Presentatie over: ""— Transcript van de presentatie:

110 p-elektronsystemen en aromaticiteit
HOOFDSTUK V: p-elektronsystemen en aromaticiteit Mc Murry: pagina pagina pagina

111 V.1 Inleiding (Mc Murry: p 169-171)
Alkenen bevatten een C=C dubbele binding bevatten. Deze binding: reactiever niettegenstaande sterker Reactiviteit: p-elektronen in de binding, p-systeem kan zich over verschillende bindingen uitstrekken. Alkenen in de natuur: * etheen: planthormoon dat het rijpen van fruit induceert * b-caroteen: oranje pigment verantwoordelijk voor de kleur van wortels, bron van vitamine E biedt mogelijk bescherming tegen kanker

112 V.2 Berekenen van het aantal onverzadigdheden (Mc Murry: p 171-173)
Algemeen: iedere ring of dubbele binding verlies van 2H in de formule CnH2n+2 Berekenen van het aantal onverzadigdheden uit de brutoformule Ethaan: C2H6  CnH2n+2  verzadigd Etheen: C2H4  CnH2n  onverzadigd Regels: vervang X door H en vergelijk met de verzadigde formule bv.: C4H6Br2 = C4H8  1 onverzadigdheid verwaarloos O bv. C5H8O = C5H8  2 onverzadigdheden verminder het aantal waterstoffen met het aantal N bv. C5H9N = C5H8  2 onverzadigdheden

113 V.3 Naamgeving van alkenen (Mc Murry: p 173-175)
NB: een aantal veel voorkomende en door IUPAC aanvaarde gebruiksnamen H2C= : methyleen; H2C=CH- : een vinylgroep; H2C=CH-CH2- : een allylgroep etheen = ethyleen propeen = propyleen 2-methyl-1,3-butadieen = isopreen 2-methylpropeen = isobutyleen

114 Benoemd als een penteen niet als een hexeen
2-ethyl-1-penteen 2-methyl-1,3-butadieen 1-methylcyclohexeen 1,4-cyclohexadieen 1,5-dimethylcyclopenteen

115 V.4 Elektronische structuur van alkenen, het 2-center p-systeem: etheen
(Mc Murry: p ) C-C: 347 kJ/mol C=C: 610 kJ/mol p-aandeel = 263 kJ/mol

116

117

118 V.5 Cis-trans isomerie in alkenen (Mc Murry: p 176-177)

119

120 (E)-1-Bromo-2-isopropyl-
V.6 De E, Z-nomenclatuur (Mc Murry: p ) Vermelden: regels voor toekennen prioriteiten volgens Cahn-Ingold-Prelog (E)-1-Bromo-2-isopropyl- 1,3-butadieen (Z)-2-Hydroxymethyl- 2-buteenzuur

121 V.7 De stabiliteit van alkenen (Mc Murry: p 181-184)

122 Reactie energiediagram voor de hydrogenatie van cis-en trans-2-buteen

123 

124 Meer gesubstitueerde alkenen geven minder warmte vrij bij hydrogenatie dan minder gesubstitueerde want ze bevatten minder energie van bij het begin.

125 het rode pigment in tomaten
V.8 Het 4-center p-systeem: 1,3-butadieen (Mc Murry: p ) 1,3-butadieen, geconjugeerd 1,4-pentadieen, niet geconjugeerd Lycopeen: het rode pigment in tomaten

126 Geconjugeerde dienen zijn meer stabiel dan niet-geconjugeerde dienen:
* hydrogenatiewarmte voor 1-buteen: DH°hydrog = -126 kJ/mol * uit waarden voor partiële hydrogenatie van bijvoorbeeld 1,3-butadieen tot 1-buteen blijkt deze extra stabiliteit: H2C=CHCH2CH=CH (-126) = expected 1,4-pentadieen observed Verschil = -1 H2C=CHCH=CH (-126) = -252 expected 1,3-butadieen observed Verschil = -16

127 I Waarom zijn geconjugeerde dienen meer stabiel ?
V.9 Moleculaire orbitaalvoorstelling van 1,3-butadieen (Mc Murry: p ) Waarom zijn geconjugeerde dienen meer stabiel ? I Binding gevormd door overlap van sp2- en sp3-orbitalen Binding gevormd door overlap van sp2- en sp2-orbitalen

128 II  Knoopvlak (Eng = node)
in elk hoger gelegen orbitaal één knoopvlak meer

129 niet geconjugeerd dieen
Partieel dubbel-bindingskarakter 1,3-butadieen geconjugeerd dieen 1,4-pentadieen niet geconjugeerd dieen Enkele koolstof-koolstof bindingslengten CH3 – CH pm CH2 = CH pm CH2 = CH – CH = CH pm CH2 = CH – CH = CH pm

130 Deel 2: Cyclische p-elektronsystemen: aromaticiteit
Estron morfine Diazepam (valium)

131 Fractionele destillatie van koolteer levert onder andere:
Phenantrene (mp 101°C)

132 Een aantal gebruiksnamen
V.11 Naamgeving van aromaten (Mc Murry: p ) Een aantal gebruiksnamen Benzaldehyde Tolueen Fenol Benzoëzuur Benzonitril Aniline Ortho-xyleen Acetofenon Cumeen Styreen

133 Een fenylgroep Een benzylgroep 2-fenylheptaan ortho-dichlorobenzeen meta-xyleen para-chlorobenzaldehyde

134 V.12 Structuur en stabiliteit van benzeen (Mc Murry: p 502-504)
Resonantie- energie

135 139 pm, gemiddeld tussen een
enkele (154 pm) en een dubbele binding (133 pm)

136 V.13 Moleculaire orbitaalvoorstelling van benzeen
aromatisch systeem

137 Hückel regel: aantal elektronen = 4n + 2
V.14 Aromaticiteit en de 4n + 2 regel van Hückel (Mc Murry: p , p ) Benzeen: stabiele aromatische verbinding Cyclobutadieen: zeer onstabiel Beide : * vlak * kortgesloten p-systeem Teruggrijpen naar vorige slide voor uitleg opvulling orbitalen Verschil ???? Hückel regel: aantal elektronen = 4n + 2

138 Vlak, kortgesloten p-systeem
4 p MO’s van cyclobutadieen p1 p3 p2 p4 Vlak, kortgesloten p-systeem 4n p-elektronen anti-aromatisch !!

139 Drie voorwaarden voor aromaticiteit : * vlakke molecule
Cyclooctatetraeen 8 p-elektronen, niet-aromatisch Drie voorwaarden voor aromaticiteit : * vlakke molecule * kortgesloten p-systeem * 4n + 2 elektronen

140 Waarom 4n + 2 elektronen ?

141 V.15 Aromatische ionen Anti-aromatisch, onstabiel ! aromatisch

142

143

144

145

146 V.16 Heterocyclische Aromaten (Mc Murry: p 510-512)
Pyridine

147 Pyrrool