Wzór substytucji areny - Arene substitution pattern
Wzory podstawienia aren są częścią nomenklatury IUPAC chemii organicznej i określają położenie podstawników innych niż wodór w stosunku do siebie na węglowodorze aromatycznym .
Podstawienie orto , meta i para
- W podstawieniu w pozycji orto dwa podstawniki zajmują pozycje obok siebie, które mogą być ponumerowane 1 i 2. Na schemacie pozycje te są oznaczone jako R i orto .
- W meta -podstawieniu podstawniki zajmują pozycje 1 i 3 (odpowiadające R i meta na schemacie).
- W podstawieniu para podstawniki zajmują przeciwne końce (pozycje 1 i 4, odpowiadające R i para na schemacie).
W toluidyny służyć jako przykład dla tych trzech typów podstawienia.
Synteza
Donorem elektronów grupy, na przykład grupę aminową , grupę hydroksylową , alkil lub fenyl grup wydają się być orto / para -directors i elektronów cofające grup takich jak nitro , nitrylowych i ketonowych grup wydają się być meta -directors.
Nieruchomości
Chociaż specyfika różni się w zależności od związku, w prostych dipodstawionych arenach te trzy izomery mają raczej podobne temperatury wrzenia. Jednak izomer para ma zwykle najwyższą temperaturę topnienia i najniższą rozpuszczalność w danym rozpuszczalniku spośród trzech izomerów.
Separacja izomerów orto i para
Ponieważ grupy elektronodonorowe są zarówno dyrektorami orto, jak i para , oddzielenie tych izomerów jest powszechnym problemem w chemii syntetycznej. Istnieje kilka metod oddzielania tych izomerów:
- Chromatografia kolumnowa często rozdziela te izomery, ponieważ orto jest ogólnie bardziej polarne niż para .
- Krystalizację frakcyjną można zastosować do uzyskania czystego produktu para , opierając się na zasadzie, że jest on mniej rozpuszczalny niż orto, a zatem będzie krystalizował jako pierwszy. Należy zachować ostrożność, aby uniknąć cocrystallisation z orto izomeru.
- Wiele związków nitrowych ' orto i para izomery mają całkiem różne temperatury wrzenia . Te izomery można często rozdzielić przez destylację. Te oddzielone izomery można przekształcić w sole diazoniowe i wykorzystać do wytworzenia innych czystych związków orto lub para .
Ipso , meso i peri podstawienie
- Ipso -substitution opisano dwa podstawniki znajdujące się w tej samej pozycji pierścienia w związku pośrednim w elektrofilowego podstawienia aromatycznego . Grupy trimetylosililowe , tert -butylowe i izopropylowe mogą tworzyć stabilne karbokationy , stąd sągrupami kierującymi ipso .
- Mezo -podstawienie odnosi się do podstawników zajmującychpozycję benzylową . Występuje w związkach takich jak kaliksareny i akrydyny .
- Peri -podstawienie występuje w naftalenach za podstawniki w pozycjach 1 i 8.
Substytucja kinowa i telewizyjna
- W cine -substitution grupa wprowadzanie zajmuje pozycję sąsiadującą z zajęta przez grupę opuszczającą . Na przykład, podstawienie cine obserwuje się w chemii arynowej .
- Tele -podstawienie występuje, gdy nowa pozycja znajduje się w odległości więcej niż jednego atomu na pierścieniu.
Początki
Wszystkie przedrostki ortho , meta i para pochodzą z języka greckiego i oznaczają odpowiednio poprawny , następujący i obok . Związek z obecnym znaczeniem być może nie jest oczywisty. Orto opis historycznie używane do wyznaczenia oryginalny związek, a izomer był często nazywany meta związek. Na przykład trywialne nazwy kwas ortofosforowy i kwas trimetafosforowy nie mają w ogóle nic wspólnego z aromatami. Podobnie opis para był zarezerwowany tylko dla blisko spokrewnionych związków. Tak więc Berzelius pierwotnie nazwał racemiczną formę kwasu asparaginowego „ kwasem paraasparaginowym” (inny przestarzały termin: kwas racemiczny ) w 1830 roku. Stosowanie przedrostków orto , meta i para do rozróżniania izomerów dipodstawionych pierścieni aromatycznych rozpoczęło się od Wilhelma Körnera w 1867 roku, chociaż zastosował przedrostek orto do izomeru 1,4, a przedrostek meta do izomeru 1,2. To niemiecki chemik Karl Gräbe , w 1869 roku, po raz pierwszy użył przedrostków orto- , meta- , para- do oznaczenia określonych względnych lokalizacji podstawników na dwupodstawionym pierścieniu aromatycznym (mianowicie naftalen ). W 1870 roku niemiecki chemik Viktor Meyer po raz pierwszy zastosował nomenklaturę Gräbe do benzenu . Obecna nomenklatura została wprowadzona przez Towarzystwo Chemiczne w 1879 roku.
Przykłady
Przykłady wykorzystania tej nomenklatury podano dla izomerów o krezolu , C 6 H 4 (OH) (CH 3 )
Istnieją trzy izomery podstawienia arenu dihydroksybenzenu (C 6 H 4 (OH) 2 ) – izomer orto katechol , meta izomer rezorcynolu i para izomer hydrochinonu :
Istnieją trzy izomery podstawienia arenu kwasu benzenodikarboksylowego (C 6 H 4 (COOH) 2 ) – izomer orto- ftalowy , meta- izomer kwasu izoftalowego i para- izomer kwasu tereftalowego :
Terminy te mogą być również stosowane w sześcioczłonowych heterocyklicznych układach aromatycznych, takich jak pirydyna , gdzie atom azotu jest uważany za jeden z podstawników. Na przykład, amid kwasu nikotynowego i niacynę pokazane meta podstawienia na pierścieniu pirydyny, podczas gdy kation stanowi pralidoksymu jest orto- izomeru.