniu płaskim. Najprostszym arenem jest benzen ( Rys. 1 ), który w pierścieniu zawiera sześć atomów węgla.

Benzen.
Rysunek 1: Benzen.


Związki aromatyczne są zwykle niepolarne i nierozpuszczalne w wodzie. Są mniej reaktywne niż alkeny. Ta niska reaktywność sprawia, że są użyteczne jako rozpuszczalniki dla związków niepolarnych.

Areny ulegają reakcjom substytucji elektrofilowej ( Rys. 2 ), w których pierścień aromatyczny pełni rolę nukleofila (grupa atomów lub cząsteczka będąca donorem elektronów). W reakcjach tych, bogaty w elektrony pierścień aromatyczny tworzy wiązanie z elektrofilem ( \( \ce{E}{^+} \) ), który zastępuje atom wodoru w pierwotnej strukturze pierścienia aromatycznego. W reakcjach tych zostaje zachowany układ \( \pi \)-elektronów, a tym samym aromatyczny charakter pierścienia benzenowego. Dlatego produkty elektrofilowej reakcji substytucji charakteryzują się wysoką stabilnością. Przykładami reakcji substytucji elektrofilowej są: fluorowcowanie, nitrowanie, sulfonowanie, etylowanie i reakcje Friedela-Craftsa.

Reakcja substytucji elektrofilowej.
Rysunek 2: Reakcja substytucji elektrofilowej.


Podstawniki już przyłączone do pierścienia benzenowego (np. grupa –OH w fenolu ( \( \ce{C}{_6}\ce{H}{_5}{–}\ce{OH} \))) wpływają na regioselektywność i szybkość reakcji substytucji elektrofilowej. Z tego względu, podstawniki pierścienia aromatycznego zostały podzielone na te, które kierują inne podstawniki w pozycje \( {orto}{–} \) / \( {para}{–} \) pierścienia aromatycznego i te kierujące w pozycję \( {meta}{–} \) ( Rys. 3 ), jak również na te, które aktywują (stabilizują kationy pośrednie przez oddawanie elektronów, poprzez efekt indukcyjny lub rezonansowy, do układu \( \pi \)-elektronowego pierścienia) lub dezaktywują pierścień aromatyczny przez co, odpowiednio, zwiększają lub zmniejszają szybkość reakcji.

Izomeria orto–, meta– i para–.
Rysunek 3: Izomeria orto–, meta– i para–.


Grupy posiadające wolne pary elektronów (np. grupa \( {–}\ce{NH}{_2} \) w anilinie lub grupa \( {–}\ce{OH} \) w fenolu) są silnie aktywującymi podstawnikami kierującymi inne podstawniki w pozycje  \( {orto}{–} \) / \( {para}{–} \) pierścienia aromatycznego. Podstawniki alkilowe i arylowe (np. grupa \( {–}\ce{OCH}{_3} \) w metoksybenzenie) aktywują słabo pierścień aromatyczny i niezbyt silnie dyskryminują wprowadzenie kolejnego podstawnika w pozycję \( {meta}{–} \) pierścienia aromatycznego. Halogenki są także grupami kierującymi kolejny podstawnik w pozycje \( {orto}{–} \) / \( {para}{–} \) pierścienia aromatycznego. Jednakże, ponieważ są bardziej elektroujemne niż atom węgla to wyciągają elektrony z układu \( \pi \)-elektronowego pierścienia. Z tego względu należą one do podstawników dezaktywujących. Grupy nie będące halogenkami, a mające atomy bardziej elektroujemne niż atom węgla (np. \( {–}\ce{COOH} \), \( {–}\ce{COH} \), \( {–}\ce{COR} \), \( {–}\ce{SO}{_3}\ce{H} \), \( {–}\ce{CN} \) lub \( {–}\ce{NO}{_2} \) ) są podstawnikami dezaktywującymi kierującymi kolejne podstawniki w pozycję \( {meta}{–} \) pierścienia aromatycznego.


Ostatnio zmieniona Piątek 03 z Sierpień, 2018 08:11:27 UTC Autor: Edyta Proniewicz
Zaloguj się/Zarejestruj w OPEN AGH e-podręczniki
Czy masz już hasło?

Hasło powinno mieć przynajmniej 8 znaków, litery i cyfry oraz co najmniej jeden znak specjalny.

Przypominanie hasła

Wprowadź swój adres e-mail, abyśmy mogli przesłać Ci informację o nowym haśle.
Dziękujemy za rejestrację!
Na wskazany w rejestracji adres został wysłany e-mail z linkiem aktywacyjnym.
Wprowadzone hasło/login są błędne.