Reaksjoner med aromatiske forbindelser Kap 15/Solomon/Fryhle

Presentasjon om: "Reaksjoner med aromatiske forbindelser Kap 15/Solomon/Fryhle"— Utskrift av presentasjonen:

1 Reaksjoner med aromatiske forbindelser Kap 15/Solomon/Fryhle
12/28/2018

2 Elektrofil aromatisk substitusjon
De mest karakteristiske reaksjonene med ”benseniode arener” er elektrofile substitusjonsreaksjoner Elektrofil = elsker elektroner (analogt med nukleofil = elsker kjernen, som gjerne er positiv) Generelt: 12/28/2018

3 Elektrofil aromatisk substitusjon
X2, FeX3 X = Cl, Br HNO2 H2SO4 Viktige elektrofile aromatiske substitusjons-reaksjoner: SO3 H2SO4 RCl, AlCl3 12/28/2018 AlCl3

4 Elektrofil aromatisk substitusjon Generell reaksjonsmekanisme
Dette trinnet er langsomt og hastighetsbestemmende 12/28/2018

5 Elektrofil aromatisk substitusjon Generell reaksjonsmekanisme
Dette trinnet er raskt og ikke hastighetsbestemmende 12/28/2018

6 Halogenering av bensen
Reaksjonen går ikke uten nærvær av en sterk Lewis syre Lewis syren er i dette tilfellet Fe som reagerer med Cl2 til et kloroniumjon Cl+ eller med Br2 til Br+ et bromoniumjon : 12/28/2018

7 Nitrering av bensen HNO3/ /H2SO4 50-55 oC Det elektrofile reagenset er i dette tilfellet nitroniumjonet NO2+ 12/28/2018

8 Sulfonering av bensen Reaksjonen går ikke uten nærvær av en sterk Lewis syre Det elektrofile reagenset er i dette tilfellet svoveltrioksid SO3 12/28/2018

9 Friedel-Crafts alkylering og Friedel-Crafts acylering
Herrene Friedel og Crafts fant i 1877 en metode for å lage alkylbensener og acylbensener Generelle reaksjoner: Hva er Lewis syrene og elektrofilene i disse tilfellene? 12/28/2018

10 Friedel-Crafts alkylering
Hva er Lewis syrene og elektrofilene i disse tilfellene? Al i AlCl3 er en sterk Lewis syre som genererer et positivt ladet karbonjon Andre typer substrater kan også reagere med Lewis syrer og danne karbokatjoner som kan reagere i Friedel-Crafts reaksjoner: 12/28/2018

11 Friedel-Crafts alkylering
Dette kan gi følgende reaksjoner med bensen: 12/28/2018

12 Friedel-Crafts acylering
Tilsvarende får man acylering i følgende reaksjoner med bensen: Det elektrofile reagenset er i dette tilfellet et acyliumjon RCO+ et acyliumjon 12/28/2018

13 Friedel-Crafts reaksjoner
Friedel-Crafts reaksjoner går vanligvis dårlig når Når et dannede karbokationet kan omleire til et mer stabilt karbokation (gjelder bare alkyleringer – hvorfor det? (acyliumjonet mer stabilt enn de fleste karbokatjoner)) Når bensenringen har subtituenter som er elektrontiltrekkende – bensenringen blir elektronfattig Når bensenringen har substituenter som reagerer med Lewis syren eller karbokationet Umettede halider som vinylhalider og arylhalider (se kap. 6, side 230 i S/F) reagerer dårlig i F-C pga at de dårlig danner kationer Eks.: 12/28/2018

14 Substituenteffekter i elektrofil aromatisk substitusjon
Nå skal vi se på hvilken posisjon går inn på i et allerede substituert bensen: Innvirker R på om elektrofilen går inn orto, meta, eller para? 12/28/2018

15 Substituenteffekter i elektrofil aromatisk substitusjon
Vi kan dele substituenter inn i to grupper: A: de som gjør bensen mer reaktive enn bensen selv: aktiverende grupper B: de som gjør bensen mindre reaktive enn bensen selv: deaktiverende grupper Aktiverende grupper dirigerer ortho og para Deaktiverende grupper dirigerer meta 12/28/2018

16 Substituenteffekter i elektrofil aromatisk substitusjon
Oversikt over noen funksjonelle gruppers aktivering av bensenringen: 12/28/2018

