У чому особливість будови ароматичних структур? Ароматичні вуглеводні (арени): класифікація, номенклатура та ізомерія, фізичні властивості

Ароматичні вуглеводні- сполуки вуглецю та водню, в молекулі яких є бензольне кільце. Найважливішими представниками ароматичних вуглеводнів є бензол та його гомологи - продукти заміщення одного чи більше атомів водню в молекулі бензолу на вуглеводневі залишки.

Будова молекули бензолу

Перша ароматична сполука - бензол - була відкрита в 1825 р. М. Фарадеєм. Була встановлена ​​його молекулярна формула C 6 H 6. Якщо порівняти його склад із складом граничного вуглеводню, що містить таку ж кількість атомів вуглецю, - гексаном (C 6 H 14), можна помітити, що бензол містить на вісім атомів водню менше. Як відомо, до зменшення кількості атомів водню в молекулі вуглеводню призводить поява кратних зв'язків та циклів. У 1865 р. Ф. Кекуле запропонував його структурну формулу як циклогексантрієну-1,3,5.

Таким чином, молекула, що відповідає формулі Кекуле, містить подвійні зв'язки, отже, бензол повинен мати ненасичений характер, тобто легко вступати в реакції приєднання: гідрування, бромування, гідратації тощо.

Однак дані численних експериментів показали, що бензол вступає в реакції приєднання лише у жорстких умовах(при високих температурах та освітленні), стійкий до окиснення. Найбільш характерними для нього є реакції заміщенняОтже, бензол за характером ближче до граничних вуглеводнів.

Намагаючись пояснити ці невідповідності, багато вчених пропонували різні варіанти структури бензолу. Остаточно будову молекули бензолу було підтверджено реакцією його утворення з ацетилену. Насправді вуглець-вуглецеві зв'язки в бензолі рівноцінні, та їх властивості не схожі на властивості ні одинарних, ні подвійних зв'язків.

В даний час бензол позначають або формулою Кекуле, або шестикутником, в якому зображують коло.

Тож у чому особливість структури бензолу?

З даних досліджень і розрахунків зроблено висновок у тому, що це шість вуглецевих атомів перебувають у стані sр 2 -гібридизації і лежать у одній площині. Негібридизовані р-орбіталі атомів вуглецю, що становлять подвійні зв'язки (формула Кекуле), перпендикулярні площині кільця та паралельні один одному.

Вони перекриваються між собою, утворюючи єдину π-систему. Таким чином, система подвійних зв'язків, що чергуються, зображених у формулі Кекуле, є циклічною системою сполучених, що перекриваються між собою π-зв'язків. Ця система є дві тороїдальні (схожі на бублик) області електронної щільності, що лежать по обидва боки бензольного кільця. Так, зображати бензол у вигляді правильного шестикутника з колом у центрі (π-система) більш логічно, ніж у вигляді циклогексантрієну-1,3,5.

Американський вчений Л. Полінг запропонував представляти бензол у вигляді двох граничних структур, що відрізняються розподілом електронної щільності і постійно переходять одна в одну:

Дані вимірів довжин зв'язків підтверджують це припущення. З'ясовано, що зв'язки С-С у бензолі мають однакову довжину (0,139 нм). Вони трохи коротші за одинарні С-З зв'язки (0,154 нм) і довші за подвійні (0,132 нм).

Існують також сполуки, молекули яких містять кілька циклічних структур, наприклад:

Ізомерія та номенклатура ароматичних вуглеводнів

Для гомологів бензолухарактерна ізомерія становища кількох заступників. Найпростіший гомолог бензолу - толуол(метилбензол) – не має таких ізомерів; наступний гомолог представлений у вигляді чотирьох ізомерів:

Основою назви ароматичного вуглеводню з невеликими замісниками є слово бензол. Атоми в ароматичному кільці нумерують, починаючи від старшого заступника до молодшого:

Якщо заступники однакові, то нумерацію проводять найкоротшим шляхом: наприклад, речовина:

називається 1,3-диметилбензол, а не 1,5-диметилбензол.

За старою номенклатурою положення 2 і 6 називають ортоположеннями, 4 - пара-, 3 і 5 - метаположеннями.

