Lab: Νίτρωση ακετανιλιδίου

Question 1

Τι αντίδραση είναι η νίτρωση του ακετανιλιδίου;

Answer 1

Ηλεκτρονιόφιλη αρωματική υποκατασταση.

Question 2

Ποιο είναι το ηλεκτρονιόφιλο και ποιο το πυρηνόφιλο;

Answer 2

Το πυρηνόφιλο είναι το ακετανιλίδιο και το ηλεκτρονιόφιλο είναι το ιόν του νιτρωνίου του HNO3.

Question 3

Τι συμβαίνει με την προσβολή ενός ηλεκτρονιόφιλου στο βενζολικό πυρήνα;

Answer 3

Δημιουργείται ένα ενδιάμεσο καρβοκατιόν το οποίο σταθεροποιείται μέσω μεσομέρειας το οποίο μετά από αποπρωτονίωση μετατρέπται στο σταθερό υποκατεστημένο βενζόλιο.

Question 4

Πώς επηρεάζεται η ταχύτητα της αντίδρασης με την προσθήκη ατόμου δότη και ατόμου δέκτη ηλεκτρονίων στο βενζολικό δακτύλιο;

Answer 4

Τα άτομα δότες ηλεκτρονίων (ενεργοποιητές) λόγω των φαινομένων μεσομέρειας των υπερσυζυγιακών ή των επαγωγγικών φαινομενων αυξάνουν την ταχύτητα της αντίδρασης. Τα άτομα δέκτες ηλεκτρονιών μειώνουν την ταχύτητα (απενεργοποιητές) λόγω φαινομένων συντονισμού και επαγωγικού φαινομένου.

Question 5

Επηρεάζεται ο προσανατολισμός της υποκατάστασης από το είδος του υποκαταστάτη;

Answer 5

Ναι.

Question 6

Τι προσανατολισμό δίνει η παρουσία ενός ενεργοποιητή και τι η παρουσία ενός απενεργοποιητή;

Answer 6

Ο ενεργοποιητής δίνει προϊόν με υποκαταστάτη σε ortho/para θέση ενώ ο απενεργοποιητής προϊόν με υποκαταστάτη σε meta θέση.

Question 7

Δώσε παραδείγματα απενεργοποιητών και ενεργοποιητών.

Answer 7

Διπλός δεσμός C-C, αρυλομάδα, αλκυλομάδα (ενεργοποιητές).
Αλδεϋδομάδα, καρβοξυλομάδα, νιτρομάδα (απανεργοποιητές).

Question 8

Τα αλογόνα είναι ενεργοποιητές ή απενεργοποιητές;

Answer 8

Στα αλογόνα συνυπάρχει το φαινόμενο του συνοντισμού και το επαγωγικό φαινόμενο. Το φαινόμενο συντονισμού υπερισχύει από το επαγωγικό και τα μονήρη ζεύγη ηλεκτρονίων των αλογόνων μετατοπίζονται προς τον πυρήνα το οποίο αυξάνει την ηλεκτρονιακή πυκνότητα και προκαλεί την υποκατάσταση στις ortho/para θέσεις παρότι τα αλογόνα θεωρούνται απενεργοποιητές.

Question 9

Τι ρόλο παίζει το φορτίο του υποκαταστάτη στην απενεργοποίηση/ενεργοποίηση;

Answer 9

Οι υποκαταστάτες με αρνητικό φορτίο (δότες ηλεκτρονίων) δίνουν ortho/para υποκατασταση (ενεργοποιητές). Οι υποκαταστάτες με θετικό φορτίο (δέκτες ηλεκτρονίων) δίνουν meta υποκατάσταση (απενεργοποιητές).

Question 10

Πώς δημιουργείται το ιόν νιτρωνίου (ηλεκτρονιόφιλο στην ηλεκτρονιόφιλη αρωματική υποκατάσταση);

Answer 10

Από μείγμα HNO3 και πυκνό θειικό οξύ.

Question 11

Για την είσοδο δεύτερου ιόντος νιτρωνίου σε ακετανιλίδιο τι συνθήκες απαιτούνται;Προσανατολισμός προιόντος;

Answer 11

Πιο έντονες συνθήκες (100 βαθμοί κελσίου). Meta.

Question 12

Για τη νίτρωση τολουολίου ή ανιλίνης τι συνθήκες θέλουμε; Προσανατολισμός προϊόντων;

Answer 12

Πιο ήπιες. (30 βαθμοί). Ortho/para.

Question 13

Ποια είναι η αναλογία των ortho και para προϊόντων; Γιατι συμβαίνει αυτό;

Answer 13

Η αναλογία δεν είναι 1:1 το ortho προϊόν είναι σε μικρότερη. Αυτό συμβαίνει επειδή η υποκατάσταση στις ortho θέσεις είναι συνήθως στερεοχημικά παρεμποδισμένη.

Question 14

Πώς διαλύεται το ακετανιλίδιο με την προσθήκη θειικού οξέος στο οξικό οξύ/ακετανιλίδιο;

Answer 14

Λόγω της θερμότητας που παράγεται από την αντίδραση.

Question 15

Τι θα γίνει αν αυξήσουμε τη θερμοκρασία αντίδρασης ελαφρώς;

Answer 15

Δεν θα αλλάξει η αναλογία των προϊόντων γιατί αυτή εξαρτάται από τα ηλεκτρονιακά φαινόμενα τα οποία δεν επηρεάζονται από την θερμοκρασία. Απλά θα μειωθεί η εκλεκτικότητα της αντίδρασης άρα θα αυξηθεί η ποσότητα των προϊόντων. Με υπερβολική αύξηση της θερμοκρασίας θα γίνει διπλή υποκατάσταση.