17 Substituenteffekter – hvorfor er det slik? 1. Induktive effekter
Først av alt: Induktive effekter: reaksjonen med bensenringer med substituenter som er elektrondonerende (aktiverende) går raskere enn bensenringer med substituenter som er elektrontiltrekkende (deaktiverende) Hvorfor det? Fordi et elektronrikt system liker bedre en elektrofil enn et elektronfattig system Og fordi overgangstilstanden er et karbokation som stabiliseres av at det ”skyves” elektroner inn i systemet 12/28/2018

18 Substituenteffekter – hvorfor er det slik? 2. Resonanseffekter
Hva er resonans-stabilisering ? Resonans stabilisering er stabilisering ved at det finnes flere ekvivalente former av et molekyl hvor elektronene kan flytte på seg Eksempel: Kapitel 3, side : hvorfor er eddiksyre en sterker syre enn etanol? Eddiksyre Etanol 12/28/2018

19 Substituenteffekter – hvorfor er det slik? 2. Resonanseffekter
Eksempel: Kapitel 3, side : hvorfor er eddiksyre en sterkere syre enn etanol? Etanol har ingen resonansformer, ladningen kan ikke stabiliseres ved å ”smøre seg” utover molekylet: 12/28/2018

20 Substituenteffekter – hvorfor er det slik. 2
Substituenteffekter – hvorfor er det slik? 2. Resonanseffekter med deaktiverende grupper Tilbake til overgangstilstanden i elektrofile aromatiske substitusjoner: Hvorfor liker ikke elektrofilen å gå inn meta og para når R er eletrontiltrekkende? 12/28/2018

21 Substituenteffekter – hvorfor er det slik. 2
Substituenteffekter – hvorfor er det slik? 2. Resonanseffekter med deaktiverende grupper Først: orto: Resonansformer 12/28/2018

22 Substituenteffekter – hvorfor er det slik. 2
Substituenteffekter – hvorfor er det slik? 2. Resonanseffekter med deaktiverende grupper Så: para: Resonansformer 12/28/2018

23 Substituenteffekter – hvorfor er det slik. 2
Substituenteffekter – hvorfor er det slik? 2. Resonanseffekter med deaktiverende grupper Så: meta: Meta gir de minst ugunstige resonansformene – husk at elektrofil aromatisk substitusjon går tregt med elektrontiltrekkende grupper 12/28/2018

24 Substituenteffekter – hvorfor er det slik. 2
Substituenteffekter – hvorfor er det slik? 2. Resonanseffekter med aktiverende grupper 12/28/2018

25 Substituenteffekter – hvorfor er det slik. 2
Substituenteffekter – hvorfor er det slik? 2. Resonanseffekter med aktiverende grupper Først: orto: Resonansformer 12/28/2018

26 Substituenteffekter – hvorfor er det slik. 2
Substituenteffekter – hvorfor er det slik? 2. Resonanseffekter med aktiverende grupper Så: para: Resonansformer 12/28/2018

27 Substituenteffekter – hvorfor er det slik. 2
Substituenteffekter – hvorfor er det slik? 2. Resonanseffekter med aktiverende grupper Så: meta: 12/28/2018

28 Substituenteffekter – hvorfor er det slik. 2
Substituenteffekter – hvorfor er det slik? 2. Halogenene – deaktiverende men orto/paradirigerende Halogenene er svakt deaktiverende (elektrontiltrekkende), så reaksjonen går litt tregere Men hvorfor dirigerer de orto/para som de aktiverende gruppene?? Fordi de har et ledig elektronpar som de ”deler med ringen”, akkurat som aminene 12/28/2018

29 Substituenteffekter – hvorfor er det slik. 2
Substituenteffekter – hvorfor er det slik? 2. Resonanseffekter - oppsummering Full eller delvis (+) Ladning på substituenten På bensenringen Minst ett ledig elektronpar på substituenten på bensenringen Alkyl eller aryl Meta-dirigerende Orto/para-dirigerende Eksempler: deaktiverende aktiverende 12/28/2018

30 Litt om bensyliske forbindelser
12/28/2018

31 Litt om beskyttelsesgrupper
12/28/2018

32 Litt mer om beskyttelsesgrupper Peptidsyntese
12/28/2018

33 Litt mer om beskyttelsesgrupper Peptidsyntese
12/28/2018