Фізичні властивості ароматичних вуглеводнів

Бензол та його найпростіші гомологи у звичайних умовах - дуже токсичні рідиниіз характерним неприємним запахом. Вони погано розчиняються у воді, але добре – в органічних розчинниках.

Хімічні властивості ароматичних вуглеводнів

Реакція заміщення.Ароматичні вуглеводні вступають у реакції заміщення.

1. Бромування.При реакції з бромом у присутності каталізатора, броміду заліза (III) один з атомів водню в бензольному кільці може заміщатися на атом брому:

2. Нітрування бензолу та його гомологів. При взаємодії ароматичного вуглеводню з азотною кислотою у присутності сірчаної (суміш сірчаної та азотної кислот називають нітруючою сумішшю) відбувається заміщення атома водню на нітрогрупу - NO 2:

Відновленням нітробензолу отримують анілін- речовина, яка застосовується для отримання анілінових барвників:

Ця реакція має ім'я російського хіміка Зініна.

Реакція приєднання.Ароматичні сполуки можуть вступати і реакції приєднання до бензольному кільцю. При цьому утворюються циклогексан та його похідні.

1. Гідрування.Каталітичне гідрування бензолу протікає при вищій температурі, ніж гідрування алкенів:

2. Хлорування.Реакція йде при освітленні ультрафіолетовим світлом і є вільнорадикальною:

Хімічні властивості ароматичних вуглеводнів - конспект

Гомологи бензолу

Склад їх молекул відповідає формулі CnH2n-6. Найближчі гомологи бензолу:

Усі наступні за толуолом гомологи бензолу мають ізомери. Ізомерія може бути пов'язана як з числом та будовою заступника (1, 2), так і з положенням заступника в бензольному кільці (2, 3, 4). З'єднання загальної формули C 8 H 10 :

За старою номенклатурою, що вживається для вказівки щодо відносного розташування двох однакових або різних заступників у бензольному кільці, використовують приставки орто-(скорочено про-) - заступники розташовані у сусідніх атомів вуглецю, мета-(м-) - через один атом вуглецю та пара-(п-) – заступники один проти одного.

Перші члени гомологічного ряду бензолу – рідини зі специфічним запахом. Вони легші за воду. Є хорошими розчинниками. Гомологи бензолу вступають у реакції заміщення:

бромування:

нітрування:

Толуол окислюється перманганатом при нагріванні:

Довідковий матеріал для проходження тестування:

таблиця Менделєєва

Таблиця розчинності

Детальна програма лекцій та
коментарі до другої частини курсу

Детальна програма лекцій та коментарі до другої частини загального курсу лекцій з органічної хімії (ППЛ) заснована на Програмі загального курсу органічної хімії, розробленої на кафедрі органічної хімії хімічного факультету МДУ. ППЛ розкривають наповнення другої частини загального курсу лекцій фактичним матеріалом з теорії та практики органічної хімії. ППЛ призначена в першу чергу для студентів 3 курсу, які бажають добре і досить швидко підготуватися до іспитів та колоквіумів та зрозуміти, який обсяг знань повинен мати студент для отримання відмінної оцінки на іспиті. ППЛ підготовлені таким чином, що обов'язковий матеріал програми надрукований нормальним шрифтом, факультативний матеріал – курсивом, хоча слід визнати, що такий поділ іноді досить умовний.

Однією з цілей цього посібника є допомога студентам правильно та акуратно скласти конспект лекції, структурувати матеріал, зробити правильні акценти у записі, відокремити обов'язковий матеріал від другорядного за самостійної роботи з конспектом чи підручником. Необхідно відзначити, що незважаючи на широке поширення сучасних методів навчання та доступність різноманітного навчального матеріалу в підручниках та в Інтернеті, лише самостійна завзята, якщо не сказати важка робота з конспектування (лекцій, підручників, інших матеріалів), робота на семінарах, самостійне написання найважливіших рівнянь і механізмів, і самостійне вирішення синтетичних завдань здатне призвести до успіху у вивченні органічної хімії (та інших предметів). Автори вважають, що прослуховування курсу лекцій створює основу для вивчення органічної хімії та охоплює всі теми, що виносяться на іспит. Однак, прослухані лекції, так само як і прочитані підручники залишаються пасивним знанням доти, доки не відбудеться закріплення матеріалу на семінарах, колоквіумах, при написанні тестів, контрольних робіт та аналізі помилок. У ППЛ відсутні рівняння хімічних реакцій та механізми найважливіших процесів. Цей матеріал доступний на лекціях та з підручників. Кожен студент повинен здобувати якісь знання самостійно: написати найважливіші реакції, механізми та краще не один раз (самостійна робота з конспектом лекцій, з підручником, колоквіум). Тільки те, що здобувається шляхом самостійної копіткої роботи, запам'ятовується надовго і стає активним знанням. Те, що легко дістається – легко губиться або забувається, причому це справедливо не лише стосовно курсу органічної хімії.

