17. Aromatické uhľovodíky – arény, zdroje uhľovodíkov Flashcards
Aromatické uhľovodíky (arény)
- Názov AZ vznikol pôvodne ako pomenovanie čoho? v čom boli obsiahnuté arény?
- v r. _ _ _ _ navrhol F. A. ___________ š__________ vzorec __________
Aromatické uhľovodíky
Názov aromatické zlúčeniny vznikol pôvodne ako pomenovanie pre voňavé prírodné látky obsiahnuté v rôznych rastlinách a koreniach
v r. 1865 navrhol F. A. Kekulé štruktúrny vzorec benzénu
Aromatické uhľovodíky (arény)
- Molekula benzénu je p_____________ rovinný útvar
- Všetky atómy C sú v hybridizácii _ _ _
- Každý atóm C tvorí
- _ __ väzby
- Väzbové uhly majú _ _ _
- Na atóme C zostal ešte _ ne__________ e________ v orbitále _
- sú d____________ (tvoria b________ k____)
Molekula benzénu je pravidelný rovinný útvar
Všetky atómy C sú v hybridizácii sp2
Každý atóm C tvorí
3 σ väzby
Väzbové uhly majú 120o
Na atóme C zostal ešte 1 nespárený elektrón v orbitále p
sú delokalizované (tvoria benzénový kruh)
Aromatické uhľovodíky (arény)
- Prekrytím všetkých _ orbitálov dochádza ku k____________
- Zanikne rozdiel medzi j____________ a d________ väzbami
- Nastala d____________ väzieb
- Delokalizáciou __ elektrónov získal benzén akú stabilitu?
- – Znížila sa energia preo sa stáva systém aký?
- – o _ _ _ kJ/mol = d________________ energia
Prekrytím všetkých p orbitálov dochádza ku konjugácii
Zanikne rozdiel medzi jednoduchými a dvojitými väzbami
Nastala delokalizácia väzieb
Delokalizáciou π elektrónov získal benzén vysokú stabilitu
Znížila sa energia = stabilný
o 151 kJ/mol = delokalizačná energia
Aromatické uhľovodíky (arény)
- Vznikol a___________ s________
Ak chceme aromatický systém narušiť, potrebujeme na to k_______________, o________
(obrázky)
- Vznikol a___________ s________
Vznikol aromatický systém
Ak chceme aromatický systém narušiť, potrebujeme na to katalyzátory, ožiarenie
Hückelovo pravidlo
- Aromatické v_____________ môžu mať len tie zlúčeniny, ktoré majú v cykle _______ _ elektrónov
- kde n je prirodzené číslo (0, 1, 2, 3, 4, atď.)
počet ich __________________ elektrónov preto ______ ľubovoľný
Napr.
benzén C6H6 sa nachádza _ _ elektrónov
n dosadíme číslo _
(_ × _ + _ = 6)
Hückelovo pravidlo
Aromatické vlastnosti môžu mať len tie zlúčeniny, ktoré majú v cykle 4n+2 π elektrónov
kde n je prirodzené číslo (0, 1, 2, 3, 4, atď.)
počet ich delokalizovaných elektrónov preto nie je ľubovoľný
Napr.
benzén C6H6 sa nachádza 6 π elektrónov
n dosadíme číslo 1
(4 × 1 + 2 = 6)
Aromatické uhľovodíky (arény)
Definícia
- Dĺžka každej väzby je 0,_ _ _ nm
- Čo je hodnota medzi j_____________ a d________ väzbou
- D________ väzby sa nedajú dokázať b________ v____
- aromatické zlúčeniny (a____) sú c________ uhľovodíky
- s k________________ systémom d________ väzieb
- d________________ __ elektrónmi
Definícia
Dĺžka každej väzby je 0,139 nm
Čo je hodnota medzi jednoduchou a dvojitou väzbou
Dvojité väzby sa nedajú dokázať brómovou vodou
Aromatické zlúčeniny (arény) sú cyklické uhľovodíky
s konjugovaným systémom dvojitých väzieb
delokalizovanými π elektrónmi
Rozdelenie aromatických uhľovodíkov
Základným arénom je ________
Aromatické arény rozdeľujeme na
1) m____________
2) p____________
Rozdelenie aromatických uhľovodíkov
Základným arénom je benzén
Aromatické arény rozdeľujeme na
Aromatické uhľovodíky (arény)
Monocyklické
Všetky sú zložené z b____________ j________
a) toluén / m____________
b) e____b________
c) , _ , _ - x____ (, (, _, _, _) (di_____b______)
d) st____ (v____b________)
e) k_____ (izo________b________)
Monocyklické
Všetky sú zložené z benzénového jadra toluén / metylbenzén etylbenzén o,m,p - xylén (1,2(1,3, 1,4) (dimetylbenzén) styrén (vinylbenzén) kumén (izopropylbenzén)
Aromatické uhľovodíky (arény)
Polycyklické
Používajú sa prevažne ____________ názvy
Arény s i________________ a____________ jadrami
- B________
- T________
Polycyklické
Používajú sa prevažne triviálne názvy
- Arény s izolovanými aromatickými jadrami
- Bifenyl
- Trifenyl
Aromatické uhľovodíky (arény)
Polycyklické
Arény s k___________ benzénovými jadrami
- N________
- A________
- F________
- Arény s kondenzovanými benzénovými jadrami
- Naftalén
- Antracén
- Fenantrén
Aromatické uhľovodíky (arény)
Polycyklické
Arény s o__________ benzénovými jadrami
- di________m________
- Arény s oddelenými benzénovými jadrami
- difenylmetán
Fyzikálne vlastnosti
K____________ charakteristického z________
Ne____________ vo ________
Mnohé sú r____________
Arény s k________________ jadrami sú tuhé látky
T__________, k____________
Fyzikálne vlastnosti
Kvapaliny charakteristického zápachu Nerozpustné vo vode Mnohé sú rozpúšťadlá Arény s kondenzovanými jadrami sú tuhé látky Toxické, karcinogénne
Chemické vlastnosti
1) Charakteristické sú e____________ ____________
a) N________
b) S____________
c) H____________
c. 1) Ch________
c. 2) B________
d) A________
e) A________
2) A________ a o____________ reakcie prebiehajú ________
Chemické vlastnosti
Charakteristické sú elektrofilné substitúcie Nitrácia Sulfonácia Halogenácia Chlorácia Bromácia Alkylácia Acylácia Adičné a oxidačné reakcie prebiehajú ťažko
Elektrofilná substitúcia 1
Vznik akej častice?
