Wzór podstawienia areny
Wzory podstawień arenowych są częścią nomenklatury chemii organicznej IUPAC i określają pozycję podstawników innych niż wodór względem siebie w węglowodorze aromatycznym .
Podstawianie orto , meta i para
- W orto -podstawieniu dwa podstawniki zajmują obok siebie pozycje, które można ponumerować 1 i 2. Na schemacie pozycje te oznaczono R i orto .
- W meta -podstawieniu podstawniki zajmują pozycje 1 i 3 (odpowiadające R i meta na schemacie).
- W para -substytucji podstawniki zajmują przeciwne końce (pozycje 1 i 4, odpowiadające R i para na schemacie).
Toluidyny służą jako przykład dla tych trzech typów substytucji.
Synteza
Grupy dostarczające elektrony, na przykład grupy aminowe , hydroksylowe , alkilowe i fenylowe , zwykle są orto / para -kierownikami, a grupy odciągające elektrony, takie jak grupy nitrowe , nitrylowe i ketonowe , są zwykle meta -kierownikami.
Nieruchomości
Chociaż specyfika różni się w zależności od związku, w prostych dipodstawionych arenach trzy izomery mają raczej podobne temperatury wrzenia. Jednak para ma zwykle najwyższą temperaturę topnienia i najniższą rozpuszczalność w danym rozpuszczalniku spośród trzech izomerów.
Rozdzielanie izomerów orto i para
Ponieważ grupy dostarczające elektrony są zarówno orto- , jak i para- reżyserami, rozdzielanie tych izomerów jest częstym problemem w chemii syntetycznej. Istnieje kilka metod rozdzielania tych izomerów:
- Chromatografia kolumnowa często rozdziela te izomery, ponieważ orto jest ogólnie bardziej polarny niż para .
- Krystalizację frakcyjną można zastosować do uzyskania czystego produktu para , opierając się na zasadzie, że jest on mniej rozpuszczalny niż orto , a zatem krystalizuje jako pierwszy. Należy uważać, aby uniknąć kokrystalizacji izomeru orto .
- Wiele izomerów orto i para związków nitrowych ma całkiem różne temperatury wrzenia . Te izomery często można rozdzielić przez destylację. Te rozdzielone izomery można przekształcić w sole diazoniowe i wykorzystać do przygotowania innych czystych związków orto lub para .
Ipso , mezo i peri podstawienia
ipso - podstawienie.
mezo - podstawienie.
peri - podstawienie.
- Podstawienie ipso opisuje dwa podstawniki mające tę samą pozycję pierścienia w związku pośrednim w elektrofilowym podstawieniu aromatycznym . Grupy trimetylosililowe , tert -butylowe i izopropylowe mogą tworzyć stabilne karbokationy , a zatem są grupami kierującymi ipso .
- Podstawienie mezo odnosi się do podstawników zajmujących pozycję benzylową . Obserwuje się go w związkach takich jak kaliksareny i akrydyny .
- Peri -substytucja występuje w naftalenach dla podstawników w pozycjach 1 i 8. [ potrzebne źródło ]
Substytucja kinowa i telewizyjna
- W substytucji kinowej grupa wchodząca zajmuje miejsce sąsiadujące z tą zajmowaną przez grupę opuszczającą . Na przykład kinetyczne obserwuje się w chemii arynów .
- Tele -substytucja ma miejsce, gdy nowa pozycja jest oddalona od pierścienia o więcej niż jeden atom.
Pochodzenie
Przedrostki orto , meta i para pochodzą z języka greckiego i oznaczają odpowiednio poprawne , następujące po i obok . Związek z obecnym znaczeniem nie jest być może oczywisty. orto był historycznie używany do oznaczania oryginalnego związku, a izomer był często nazywany związkiem meta . Na przykład trywialne nazwy kwas ortofosforowy i kwas trimetafosforowy nie mają w ogóle nic wspólnego z aromatami. Podobnie paragraf opisowy był zarezerwowany tylko dla blisko spokrewnionych związków. Tak więc Jöns Jakob Berzelius pierwotnie nazwał racemiczną postać kwasu winowego „kwasem parawinowym” (inny przestarzały termin: kwas racemiczny ) w 1830 r. Użycie przedrostków orto , meta i para do rozróżnienia izomerów dwupodstawionych pierścieni aromatycznych rozpoczyna się od Wilhelma Körnera w 1867 r. , 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 rozmieszczeń podstawników na dwupodstawionym pierścieniu aromatycznym (tj. naftalenie ). W 1870 roku niemiecki chemik Viktor Meyer po raz pierwszy zastosował nazewnictwo Gräbe do benzenu . Obecna nomenklatura została wprowadzona przez Towarzystwo Chemiczne w 1879 roku.
Przykłady
Przykłady zastosowania tej nomenklatury podano dla izomerów krezolu , C 6 H 4 (OH ) (CH 3 ):
Istnieją trzy izomery z podstawieniem arenowym dihydroksybenzenu (C 6 H 4 (OH) 2 ) – izomer orto katecholu , metaizomer rezorcyny i izomer para hydrochinonu :
Istnieją trzy izomery kwasu benzenodikarboksylowego (C 6 H 4 (COOH) 2 ) z podstawieniem arenowym – izomer orto -ftalowy , meta- izomer kwasu izoftalowego i para - izomer kwasu tereftalowego :
Terminy te można również stosować w sześcioczłonowych heterocyklicznych układach aromatycznych, takich jak pirydyna , gdzie atom azotu jest uważany za jeden z podstawników. Na przykład nikotynamid i niacyna wykazują metapodstawienia w pierścieniu pirydyny, podczas gdy kation pralidoksymu jest izomerem orto .
niacyna