Крім матеріалів програмного характеру, дана розробка містить низку допоміжних матеріалів, які демонструвалися на лекціях і які необхідні, на думку авторів, для кращого розуміння органічної хімії. Ці допоміжні матеріали (цифри, таблиці та інших.), навіть якщо вони надруковані нормальним шрифтом найчастіше призначені буквального запам'ятовування, але необхідні оцінки тенденцій зміни властивостей чи реакційної здатності органічних сполук. Оскільки демонстровані на лекціях допоміжні матеріали, цифри, таблиці буває важко повністю та якісно записати в конспект, розміщення цих матеріалів у даній розробці має на меті допомогти слухачам курсу заповнити прогалини в записах та конспектах, а на лекції зосередитися не на стенографуванні цифр та таблиць, а на сприйнятті та розумінні матеріалу, що обговорюється лектором.

АРОМАТИЧНІСТЬ.

1. Аліфатичні (від грец. αλιφατικό- олія, жир) та ароматичні (αρωματικόσ- пахощі) сполуки (ХIХ століття).

2. Відкриття бензолу (Фарадей, 1825). Будова бензолу (Кекуле, 1865). про-, м-, п-ізомери, орто-ксилол.

3. Інші формули, запропоновані для бензолу (Ладенбург, "Дьюар", Тіле та ін.). Ізомери бензолу (призман, біциклогекс-2,5-дієн, бенвален, фульвен).

4. Метод молекулярних орбіталей Хюккеля. Незалежний розгляд σ- та π- зв'язків (тобто утворених sp 2 і р-орбіталями). Молекулярні орбіталі бензолу (три орбіталі пов'язують: одна орбіталь не має вузлів, дві орбіталі мають по одній вузловій площині, всі вони зайняті, на них всього 6 електронів; три орбіталі розпушують. Дві з них мають 2 вузлові площини, найвища по енергії орбіталь, що розпушує має три вузлові площини, орбіталі, що розпушують, не зайняті.

Поняття про коло Фроста для бензолу, циклобутадієну та циклооктатетраєну.

Правило Хюккеля. Плоскі, моноциклічні, сполученівуглеводні будуть ароматичними, якщо цикл містить (4n+2) π – електронів.

Антиароматичні сполуки. Неароматичні сполуки. Циклооктатетраєн.

5. Опис бензолу методом "валентних схем", теорія резонансу (Полінг), мезомерія, використання граничних структур.

6. Анулени. Метаноанулени. Ароматичні іони. Конденсовані вуглеводні. Гетероцикли.

Кілька коментарів щодо стабільності ануленів.

-анульований -не плоский, може бути ароматичним.

1,6-метано-- анулен- Плоский, (крім містка, зрозуміло!), Він ароматичний.

Анулен - неароматичний полієн, стабільний нижче -70 про С.

-Ануленине плоскі цикли, якщо немає 2-х містків. Отже – не ароматичні.

Анулени - звичайні полієни.

-анульований- Плоский, ароматичний. Знати особливість його ПМР спектра!

7. Детальний розглядКРИТЕРІЇВ АРОМАТИЧНОСТІ.

