AROMATICKÉ UHLOVODÍKY
(ARENY)
Iva Janderová

ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKA:
¢Základní a nejjednodušší aromatický uhlovodík – benzen C6H6
¢
¢
¢
¢Další uhlovodíky – náhrada H-atomů,
¢      popř. připojení dalších cyklů
2
Toluol.svg Naphthalene.svg

ROZDĚLENÍ DLE STRUKTURY:
¢
¢                                    monocyklické
¢
¢Aromatické
¢uhlovodíky                   polycyklické
¢
¢
¢            izolovaná jádra           kondenzovaná jádra
3

VLASTNOSTI:
¢Vazebné poměry v molekule benzenu:
¢     - molekula planární (plochá, dvojrozměrná)
¢     - 6-ti elektronový delokalizovaný π-systém
¢          stabilita systému!!
¢          chování odlišné od nenasycených uhlovodíků
¢
¢Další vlastnosti:
¢     - kapaliny nebo pevné látky
¢     - bod varu, bod tání
¢     - vůně, karcinogenita…
¢     - zdroj arenů – ropa a černouhelný dehet
4

REAKCE:
5
1)Substituční reakce:
¢      a) halogenace
¢      b) nitrace
¢      c) sulfonace
¢      d) alkylace
2)Adiční reakce:
¢      a) hydrogenace
¢      b) chlorace
3)Oxidační reakce
1)Substituční reakce
2)Adiční reakce
¢Zmiňujeme reakce pouze pro naftalen!
¢
¢
¢Monocyklické areny:
¢
¢Polycyklické areny:

MONOCYKLICKÉ ARENY –
             1) SUBSTITUČNÍ REAKCE:
¢Princip – elektrofilní substituce SE:
1)Vznik π-komplexu:
¢
¢
2)Vznik σ-komplexu:
¢
¢
3)Vznik produktu:
6
π-komplex
σ-komplex
rychle
produkt
pomalu

MONOCYKLICKÉ ARENY –
              1) SUBSTITUČNÍ REAKCE:
a)Halogenace:
¢     - elektrofilní substituce SE
¢     - nejběžnější chlorace a bromace
¢     - katalýza: halogenidy železité nebo hlinité
¢     - souhrnný zápis reakce:
¢
7
brombenzen

MONOCYKLICKÉ ARENY –
              1) SUBSTITUČNÍ REAKCE:
a)Halogenace:
¢      - podrobnější průběh reakce:
8

MONOCYKLICKÉ ARENY –
              1) SUBSTITUČNÍ REAKCE:
b)Nitrace:
¢     - elektrofilní substituce SE
¢       - k nitraci směs H2SO4 a HNO3  poskytující NO2+
¢       (kation nitrylový)
¢     - reakce:
¢
9
nitrobenzen

MONOCYKLICKÉ ARENY –
              1) SUBSTITUČNÍ REAKCE:
c)Sulfonace:
¢     - elektrofilní substituce SE
¢     - zavádění skupiny -SO3H získané z H2SO4
¢     - sulfonace je vratnou reakcí
¢       - reakce:
10
kyselina
benzensulfonová

MONOCYKLICKÉ ARENY –
              1) SUBSTITUČNÍ REAKCE:
d)Alkylace:
¢      - elektrofilní substituce SE
¢      - zavádění alkylové skupiny z alkylhalogenidů
¢      - katalýza: halogenidy kovů (nejčastěji hlinité)
¢      - reakce:
¢
11
toluen

MONOCYKLICKÉ ARENY –
              1) SUBSTITUČNÍ REAKCE:
¢Substituce do 2. stupně:
¢   = vliv substituentů umístěných na benzenovém   jádře na průběh další reakce
¢   - rozlišení 2 typů substituentů:
¢      1) substituenty 1. třídy
¢          - navázání do poloh ortho a para
¢      2) substituenty 2. třídy
¢          - navázání do polohy meta
¢
12
ortho
meta
para

MONOCYKLICKÉ ARENY –
              1) SUBSTITUČNÍ REAKCE:
¢1) Substituenty 1. třídy:
¢    - zvyšují elektronovou hustotu na aromatickém
¢      jádře
¢    - většina působí +M a –I efektem
¢    - typické skupiny: NH2, OH, alkyl, halogen
¢2) Substituenty 2. třídy:
¢    - snižují elektronovou hustotu na aromatickém
¢      jádře
¢    - většina působí –M a –I efektem
¢    - typické skupiny: NO2, CN, COH, COOH
13

MONOCYKLICKÉ ARENY –
              2) ADIČNÍ REAKCE:
¢Princip – radikálová adice AR
¢Porušení aromatického charakteru
¢
a)Hydrogenace
¢
¢
¢
b)Chlorace
¢
¢
¢
14
Ni
t, p
UV

MONOCYKLICKÉ ARENY –
              3) OXIDAČNÍ REAKCE:
¢Reakce na aromatickém jádře nebo jeho postranním řetězci – nejprve oxidace bočního řetězce!
¢Platí: Čím je větší aromaticita kruhu, tím obtížněji k oxidaci dochází.
15
KMnO4
O2, V2O5
kys. benzoová
p-benzochinon

POLYCYKLICKÉ ARENY – NAFTALEN
              1) SUBSTITUČNÍ REAKCE:
¢Rozložení π-elektronové hustoty v naftalenu:
¢    - polohy α a β
¢
¢
¢
¢
¢Substituce elektrofilní SE - probíhá přednostně v pozici α
¢V případě substituce do 2. stupně situace komplikovanější!
16
α
β

POLYCYKLICKÉ ARENY – NAFTALEN
              2) ADIČNÍ REAKCE:
¢Radikálová adice AR
¢Nejvýznamnější reakce – hydrogenace:
¢
¢
17
H2, Pt
H2, Pt
tetralin
dekalin

POUŽITÉ ZDROJE:
¢Literatura:
¢    - Honza J., Mareček A.: Chemie pro čtyřletá
¢      gymnázia – 2. díl. Nakladatelství Olomouc 1998
¢
¢
¢
¢
¢
¢Uvedené vzorce byly vytvořeny v programu ChemSketch.
18