Arene substitutionsmönster

Arensubstitutionsmönster är en del av IUPAC-nomenklaturen för organisk kemi och pekar ut positionen för andra substituenter än väte i förhållande till varandra på ett aromatiskt kolväte .

Orto- , meta- och parasubstitution _

Huvudsakliga arenorsättningsmönster

I orto -substitution upptar två substituenter positioner bredvid varandra, som kan vara numrerade 1 och 2. I diagrammet är dessa positioner markerade R och orto .
Vid meta -substitution upptar substituenterna positionerna 1 och 3 (motsvarande R och meta i diagrammet).
I para -substitution upptar substituenterna de motsatta ändarna (positionerna 1 och 4, motsvarande R och para i diagrammet).

Toluidinerna tjänar som exempel för dessa tre typer av substitution .

Syntes

Elektrondonerande grupper, till exempel amino- , hydroxyl- , alkyl- och fenylgrupper tenderar att vara orto- / para -direktorer, och elektronbortdragande grupper såsom nitro- , nitril- och ketongrupper tenderar att vara meta -direktörer.

Egenskaper

Även om detaljerna varierar beroende på föreningen, i enkla disubstituerade arener, tenderar de tre isomererna att ha ganska liknande kokpunkter. Emellertid paraisomeren vanligtvis den högsta smältpunkten, och den lägsta lösligheten i ett givet lösningsmedel, av de tre isomererna.

Separation av orto- och paraisomerer

Eftersom elektrondonerande grupper är både orto- och paradirektörer är separation av dessa isomerer ett vanligt problem inom syntetisk kemi. Det finns flera metoder för att separera dessa isomerer:

Kolonnkromatografi kommer ofta att separera dessa isomerer, eftersom orto är mer polär än para i allmänhet.
Fraktionerad kristallisation kan användas för att erhålla ren para- produkt, med utgångspunkt från principen att den är mindre löslig än orto och därför kommer att kristallisera först. Försiktighet måste iakttas för att undvika samkristallisation av orto- isomeren.
Många nitroföreningars orto- och paraisomerer har ganska olika kokpunkter . Dessa isomerer kan ofta separeras genom destillation. Dessa separerade isomerer kan omvandlas till diazoniumsalter och användas för att framställa andra rena orto- eller para- föreningar.

Ipso , meso och peri substitution

ipso - substitution.
meso - substitution.
peri - substitution.

Ipso -substitution beskriver två substituenter som delar samma ringposition i en intermediär förening i en elektrofil aromatisk substitution . Trimetylsilyl- , tert -butyl- och isopropylgrupper kan bilda stabila karbokater och är därför ipso- riktande grupper.
Meso -substitution hänvisar till substituenterna som upptar en bensylposition . Det observeras i föreningar som calixarener och akridiner .
Peri -substitution förekommer i naftalener för substituenter vid 1- och 8-positionerna. ^{[ citat behövs ]}

Cine och telesubstitution _

Vid cine -substitution tar den inkommande gruppen en position intill den som upptas av den lämnande gruppen . Till exempel observeras cine -substitution i arynekemi .
Tele -substitution uppstår när den nya positionen är mer än en atom bort på ringen.

Ursprung

Prefixen ortho , meta och para är alla härledda från grekiska och betyder korrekt , efterföljande respektive bredvid . Förhållandet till den aktuella innebörden är kanske inte självklart. Ortobeskrivningen användes historiskt för att beteckna den ursprungliga föreningen, och en isomer kallades ofta metaföreningen . Till exempel har trivialnamnen ortofosforsyra och trimetafosforsyra ingenting att göra med aromater alls. Likaså var beskrivningen para reserverad för bara närbesläktade föreningar. Således kallade Jöns Jakob Berzelius ursprungligen den racemiska formen av vinsyra för "paravinsyra" (en annan föråldrad term: racemisk syra ) 1830. Användningen av prefixen ortho , meta och para för att särskilja isomerer av disubstituerade aromatiska ringar börjar med Wilhelm Körner 1867 , även om han applicerade ortoprefixet på en 1,4-isomer och metaprefixet på en 1,2-isomer. Det var den tyske kemisten Karl Gräbe som 1869 först använde prefixen orto -, meta -, para - för att beteckna specifika relativa placeringar av substituenterna på en disubstituerad aromatisk ring (nämligen naftalen ). År 1870 tillämpade den tyske kemisten Viktor Meyer Gräbes nomenklatur för första gången på bensen . Den nuvarande nomenklaturen introducerades av Chemical Society 1879.

Exempel

Exempel på användningen av denna nomenklatur ges för isomerer av kresol , C ₆ H ₄ (OH) (CH ₃ ):

Det finns tre arensubstitutionsisomerer av dihydroxibensen (C ₆ H ₄ (OH) ₂ ) – orto -isomeren katekol , meta- isomeren resorcinol och para - isomeren hydrokinon :

Det finns tre arensubstitutionsisomerer av bensendikarboxylsyra (C ₆ H ₄ (COOH) ₂ ) – orto -isomeren ftalsyra , meta -isomeren isoftalsyra och para - isomeren tereftalsyra :

Dessa termer kan också användas i sexledade heterocykliska aromatiska system såsom pyridin , där kväveatomen anses vara en av substituenterna. Till exempel, nikotinamid och niacin , visade metasubstitutioner på en pyridinring, medan katjonen av pralidoxim är en ortoisomer .

Se även