Zlúčeniny _ _ _ _ _ , _ _ _ _ _, _ _ _ _ _ rozštiepia m__________
Pričom vzniká e___________ č_________ _ _
Elektrofilná substitúcia
Vznik elektrofilnej častice
Zlúčeniny AlCl3, FeCl3, FeBr3 rozštiepia molekulu
Pričom vzniká elektrofilná častica E+
Elektrofilná substitúcia 2
E+ častica reaguje s \_\_ elektrónmi - Vzniká \_\_-komplex Vytvorí sa \_\_ väzba medzi C b\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ k\_\_\_\_\_\_\_\_\_ a e\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ - Naruší sa aký charakter? - Vzniká \_\_-komplex
E+ častica reaguje s π elektrónmi Vzniká π-komplex Vytvorí sa σ väzba medzi C benzénového kruhu a elektrofilom Naruší sa aromatický charakter Vzniká σ-komplex
Elektrofilná substitúcia 3
Kladný náboj je d________________ na __ uhlíkoch
- Prebieha akou rýchlosťou?
Odštiepi sa _ _ a obnoví sa aký charakter?
- K____________ r____________
Všetky SE prebiehajú r________
- Rozdiel je len v spôsobe v____________ e____________ č________
popísať reakciu (CHEGG)
Kladný náboj je delokalizovaný na 5 uhlíkoch
Prebieha najpomalšie
Odštiepi sa H+ a obnoví sa aromatický charakter
Katalyzátor regeneruje
Všetky SE prebiehajú rovnako
Rozdiel je len v spôsobe vytvorenia elektrofilnej častice
Elektrofilná substitúcia
Bromácia / chlorácia Pri bromácii → _ _ _ _ _ Pri chlorácii → _ _ _ _ _ popísať reakciu (CHEGG) reaktant:
Bromácia / chlorácia
Pri bromácii → FeBr3
Pri chlorácii → AlCl3
reaktant:
Br2 + FeBr3 –> Br+ + Fe- Br4
Cl2 + AlCl3 –> Cl+ + AlCl4→ AlCl3
Elektrofilná substitúcia
Nitrácia N\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ z\_\_\_\_\_ pomer _:_ (_ _ _ _ a _ _ _ _ _) - napíš reakciu (CHEGG) reaktant:
Nitrácia
Nitračná zmes
pomer 1:1 (HNO3 a H2SO4)
reaktant:
HNO3 + H2SO4 –> N+O2 + HSO4- + H2O
Elektrofilná substitúcia
Alkylácia
- napíš reakciu (CHEGG)
reaktant:
(CHEGG)
reaktant:
CH3-CH2-Cl + AlCl3 –> CH3-C+
H2 + Al- Cl4
Elektrofilná substitúcia
Acylácia
- napíš reakciu (CHEGG)
reaktant:
(CHEGG)
reaktant:
CH3-COCl + AlCl3 –> CH3-C+=O + Al- Cl4
Elektrofilná substitúcia
Sulfonácia
- napíš reakciu (CHEGG)
reaktant:
(CHEGG)
reaktant:
2 H2SO4 –> S+O3H + HSO4- + H2O
Poloha substituentov pri SE 1
- Rozloženie e______________ h__________ na aromatickom kruhu je r______________
- Preto je r__________ pravdepodobnosť n______________ _ _ častice
- Iná situácia nastane, keď sa na aromatickom jadre už nachádza _ _______________
Rozloženie elektrónovej hustoty na aromatickom kruhu je rovnomerné
Preto je rovnaká pravdepodobnosť naviazania E+ častice
Iná situácia nastane, keď sa na aromatickom jadre už nachádza jeden substituent
Poloha substituentov pri SE 2
- Už n__________ s_______________ o______________ naviazanie ďalšieho e______________ do polohy
a) o_____
b) p_____
c) m_____
- Už n__________ s_______________ o______________ naviazanie ďalšieho e______________ do polohy
Už naviazané substituenty orientujú naviazanie ďalšieho elektrofilu do polohy
orto
para
meta
Orto a para
…o_______________ s__________
- charakteristické pre substituenty
1) -_ _
2) -_ _ _
3) h__________ -__
4) a__________ z_____ __- - napíš reakciu (CHEGG)
- pri tejto reakcii vzniká aj __% __-nitrotoluénu
Orto a para ...orientujúce skupiny charakteristické pre substituenty -OH -NH2 halogény -X alkylové zvyšky R-
Meta
...o\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ s\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ charakteristické pre substituenty 1) -_ _ _ 2) -_ _ _ _ 3) -_ _ _ _ - napíš reakciu (CHEGG)
Meta ...orientujúce skupiny charakteristické pre substituenty -NO2 -SO3H -COOH
