27. 14. Kierujący wpływ podstawników w reakcjach z udziałem węglowodorów aromatycznych.
Wpływ kierujący w reakcjach aromatycznego podstawienia elektrofilowego mają wszystkie podstawniki związane z pierścieniem. Grupa metylowa i inne grupy alkilowe powodują podstawienie w pozycji orto i para. Grupy o takim działaniu noszą nazwę podstawników I rodzaju. Należą do nich jeszcze atomy fluorowców oraz wiele innych grup (NH2, NHR, NR2, OH, OR, R, Ar, X) . Przykładem podstawnika II rodzaju, kierującego w położenie meta, jest grupa (-NO2-), COR, SO3H, COOH, CHO, CN.
Przyczyną wpływu kierującego różnych grup jest ich odmienne oddziaływanie z elektronami sekstetu aromatycznego.
Izomeria orto-, meta, para- to jeden z rodzajów izomerii konstytucyjnej(izomerii strukturalnej). Jest to izomeria związana z położeniem podstawników w pierścieniu benzenowym.
• Izomer orto (o-) oznacza cząsteczkę z podstawnikami w pozycjach 1 i 2.
• Izomer meta (m-) oznacza cząsteczkę z podstawnikami w pozycjach 1 i 3.
• Izomer para (p-) oznacza cząsteczkę z podstawnikami w pozycjach 1 i 4.
Dodatkową lokalizacją w pierścieniu jest ipso, oznaczające występowanie dwóch podstawników w tej samej pozycji (związki przejściowe w aromatycznejsubstytucji elektrofilowe
W przypadku obecności podstawników obu rodzajów, wpływ kierujący podstawnika I rodzaju dominuje nad wpływem podstawnika II rodzaju.
Przykłady izomerii orto, meta, para:
Izomery krezolu: 1-metylofenol (orto), 2-metylofenol (meta) i 3-metylofenol (para)
Izomery benzenodiolu: 1-benzenodiol lub 1,2-dihydroksybenzen (pirokatechina); 2-benzenodiol lub 1,3-dihydroksybenzen (rezorcyna); 3-benzenodiol lub 1,4-dihydroksybenzen (hydrochinon)
Izomery kwasów ftalowych: kwas o-ftalowy (kwas ftalowy), kwas m-ftalowy (kwas izoftalowy), kwas p-ftalowy (kwas tereftalowy)
28. 12. Podać nazwy pierwszych dziesięciu przedstawicieli danego szeregu homologicznego węglowodorów. Omówić typy izomerii występujące w tym szeregu. Utworzyć nazwę wzoru wybranego izomeru.
•
1) ALKANY
– różnią się od siebie o grupę -CH2-
– wzór ogólny CnH2n+2
Zasady nazywania alkanów
1. Należy wybrać najdłuższy łańcuch, a pozostałe łańcuchy węglowodorowe traktuje się jako podstawniki
2. Liczba atomów w łańcuchy głównym decyduje o rdzeniu nazwy.
3. Atomy węgla należy numerować tak, aby podstawniki miały jak najmniejsze numery.
4. Łańcuchy boczne wymienia się przed nazwą łańcucha głównego w kolejności alfabetycznej.
5. Przed nazwą każdego podstawnika należy podac nt at. C opisujący jego położenie.
6. Jeśli ten sam podstawnik wystepuje w cząsteczce parokrotnie, dodaje się przed nim przedrostki (di, tri...) oraz podaje się numery at. C przy których występuje dany podstawnik.
Przykład: 2,2-dimetylobutan
2) ALKENY
– nasycone, występują wiązania podwójne
– wzór ogólny CnH2n
– alkeny z dwoma podwójnymi wiązaniami to dieny, z więcej niż dwoma wiązaniami podwójnymi (trieny, tetraeny itd.) są ogólnie nazywane polienami
11 Undek-1-en C11H22
3) ALKINY
– nasycone, posiadają wiązania potrójne
– wzór ogólny: CnH2n−2
11 Undec-1-yn C11H20
Izomeria w alkanach
związki, które mają ten sam wzór sumaryczny, ale różne wzory strukturalne, nazywamy izomerami.