Критерії ароматичності – квантовомеханічний – кількість p-електронів 4n+2(Правило Хюккеля), див. Коментарі нижче. Енергетичний (підвищення термодинамічної стійкості за рахунок ділокалізації електронів, так звана енергія делокалізації – ЕД). ЕД у бензолі: (6a +8β) – (6a +6β) (для циклогексатрієну) = 2β = 36 ккал/моль або 1,56 еВ – це ЕЕР (емпірична енергія резонансу). Є ще кілька способів розрахунку енергії резонансу: вертикальна енергія резонансу (вона ж ЕД за Хюккелем, вимірюють в одиницях інтеграла β, для бензолу вона дорівнює 0,333), ще буває (на 5++) ЕРД (тобто. енергія резонансу Дьюара, на 1 електрон, 0,145 еВ для бензолу), ще буває (на 5+++) ЕР по Гессу-Шааду, для бензолу: 0,065 еВ, то ж, як і ЕДНОЕ в підручнику Реутов, Курц, Бутін. Ще буває (на 5++++) ПЕР (топологічна ЕР). Ще "є багато на світі, друже Гораціо, що і не снилося нашим мудрецям" (В. Шекспір). Енергетичний критерій з усіх найнезручніший і незрозумілий. Величини енергій для цього критерію завжди беруть розрахункові, тому що, як правило, неможливо підібрати відповідну неароматичну молекулу для порівняння. Слід, тому, спокійно ставитися до того, що є безліч різних оцінок енергії делокализации навіть класичних ароматичних молекул, а складніших систем ці величини взагалі відсутні. Ніколи не можна порівнювати різні ароматичні системи за величиною енергій делекалізації – не можна зробити висновок, що молекула А ароматніша за молекулу В, тому що енергія декалізації більша. Структурний – дуже важливий, а то й найважливіший, критерій, оскільки має теоретичну, а експериментальну природу. Специфіка геометрії молекул ароматичних сполук полягає у тенденції до копланарному розташуванню атомів та вирівнюванню довжин зв'язків. У бензолу вирівнювання довжин зв'язків ідеально - всі шість зв'язків С-С однакові по довжині. У складніших молекул вирівнювання не ідеально, але значно. Як критерій беруть міру відносного відхилення довжин пов'язаних зв'язків від середнього значення. Чим ближче до нуля, тим краще. Цю величину можна проаналізувати завжди, якщо є структурна інформація (експериментальна або з високоякісного квантовохімічного розрахунку). Тенденція до копланарності обумовлюється вигідністю колінеарності осей атомних. р-орбіталей їхнього ефективного перекриття. Постає питання: яке відхилення від площинного розташування допустиме без втрати ароматичності? Приклади спотворення площини в ароматичних молекулах наведено на лекції, їх також можна знайти в спеціальній літературі (див. нижче стор. 20). Магнітний (Наявність кільцевого струму - діатропна система, вплив на хімічні зрушення протонів зовні і всередині кільця, приклади - бензол і -аннулен). Найзручніший і найдоступніший критерій, тому що для його оцінки достатньо спектру 1 H ЯМР. Для точного визначення застосовують теоретичні розрахунки хімічних зрушень. Що таке діатропність? Хімічний – схильність до реакцій заміщення, а чи не приєднання. Найбільш наочний критерій, що ясно розрізняє хімію ароматичних сполук від хімії полієнів. Але він працює далеко не завжди. В іонних системах (наприклад, циклопентадієніл-аніон або тропілій-катіон) заміщення спостерігати неможливо. Реакції заміщення іноді проходять і на неароматичних системах, а ароматичні завжди певною мірою здатні до реакцій приєднання. Тому хімічний критерій більш правильно назвати Ознакою ароматичності.

8. ПОНЯТТЯ АРОМАТИЧНОСТІ. ОЗНАКИ І КРИТЕРІЇ АРОМАТИЧНОСТІ. - Коментарі

Ароматичність – поняття, що характеризує сукупність особливих структурних, енергетичних і магнітних властивостей, і навіть особливостей реакційної спроможності циклічних структур із системою сполучених зв'язків.

Хоча ароматичність – одна з найважливіших та найбільш плідних концепцій хімії (не лише органічної), - немає загальноприйнятого короткого визначення цього поняття. Ароматичність розуміється через сукупність особливих ознак (критеріїв), властивих ряду циклічних сполучених молекул тією чи іншою мірою. Частина цих критеріїв має експериментальну, що спостерігається природу, але інша частина ґрунтується на квантовій теорії будови молекул. Ароматичність має квантову природу. Неможливо пояснити ароматичність із позицій класичної структурної теорії та теорії резонансу.