Adičné reakcie
-ako veľmi sú typické pre arény? Dajú sa vynútiť účinkom akých 3 faktorov? 1. k\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ 2. _ _ ž\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ 3. t\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_
Adičné reakcie
Nie sú pre arény typické Dajú sa vynútiť účinkom katalyzátor UV žiarenie Teplota
Adičné reakcie
1) Hydrogenácia benzénu
vzniká c______h______
stráca sa a____________ ch_______
- napíš reakciu (CHEGG)
Hydrogenácia benzénu
Vzniká cyklohexán
stráca sa aromatický charakter
Adičné reakcie
2) Chlorácia benzénu
Vzniká _ _ _ / ,,,,,-h____ch______c____h______
stráca sa a____________ ch_________
- napíš reakciu (CHEGG)
Chlorácia benzénu
Vzniká HCH / 1,2,3,4,5,6-hexachlórcyklohexán
stráca sa aromatický charakter
Reakcie na bočnom reťazci
1) Oxidácia toluénu Oxidačné činidlo _ _ _ _ _ Vzniká k\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ b\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ Vzniká aj pri akomkoľvek inom a\_\_\_\_\_\_\_ Napr. e\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ (uhlík sa uvoľní v podobe _ _ _) - napíš reakciu (CHEGG)
Oxidácia toluénu
Oxidačné činidlo KMnO4
Vzniká kyselina benzoová
Vzniká aj pri akomkoľvek inom alkyle
Napr. etylbenzén (uhlík sa uvoľní v podobe CO2)
Reakcie na bočnom reťazci
2) Oxidácia kuménu Rozpadá sa na _ časti a) f\_\_\_\_\_ b) a\_\_\_\_\_ - napíš reakciu (CHEGG)
Oxidácia kuménu
Rozpadá sa na 2 časti
fenol
acetón
Radikálová substitúcia
- Typ reakcie
Toluén reaguje s _ _ _ pod vplyvom ž__________ - Typ reakcie
Toluén reaguje s _ _ _ pod vplyvom k_______________ _ _ _ _ _
- napíš reakciu (CHEGG)
Radikálová substitúcia
Typ reakcie
Toluén reaguje s Br2 pod vplyvom žiarenia
Typ reakcie
Toluén reaguje s Br2 pod vplyvom katalyzátora FeBr3
Vlastnosti a využitie
1) Benzén
Získava sa z _____
J__________ (k__________), z____________ kvapalina
Poškodzuje o______, k_____ d_____
Použitie Rozpúšťadlo Výroba: L\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ S\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ F\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ A\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ V\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ p\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_
Vlastnosti a využitie
Benzén Získava sa z ropy Jedovatá (karcinogén), zapáchajúca kvapalina Poškodzuje Obličky Kostnú dreň
Použitie Rozpúšťadlo Výroba Liečiv Styrénu Fenolu Anilínu Výbušnín pesticídov
2) Toluén
K__________ ch__________
T_____ z__________
T_____
Použitie Výroba: S\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ K\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ b\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ _ _ _
Rozpúšťadlo:
F_____
L_____
l________
Toluén
Kvapalného charakteru
Typicky zapácha
Toxická
Použitie
Výroba
- Sacharínu
- Kyseliny benzoovej
- TNT
Rozpúšťadlo
- Farieb
- Lakov
- lepidiel
3) Naftalén
B_____ k__________ l_____
Typicky z_____
Použitie
Výroba f_____
N__________ m_____
Naftalén
Biela kryštalická látka
Typicky zapácha
Dezinkečné účinky
Použitie
- Výroba farbív
- Ničenie molí
4) Antracén
t_____ l_____
Dráždi k____, o___, d________ c_____
Použitie
V________ f_____
Antracén
tuhá látka
Dráždi kožu, oči, dýchacie cesty
Použitie
Výroba farbív
rozpustíme antracén a) v acetóne b) vo vode
čo sa udeje? o aké typy rozpúšťadiel sa jedná?
acetón - rozpustí sa v nepolárnom rozpúšťadle
voda - nerozpustí sa v polárnom rozpúšťadle
