Aromatische substitutie HOOFDSTUK XVI: Aromatische substitutie Vermelden dat meeste niet in handboek staat !!!! Exacte waarden niet zo belangrijk, wel grote klassen en vooral onderlinge relaties ! Mc Murry: pagina 528-569

Deel 1: Elektrofiele aromatische substitutie Zie hoger: elektrofiele additie aan alkenen

aromatische substitutie De 5 types aromatische substitutie

niet-aromatisch carbokation XVI.1 Bromering van aromatische ringen (Mc Murry: p 529-532) FeBr3 niet-aromatisch carbokation broom een zwak elektrofiel Gepolariseerd broom een sterk elektrofiel

XVI.2 Andere aromatische substituties (Mc Murry: p 532-539) Aromatische chlorering en iodering (Mc Murry: p 532) Diazepam kalmeringsmiddel I2 zelf is niet reactief genoeg. Daarom wordt CuCl2 toegevoegd dat het I2 oxideert naar het sterke elektrofiel I+.

Aromatische nitrering (Mc Murry: p 533)

elektrofiele aromatische nitrering reductie Nitrering van een aromatische ring is een belangrijke reactie aangezien het nitro-gesubstitueerde produkt gereduceerd kan worden naar een arylamine. Het plaatsen van een aminogroep op aromatische ringen via de twee-staps nitrering / reductie sequentie is een sleutelstap in de industriële bereiding van verven en van vele farmaceutische produkten.

Aromatische sulfonering (Mc Murry: p 534) Reversibele reactie !!!

één van de eerste bruikbare antibiotica Afhankelijk van de reactiecondities kan de sulfoneringsreactie in voorwaartse of terugwaartse zin plaatsgrijpen: * In sterk zuur grijpt sulfonering plaats. * In heet verdund zuur grijpt desulfonering plaats. Aromatische sulfonzuren zijn waardevolle intermediairen in de bereiding van vele verven en farmaceutica. bv. Sulfa drugs: gebruikt voor de behandeling van meningitis en urineweg- ontstekingen worden commercieel bereid via een proces dat steunt op een aromatische sulfonering als sleutelstap. Sulfanilamide één van de eerste bruikbare antibiotica

XVI.3 Friedel-Craft alkylering van aromatische ringen (Mc Murry: p 535-538)

Enkel alkylhaliden kunnen gebruikt worden: Eerste beperking Enkel alkylhaliden kunnen gebruikt worden: * alkylfluoriden, -chloriden, -bromiden en –iodiden reageren goed * arylhaliden en vinylhaliden reageren niet Niet reactief ! Tweede beperking

Derde beperking Vierde beperking Gevaar voor overalkylering: Na de introductie van de eerste alkylgroep, is een volgende substitutie bevoordeligd (zie verder), het is moeilijk te reactie te stoppen na de eerste substitutie. grote overmaat benzeen om mengsels te vermijden !! Vierde beperking Gevaar voor omleggingen: vooral bij gebruik van primaire alkylhalogeniden

XVI.4 Friedel-Craft acylering van aromatische ringen (Mc Murry: p 538-539) Produkt minder reactief dan niet-geacyleerd startmateriaal: geen gevaar voor overalkylatie

Relatieve snelheid van nitrering XVI.5 Substituent effecten in gesubstitueerde aromatische ringen (Mc Murry: p 539-543) Een substituent beïnvloedt de reactiviteit van de aromatische ring Relatieve snelheid van nitrering 1000 1 0.033 6 x 10-8 Een substituent beïnvloedt de oriëntatie van de reactie Ortho- en pararichtende activators Ortho- en pararichtende deactivators metarichtende deactivators

Veroorzaakt door een combinatie van inductieve en resonantie- (of mesomere) effecten

Inductieve effecten Het geven of wegtrekken van elektronendensiteit doorheen een s-binding ten gevolge van elektronegativiteit en de polariteit van bindingen in functionele groepen. elektronenzuigers X = F, Cl, Br, I elektronenduwers Alkylgroepen =inductieve elektrondonors

Resonantie of mesomere effecten Het geven of wegtrekken van elektronendensiteit doorheen een p-binding ten gevolge van de overlap van een p-orbitaal op de substituent met een p-orbitaal van de aromatische ring. Elektronenzuigers: effect grootst op ortho en para plaats idem voor

Elektronenduwers: effect grootst op ortho en para plaats Elektronenduwende substituenten hebben een vrij elektronenpaar dat kan gedelokaliseerd worden naar de ring. Inductieve en mesomere effecten werken niet noodzakelijk in dezelfde richting

XVI.6 Een verklaring voor substituent effecten (Mc Murry: p 543-548) Activering en desactivering van aromatische ringen Y is een elektrondonor: carbokation meer gestabiliseerd ring meer reactief Y is een elektronacceptor: carbokation minder gestabiliseerd ring minder reactief reactiviteit

Ortho- en pararichtende activators: alkylgroepen

Ortho- en pararichtende activators: OH en NH2

Ortho- en pararichtende desactivators: halogenen

metarichtende desactivators Samenvatting: zie tabel 16.2 p 616

Deel 2: Nucleofiele aromatische substitutie XVI.7 Nucleofiele aromatische substitutie via additie-eliminatie (Mc Murry: p 551-553)

Additie – eliminatie mechanisme Enkel ortho- en para isomeren ondergaan reactie !

XVI.8 Benzyn: nucleofiele aromatische substitutie via eliminatie-additie (Mc Murry: p 553-555) chloorbenzeen phenol Mechanisme: via benzyn intermediair

XVI.9 Synthese van di- en trigesubstitueerde benzenen (Mc Murry: p 559-564) Stel een synthese voor van 4-chloro-1-nitro-2-propylbenzeen uitgaande van benzeen