Benzen; związki aromatyczne

22  Download (0)

Pełen tekst

(1)

Benzen; związki aromatyczne

C

6

H

6

H

H

H

H H

H H

H

H

H H

H

CH3

CH3 CH3

CH3

CH3

CH3

Wszystkie kąty C-C-C = 1200 Wszystkie wiązania C-C = 1.39 A0

(2)

Friedrich August KEKULE Darmstadt, Niemcy

1829-1896

Odkrywca (1866) pierścieniowej budowy benzenu, co zapoczątkowało nowy dział chemii organicznej - chemię związków aromatycznych.

(3)

H

H H

H H

H

H

H

H H

H

H H H H

H H

H Propozycja Landenburga

Propozycja Dewara

(4)

struktury rezonansowe

wszystkie wiązania C-C w pierścieniu benzenowym są równocenne

butadien

(5)
(6)

benzen

katalizator katalizator

cykloheksan 3 H

2

2

katalizator H

2

cykloheksan 2

katalizator H

2

1,3-cykloheksadien

cykloheksan katalizator

H

2

cykloheksen cykloheksan

cykloheksan

cykloheksan cykloheksen

1,3-cykloheksadien

benzen

(7)

Substrat Produkt

Ciepło wodorowania DH [kcal/mol]

oczekiwane oznaczone

Cykloheksen Cyklohehsan

28,6 28,6

1,3-

Cyklohehsadien

Cyklohehsan

57,2 55,4

Benzen Cyklohehsan

85,8 49,8

(8)

Ciepło wodorowania

Benzen jest stabilniejszy od hipotetycznej struktury Cykloheksatrienu o 36 kcal/mol

(9)

cykloheksen

H2O

KMnO4 H3O

COOH

COOH OH

eter HCl

Cl

(10)

H2O KMnO4

Brak reakcji

H3O

Brak reakcji

eter HCl

Brak reakcji

Benzen nie ulega reakcji addycji elektrofilowej

benzen

(11)

Co wiemy na tym etapie wiedzy o benzenie ?

1. Benzen jest monocykliczną cząsteczką z układem wiązań sprzężonych o wzorze C6H6

2. Benzen jest nadzwyczaj stabilnym układem posiadającym

ciepło wodorowania niższe o około 36 kcal/mol, w stosunku do obliczonej wartości trzech izolowanych wiązań podwójnych

3. Benzen jest symetrycznym płaskim sześciokątem o kątach walencyjnych C-C-C = 1200 i równych długościach wiązań C-C = 1,39 A

4. Benzen nie ulega reakcjom elektrofilowej addycji

Benzen jest przedstawicielem tzw. związków aromatycznych

(12)

Co to są związki aromatyczne ?

Reguła Huckel'a

System aromatyczny to taki, który posiada płaską strukturę wiązań podwójnych o

liczbie elektronów 4n + 2,

gdzie n = liczba naturalna 0, 1, 2, 3, 4 ...

A więc związki posiadające 2 , 6, 10, 14, 18 ...

p elektronów to związki aromatyczne.

(13)

Reguła Huckel'a 4n+2 Dlaczego 4n+2 ?

Co jest takiego specjalnego dla układu 4n+2 p elektronowego ?

(14)

SbCl5 +

Cl Cl

Cl Cl

2e

aromatyczny

SbCl6 +

Cl Cl

Cl

+

+ +

H Cl

3-chlorocyklopropen

+ SbCl5 -SbCl6 . +

heksachloroantymonian cyklopropyliowy

(15)

4e

+

6e

+

cyklobuta-1,3-dien

-78oC

reakcja Dielsa-Adlera

tricyklo[2.2.2]okta-5,7-dien

nie jest aromatyczny

(16)

OH

CH2 .. CH

aromatyczny

H ..

H

H

H H

Allilowe atomy wodoru w cyklopenta-1,3-dienie są wyjątkowo kwaśne – można je stosunkowo łatwo oderwać (C-kwasy)

H H

H H

H

cyklopenta-1,3-dien

: :

..

anion cyklopentadienowy

nie jest aromatyczny

(17)

H H

Br2

1,3,5-cykloheptatrien

rozpuszczalny w wodzie t.t. 2030C

H

Br

H

H H

H H H

H

6e

kation tropyliowy

+ HBr H Br

1,3,5-cykloheptatrien

karbokation ma hybrydyzację sp2, wobec czego jest płaski

nie jest aromatyczny

jest aromatyczny

(18)

+ 2 Na

10e

cyklooktatertaen

aromatyczny

2e

2

2 Na konformacja cząsteczki

1,3,5,7-cyklooktatetraenu

8 e

nie jest aromatyczny

dianion

(19)

Azulen

= 1,0 D moment dipolowy

niebieski

..

anion

cyklopentadienylowy

6e

kation tropyliowy

6e

Rozdzielone ładunki wpływają na wzrost wartości momentu dipolowego azulenu

(20)

naftalen

bezbarwny

moment dipolowy  = 0

naftalen – jest bezbarwny, a jego moment dipolowy jest równy 0, ponieważ oba skondensowane sześcioczłonowe pierścienie w

naftalenie są aromatyczne z „natury” i cząsteczka nie musi ulegać żadnym przemianom, żeby osiągnąć aromatyczność

10 e

(21)

7 1 2 3

4 5 8 6

9 10

7 2 H H

cyklodeka-1,3,5,7,9-pentaen

2

7 HH

10 e

nie jest węglowodorem aromatycznym, chociaż spełnia regułę Hückela

cząsteczka ta nie jest płaska, ponieważ atomy wodoru w położeniach 2 i 7 nie mają wystarczająco dużo miejsca, żeby ułożyć się obok siebie;

zajmują one położenie „nad” i „pod” pierścieniem,

(22)

Policykliczne węglowodory aromatyczne

antracen fenantren

tetracen pentacen

chryzen benzo[a]piren

piren koroner

20 e 16 e 24 e

Obraz

Updating...

Cytaty

Powiązane tematy :