Názvosloví derivátů arenů
Názvosloví derivátů arenů je součástí organického chemického názvosloví a určuje názvy derivátů arenů podle vzájemné polohy jiných než vodíkových substituentů na aromatických jádrech.
Ortho-, meta- a para-substituce
- U ortho-substituce jsou substituenty navázány na sousední pozice, které tak lze očíslovat 1 a 2. Na obrázku vpravo jsou tyto pozice označeny R a ortho.
- U meta-substituce jsou substituenty na pozicích 1 a 3 (R a meta na obrázku vpravo).
- Při para-substituci se substituenty nacházejí na opačných koncích (1 a 4, na obrázku R a para).
Jako příklady lze uvést jednotlivé izomery toluidinů.
Příprava
Skupiny dodávající elektrony, jako jsou amino-, hydroxylové, alkylové a fenylové, řídí elektrofilní substituce do poloh ortho a para a skupiny, které elektrony odtahují (snižují elektronovou hustotu), například nitro, nitrily a ketony, většinou řídí substituce do poloh meta.
Vlastnosti
I když přesný vliv na vlastnosti závisí na konkrétní sloučenině, tak platí, že u jednoduchých disubstituovaných arenů mají všechny tři izomery podobné teploty varu. Liší se ovšem teploty tání, jež bývají obvykle nejvyšší u para izomerů, které také bývají nejméně rozpustné v daném rozpouštědle.[1]
Oddělení ortho a para izomerů
Protože skupiny dodávající elektrony řídí substituce do poloh ortho i para, tak je v organické syntéze častá potřeba je od sebe oddělit. Toto oddělení se dá provést několika způsoby:
- Jednotlivé izomery se často dají izolovat sloupcovou chromatografií, protože ortho izomer je zpravidla polárnější než para.
- Rekrystalizaci lze použít k získání čistých para produktů na základě toho, že jsou méně rozpustné než ortho izomery a krystalizují tak dříve; je ovšem třeba zabránit kokrystalizaci s ortho izomerem.[2]
- Mnoho nitrosloučenin má ortho a para izomery s výrazně odlišnými teplotami varu, které tak je možné oddělit destilací. Z těchto izomerů se dají vytvořit diazoniové soli a následně připravit další ortho či para sloučeniny.[3]
Ipso, meso a peri substituce
- ipso-substituce
- meso-substituce
- peri-substituce
- Ipso-substituce nastává, pokud jsou během elektrofilní aromatické substituce dva substituenty v meziproduktu navázány na stejný atom uhlíku. Trimethylsilylové, terc-butylové a isopropylové skupiny mohou vytvářet stabilní karbokationty a jsou tak ipso-řídicími skupinami.
- Meso-substituce nastává. pokud je substituent na benzylové pozici. Mezi sloučeniny, u kterých se vyskytuje, patří kalixareny a akridiny.
- Peri-substituce se vyskytují u naftalenů při navazování skupin do poloh 1 a 8.
Cine a tele substituce
- U cine-substituce se nově navazovaná skupina navazuje vedle místa, kde je přítomna odstupující skupina; vytváří se mimo jiné v reakcích arynů.[4]
- Tele-substituce nastává, pokud se nová skupina naváže na uhlík vzdálený od odstupující skupiny o více než jeden atom.[5]
Původ označení
Předpony ortho, meta a para jsou řeckého původu a znamenají správný, následující a vedle. Označení ortho se používalo pro původní sloučeninu an izomer býval často pojmenováván jako meta sloučenina, například triviální názvy kyselina orthofosforečná a kyselina trimetafosforečná nemají nic společného s aromatickými sloučeninami. Označení para pouze pro navzájem podobné sloučeniny., takže například Jöns Jakob Berzelius označil v roce 1830 racemickou kyselinu aspartovou jako kyselinu „paraaspartovou“. Používání předpon ortho, meta a para k odlišování izomerů disubstitovaných aromatických kruhů zavedl Wilhelm Körner roku 1867, kdy ovšem použil označení ortho pro 1,4-izomer a meta pro 1,2-izomer.[6][7] Karl Gräbe v roce 1869, jako první použil předpony ortho-, meta- a para- k odlišení poloh substituentů na disubstituovaném aromatickém jádru (zde šlo o naftalen).[8] V roce 1870 Viktor Meyer jako první použil Gräbeovo názvosloví u benzenu.[9] Současná podoba tohoto označování se zavedla v roce 1879.[10]
Příklady
Jako příklady použití uvedeného názvosloví jsou zde použity kresoly, C6H4(OH)(CH3):
Existují tři navzájem izomerní benzendioly (C6H4(OH)2) – ortho izomer pyrokatechol, meta izomer resorcinol a para izomer hydrochinon:
- pyrokatechol
- resorcinol
- hydrochinon
Tři substituční izomery má také benzendikarboxylová (C6H4(COOH)2), ortho izomer kyselina ftalová, meta izomer kyselina isoftalová a para izomer kyselina tereftalová:
- kyselina ftalová
- kyselina isotalová
- kyselina tereftalová
Tato označení lze také použít pro šestičlenné aromatické heterocykly, jako jsou pyridin, kde je heteroatom (zde dusík) považován za substituent, například nikotinamid a kyselina nikotinová mají meta substitutuenty a kation pralidoximu má na pyridinovém jádru substituent typu ortho.
- kyselina nikotinová
- nikotinamid
- pralidoxim
Odkazy
Reference
V tomto článku byl použit překlad textu z článku Arene substitution pattern na anglické Wikipedii.
- Morrison and Boyd, Organic Chemistry, Allyn and Bacon Inc, Boston, 1959. Ch.9, p. 250
- Morrison and Boyd, Organic Chemistry, Allyn and Bacon Inc, Boston, 1959. Ch. 10, p. 290
- Morrison and Boyd, Organic Chemistry, Allyn and Bacon Inc, Boston, 1959. Ch. 21, pp. 573-574.
- The IUPAC Compendium of Chemical Terminology: The Gold Book. Příprava vydání Victor Gold. 4. vyd. Research Triangle Park, NC: International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) Dostupné online. DOI 10.1351/goldbook.c01081. (anglicky) DOI: 10.1351/goldbook.
- The IUPAC Compendium of Chemical Terminology: The Gold Book. Příprava vydání Victor Gold. 4. vyd. Research Triangle Park, NC: International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) Dostupné online. DOI 10.1351/goldbook.t06256. (anglicky) DOI: 10.1351/goldbook.
- Wilhelm Körner (1867) "Faits pour servir à la détermination du lieu chimique dans la série aromatique", Bulletins de l'Académie royale des sciences, des lettres et des beaux-arts de Belgique, 2nd series, 24 : 166-185)
- Hermann von Fehling, ed., Neues Handwörterbuch der Chemie (Braunschweig, Germany: Friedrich Vieweg und Sohn, 1874), vol. 1
- Graebe (1869) "Ueber die Constitution des Naphthalins", Annalen der Chemie und Pharmacie, 149 : 20-28
- Victor Meyer (1870) "Untersuchungen über die Constitution der zweifach-substituirten Benzole", Annalen der Chemie und Pharmacie, 156 : 265-301
- William B. Jensen (March 2006) "The origins of the ortho-, meta-, and para- prefixes in chemical nomenclature," Journal of Chemical Education, 83 (3) : 356.