W alkanach występują :
Izomeria konstytucyjna - rodzaj izomerii, w której cząsteczki związków posiadają te same atomy tych samych pierwiastków, ale atomy w tych cząsteczkach są różnie połączone. Cząstki takie nie mają tej samej konstytucji..
ü Izomeria szkieletowa -ten typ izomerii pojawia się już w alkanach i wiąże się z różną budową szkieletu węglowego izomerów.
ü izomerią położenia podstawnika- cząsteczki związków chemicznych będące tego typu izomerami różnią się położeniem podstawnika, np. bromowego, chlorowego czy hydroksylowego, lub położeniem wiązania wielokrotnego
Stereoizomeria
· Izomeria optyczna
o Jest to rodzaj stereoizomerii, występuje w cząsteczkach chiralnych(takie, których odbicie lustrzane nie jest identyczne, a jedynie symetryczne), które zawierają atom węgla, do którego przyłączone są cztery różne grupy (asymetryczny atom węgla).
o Taki atom nosi nazwę centrum chiralności. A to oznacza, że dla każdej cząsteczki posiadającej centrum chiralności możemy znaleźć drugą cząsteczkę będącą jej lustrzanym odbiciem.
o Wiązanie podwójne wyklucza chiralność!
o Cząsteczki chiralne występują w postaci 2 odmian przestrzennych, które są swoim lustrzanym odbiciem - enancjomery
o związki, które nie są swoim lustrzanym odbiciem, a różnią się wyłącznie przestrzennym rozmieszczeniem to diastereoizomery
Izomeria cis-trans (różnica między alkanami a cykloalkanami)
Izomeria cis-trans w cykloalkanach polega na różnym przestrzennym ułożeniu podstawników w pierścieniu
- mogą leżeć po tej samej stronie płaszczyzny, którą wyznacza pierścień (cis) lub
- po przeciwnych stronach (trans). Chodzi oczywiście o górę i dół.
W takich układach powstają naprężenia i atomy nie mają możliwości swobodnej rotacji wokół wiązania pojedynczego, jak to jest możliwe w cząsteczkach węglowodorów łańcuchowych. Wiązania tworzące pierścień są sztywne, następuje brak możliwości obrotu wokół wiązania.
Izomeria w alkenach i alkinach
Izomeria Konstytuacyjna
ü Izomeria szkieletowa
ü Izomeria położenia podstawnika
ü Izomeria funkcyjna -Wiąże się ona z występowaniem w cząsteczkach izomerów o takim samym składzie pierwiastkowym różnych grup funkcyjnych
Stereoizomeria -to szczególny rodzaj izomerii, gdzie atomy połączone są między sobą w identycznej kolejności, ale różnią się sposobem rozmieszczenia atomów w przestrzeni.
ü Izomeria geometryczna, izomeria trans-cis
Izomeria Cykloalkanów :
ü Izomeria łódkowa (1) ( pierscien cyklopropanu jest najmniejszy spośród cykloakanow , jest sztywny i nie ma tendencji do przyjmowania rożnych konformacji w przeciwieństwie do większości różnych cykloalkanow np. cykloheksanu. Dwie skrajne konformacje pierścienia cykloheksanu to konformacja łódkowa i krzesłowa
ü Izomeria krzesłowa(2)
ü Izomeria cis-trans
17. 13. Reakcje charakterystyczne węglowodorów różnych szeregów homologicznych
1) Alkany
- są odporne na działanie większości reagentów
a) spalanie w tlenie
-najbardziej powszechna reakcja alkanów
-może przebiegać w różny sposób, zależnie od dopływu tlenu
• pełne spalanie
CH4 + 2 O2 CO2 + 2H20
• spalanie częściowe
CH4 + 1,5 O2 CO + 2H20
CH4 + O2 C + 2H2O
b) reakcja substytucji (podstawienia), za pomocą chlorowców, przy obecności światła
CH4 + CL2 CH3CL +HCL
CH3CL + CL2 CH2CL2 + HCL itd.
...
oliwc12