Seminar zum Organisch-Chemischen Praktikum für Lehramtsstudierende Wintersemester 2015/2016. Aromatische Substitution. Dr. Florian Achrainer AK Zipse

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1 Seminar zum rganisch-chemischen Praktikum für Lehramtsstudierende Wintersemester 2015/2016 Aromatische Substitution Sicherheitsbelehrung: egeln für das Arbeiten im Labor Dr. Florian Achrainer AK Zipse März 2016

2 C 6 6, Destillat aus Steinkohleteer mit aromatischem Geruch Struktur? 154 pm 139 pm 133 pm Keine spontane eaktion mit Br 2 hyd (kj mol -1 ) August Kekulé Vierbindiger Kohlenstoff, Einführung von Strukturformeln, Struktur von Benzol (1865) kj mol -1 "1,3,5-Cyclohexatrien" kj mol kj mol -1

3 aromatisch antiaromatisch nichtaromatisch ückel-egel ingverbindungen, deren Gerüstatome sich durch sp 2 -ybridisierung beschreiben lassen, insgesamt 4n+2 p-elektronen beitragen, sowie planar und konjugiert angeordnet sind.

4 Frost-Musulin-Diagramme C * C C C C C C C C C

5 Gruppe C Aromatische Substitution Pyridin + 3 / 2 S 4

6 2 2 + Et, reflux 2 2 2,4-Dinitrochlorbenzol Pyridin -(2,4-Dinitrophenyl)pyridiniumchlorid 2 Alle eagenzien werden solange refluxiert bis die Zugabe von 2 keine Fällung mehr bewirkt. Das Lösemittel wird am otationsverdampfer entfernt Die Kristalle werden mit Ether gewaschen Umkristallisation aus Et unter Zugabe von wenig Aktivkohle Trocknen über range-gel Umkristallisieren aus Et mit Aktivkohle Pumpe

7 2 + Et, reflux ,4-Dinitrochlorbenzol Pyridin -(2,4-Dinitrophenyl)pyridiniumchlorid ucleophile Aromatische Substitution S Ar ur bei stark desaktivierenden Aromaten Abgangsgruppe muss vorhanden sein

8 Sanger-Peptidsequenzierung Peptid Peptid 2 F 2 Peptid F F 2,4-Dinitrofluorbenzol 2 Peptid-ligomere + 2 ydrolyse im Sauren od. enzymatisch obelpreis für Chemie 1958 und Unterschiedliche Chromatographie-etentionszeiten in Abhängigkeit von der Aminosäure Insulin

9 Exkurs: Edman-Abbau Peptid S C Peptid 2 1 S Phenylisothiocyanat CF 3 S S S Thiazolidinon Peptid 2 2 Keine vollständige ydrolyse des Polypeptids S arnstoff Unterschiedliche etentionszeiten S S Luciferin C ATP Luciferase S S S S * + C 2

10 Gruppe C Aromatische Substitution Pyridin + 3 / 2 S 4

11 2 S 4 (konz.) 3 (rauchend) 0-10 C 2 Benzaldehyd 3-itrobenzaldehyd Betriebsanweisung für 3 (rauch.) beachten! 3 Pumpe itriersäure unter Eiskühlung herstellen (< 10 C). Unter ühren wird Benzaldehyd zugetropft. Die Innentemperatur soll dabei bei etwa 20 C bleiben. Eisbad entfernen und über acht bei T rühren lassen Auf 150 g Eis giesen und ohprodukt absaugen. Eisbad (< 10 C) 2 S 4 Trocknen über range-gel Umkristallisieren aus Wasser (< 50 C) ohprodukt in MTBE lösen mit 5% ac 3 -Lösung waschen rg. Phase trocknen über a 2 S 4

12 eaktionen von aromatischen Verbindungen Elektrophile aromatische Substitution S E Ar + E E E + -Komplex itrierung, Sulfonierung, alogenierung, Friedel-Crafts-Alkylierung/Acylierung uvm.

13 Elektrophile aromatische Substitution + E E E E E + -Komplex I -Komplex -Komplex II

14 itrierung und Sulfonierung Anilin Paracetamol 2 S 4 2 itronium-ion

15 itrierung und Sulfonierung Anilin Paracetamol 2 S 4 2 itronium-ion S 4 S via S und S S Sildenafil

16 itrierung und Sulfonierung Anilin Paracetamol 2 S 4 2 itronium-ion S 4 S via S und S S Sildenafil

17 Zweitsubstitution X + E X para ortho meta 1) Induktiver Effekt (+I/-I) über s-bindungen 2) Mesomerer Effekt (+M/-M) über das p-system 3) Sterische Effekte bei der Substitution Stark aktivierend Stark desaktivierend - 2, - 2, -, -, , -CF 3, -C 2, C, -C, - C Schwach aktivierend -Alkyl, -Phenyl -F, -, -Br, -I Schwach desaktivierend ot = meta-dirigierend, schwarz = ortho- und para-dirigierend.

18 alogenierung Br X Br 2 FeBr 3, Br 2 od. Al 3, 2 Br/ + Br Br FeBr 3 - Br Br + Br + FeBr 3 FeBr 4 C 3 Br + C 3 C 3 Br 2, FeBr 3 Br 2, h oder T elektrophil radikalisch Br KKK (Kern, Katalysator, Kälte) SSS (Sonne, Siedehitze, Seitenkette) Br via

19 Friedel-Crafts-eaktion (Alkylierung von Aromaten) + - [Al 3 ] + Lewis-Säuren = AlBr 3, Al 3, Fe 3, Sb 5, BF 3 Br FeBr 3 Br FeBr 3 FeBr 4 + Br + Fe 3

20 Friedel-Crafts-Acylierung (Synthese von aromatischen Ketonen) eq. Al / 2 + Al 3 ist hier eagenz!!! Al 3 Al 3 + Al 3 Al 3 C C Al 4 Acylium-Ion C Al 4 Al 4 3 Al Al() Monofunktionalisierung!!!

21 Zusammenfassung Et, reflux / 2 S E E E S E Ar (itrierung, Sulfonierung, + alogenierung, Friedel-Crafts-kt.) -Komplex LG + u LG u ( 2 )x ( 2 )x Stark aktivierend Meisenheimer-Komplex Stark desaktivierend - 2, - 2, -, -, , -CF 3, -C 2, C, - C, -C Schwach aktivierend -Alkyl, -Phenyl -F, -, -Br, -I Schwach desaktivierend ot = meta-dirigierend, schwarz = ortho-und para-dirigierend. u ( 2 )x + LG S Ar (Addition-Eliminierungs- Mechanismus) ückel-egel zyklisch planar konjugiertes π-system 4n+2 π-elektronen

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