Transcript CHIMIE ORGANICĂ – Curs Anul I - Biologie Titular curs: Conf. dr.

CHIMIE ORGANICĂ – Curs
Anul I - Biologie
Titular curs: Conf. dr. Zoiţa BERINDE
sau
Definitie:
Arenele sunt substante compuse din carbon
si hidrogen in structura carora apar unul sau mai
multe nuclee benzenice:
sau
Structura benzenului: A. Kekule atribuie benzenului
prima formula structurala: cei 6 atomi de C din
molecula sunt uniti intr-un ciclu prin 3 legaturi duble
care alterneaza cu 3 legaturi simple.
S-a dedus ca ciclul de 6 atomi de C care
forma unui hexagon regulat si plan; distantele dintre
atomii de C vecini sunt identice, egale cu 1,39Aº
intermediare intre legatura simpla (1,54Aº) si dubla
(1,33Aº). Fiecare atom de C are o simetrie trigonala;
el participa cu trei orbitali la trei legaturi σ sub
unghuiri de 120º. Cel de-al patrulea orbital al
atomului de C care contine electron π este
perpendicular pe planul legaturilor σ. Prin
intrepatrunderea laterala a celor 6 orbitali p =>
orbitali moleculari extinsi. Orbitalul molecular cel mai
stabil este distribuit omogen pe intreaga suprafata a
ciclului benzenic avand densitatea electronica
maxima deasupra si dedesubtul planului ciclului.
Sistemul care contine 6 electroni π ai caror
abilitati sunt contopite in orbitali moleculari comuni
este foarte stabil; el este caracteristic compusilor
aromatici si se numeste sextet aromatic.
Clasificare:
Arene:
mononucleare: cu un singur nucleu benzenic
Arene
polinucleare: cu mai multe nuclee benzenice
cu nuclee izolate
cu nuclee condensate
* omologii benzenului disubstituiti se denumesc cu
ajutorul prefixelor orto- (o-), meta- (m), para- (p).
- pozitii orto (2 pozitii consecutive)
- pozitii meta (cand avem o pauza)
-pozitii para (cand avem 2 pauze)
* omologii benzenului polisubstituiti se denumesc prin
indicii de pozitie, cei mai mici in ordine alfabetica si
benzen
2. Arenele polinucleare
* cu nuclee izolate




numerotarea se face : numerotam un nucleu, iar pe
celalalt simetric.
pozitiile 2,2’ si 6,6’ sunt pozitii orto
pozitiile 3,3’ si 5,5’ sunt pozitii meta
pozitiile 4 si 4’ sunt pozitii para
3’
2’
4’
2
3
1
5’
6’
4
6
5
p, p’ – dimetil - bifenil
*cu nucleee condensate
8
1
7
2
6
3
5
8
1,4,5,si 8 - α
2,3,6 si 7 - β
4
9
1
7
2
6
3
5
10
4
1,4,5 si 8 - α
2,3,6 si 7 - β
9 si 10 - ‫ﻻ‬
Principalii radicali proveniti de la arene
Arena
Radical monovalent
β - naftil
α - naftil
(C10H7 -)
Radical divalent
Metode de sinteza
a. Izolarea din petrol. Fractiunile mijlocii si superioare a petrolului
contin uneori 30% hidrocarburi aromatice. Extragerea lor din petrol
se face cu SO2 lichid la -60º C
b. Prin mijloace chimice. Reformarea catalitica a benzinelor medii si
grele ;
c.Obtinerea din produsele rezultate la
cocsificarea carbunilor.
gudronare
distilare
reziduu:Smoala
asfalt
Ulei usor 800 - 1700C Ulei cresalic 1700 - 2300C
Ulei greu 2300-2700C Ulei verde 2300-3600 C
benzen
naftalina
fenoli
toluen
anilina
xilen
piridina
tiafen
antracen
d. Reactii de alcalinare Friedel Crafts:
e. Reactia de polimerizare
3 CH ≡ C – CH3
f. Reactia Fittig - Wurtz
Proprietăţi fizice
Numele de aromatice se datorează atât mirosului
caracteristic al unor reprezentanţi cât şi faptului că erau extrase
din materiale vegetale parfumate. Benzenul şi omologii lui
sunt substanţe lichide, incolore cu densitate mai mică decât a
apei. Arenele polinucleare sunt solide. Toate arenele sunt
insolubile în apă, solubile în diferiţi solvenţi organici. Un
solvent caracteristic este dioxidul de sulf lichid. Atât benzenul
cât şi toluenul sunt utilizaţi ca solvenţi pentru numeroase
substanţe organice. Un dezavantaj major al utilizării
benzenului este toxicitatea lui. Naftalina este o substanţă
solidă, albă, insolubilă în apă; prezintă proprietatea de a
sublima. Majoritatea arenelor au acţiune cancerigenă.
Proprietăţi chimice
Se pot împărţi în două categorii:
A. Proprietăţile nucleului aromatic
B. Proprietăţile catenei laterale
A. Proprietăţile nucleului aromatic
I. Reacţii de substituţie la nucleul
aromatic
1. Substituţia la benzen
Ar – rest de hidrocarbură
aromatică
a) Halogenarea benzenului: se realizează în condiţii
catalitice. Clorurarea benzenului duce la formarea
unor compuşi mono- şi policloruraţi.
b) Nitrarea benzenului: are loc în prezenţa
amestecului sulfo-nitric (HNO3 + H2SO4) şi se
formează nitrobenzen.
c) Sulfonarea benzenului: rezultă acid
benzensulfonic
d) Alchilarea benzenului
e) Acilarea benzenului: reacţia prin care atomul de
hidrogen se substituie cu grupa acil
în
prezenţa
AlCl3. Produşii reacţiei de acilare a arenelor sunt
compuşi carbonilici.
2. Substituţia la omologii şi derivaţii
benzenului
Introducerea unui substituent face ca trei poziţii din
nucleu să nu mai fie echivalente orto, meta, para.
Următorul substituent va intra într-o poziţie determinată
numai de natura primului substituent. După natura lor,
substituenţii sunt de oridnul I şi ordinul II.
S este de ordinul I: orto şi para
Radicali alchil: - R
Halogeni: - F, - Cl, - Br, - I
Grupări hidroxil: - CH
Grupări amino: - NH2
S este de ordinul II: meta
grupare aldehidă: - CHO
grupare carboxil: - COOH
grupare sulfonică: - SO3H
grupare nitro: - NO2
grupare nitril: - CN
II. Reacţia de adiţie
1. Hidrogenarea
 condiţii: 100-180oC, catalizator Ni
tetrahidronaftalină
(tetrolina)
decahidronaftalină
(decalina)
2. Halogenarea
III. Oxidarea
1. Cu agenţi oxidanţi: s-a constatat că
oxidarea cui agenţi oxidanţi la nucleu are loc
doar în cazul hidrocarburilor aromatice cu
multe nuclee condensate.
antracen
antrachinonă
2. Cu oxigen molecular:
 oxidarea benzenului (500oC, V2O5)
oxidarea naftalinei (350oC, V2O5)
B. Reacţii chimice ale catenei laterale
I. Halogenarea fotochimică a toluenului
toluen
clorofenilmetan
dicloroform
tricloroform
(clorură de benzil) (clorură de benziliden)
II. Dehidrogenarea catalitică
III. Oxidarea: conduce la acizi ftalici
acid ftalic
acid tereftalic
(acetofenonă)
(acid benzoic)
hidroperoxid
de cumen
fenol
propanonă
(acetonă)