Не слідплутати ароматичність з ділокалізацією та поєднанням. У молекулах полієнів (1,3-бутадієну, 1,3,5-гексатрієну і т.п.) проявляється явно виражена тенденція до ділалізації електронів (див. 1-й семестр, хімія дієнів) та утворення єдиної сполученої електронної структури, що проявляється у спектрах (насамперед, електронних спектрах поглинання), певній зміні довжин і порядків зв'язків, енергетичної стабілізації, особливих хімічних властивостях (електрофільне 1,4-приєднання у разі дієнів тощо). Делокалізація та сполучення – необхідні, але не достатні умови ароматичності. Можна дати визначення ароматичності як властивості, при якому сполучене кільце ненасичених зв'язків виявляє більшу стабільність, ніж ту, на яку можна було б очікувати тільки при одному поєднанні. Однак цим визначенням не можна користуватися, не маючи експериментальних чи розрахункових даних щодо стабільності циклічної сполученої молекули.

Для того, щоб молекула могла бути ароматичною, вона повинна містити хоча б один цикл, коженз атомів якого має придатну для утворення ароматичну систему р-орбіталлю. Ароматичним у сенсі цього терміну вважається (у разі виконання критеріїв, перелічених нижче) саме цей цикл (кільце, система кілець).

У цьому циклі має бути 4n+2 (тобто 2, 6, 10, 14, 18, 22 тощо) електронів.

Це називається правилом чи критерієм ароматичності Хюккеля. Джерело цього правила - сильно спрощені квантовохімічні розрахунки ідеалізованих циклічних полієнів, вироблені на зорі розвитку квантової хімії. Подальші дослідження показали, що в основі своїй це просте правило дає вірні прогнози ароматичності навіть для дуже складних реальних систем.

Правилом, проте, потрібно правильно користуватися, інакше прогноз може бути невірним. Загальні рекомендації наведено далі.

Молекула, що містить хоча б один ароматичний цикл має правоназиватися ароматичною, але цим узагальненням не варто зловживати. Так, очевидно, що стирол містить бензольне кільце, отже може називатися ароматичною молекулою. Але нас у стиролі може цікавити і етиленовий подвійний зв'язок, що ніякого прямого відношення до ароматичності не має. З цього погляду стирол – типовий олефін із сполученим подвійним зв'язком.

Ніколи не забувайте, що хімія є наукою експериментальною, і ніякі теоретичні міркування не замінюють і не підмінюють знання реальних властивостей речовин. Теоретичні концепції, навіть такі важливі, як ароматичність, лише допомагають краще розуміти ці властивості та робити корисні узагальнення.

Які орбіталі вважаються придатними для утворення ароматичної системи?- Будь-які орбіталі, перпендикулярні площині циклу, та

а) які належать що входять до циклу кратним (ендоциклічним подвійним або потрійним) зв'язкам;

б) відповідні неподіленим парам електронів у гетероатомів (азоту, кисню тощо) або карбаніонів;

в) відповідні шестиелектронним (секстетним) центрам, зокрема карбокатіонам.

Зверніть увагу, що перелічені фрагменти а), б), в) дають парне число електронів у загальну систему: будь-які кратні зв'язки – 2 електрони, неподілені пари – 2 електрони, вакантні орбіталі – 0 електронів.

Що не годиться або не робить внесок в ароматичну систему:

а) онієві форми катіонних центрів- Тобто катіони, що містять повний октет електронів. При цьому такий центр розриває сполучену систему, наприклад, N-метилпіррол ароматичний (6 електронів у циклі), а N,N-диметилпірролій неароматичний (амонійний азот не робить внесок у π-систему):

Увага – якщо онієвий центр є частиною кратного зв'язку, то саме кратний зв'язок бере участь у освіті ароматичної системи, тому, наприклад, ароматичний N-метилпіридиній (6 π-електронів, по два від кожного з трьох кратних зв'язків).

Дуже велика підмога у розгляді аналогічних систем дає концепція ізоелектронності. Ізоелектронні системи зазвичай аналогічні й у сенсі ароматичності. У цьому сенсі, наприклад, N-метилпіридиній ізоелектронен метилбензолу. Обидва, очевидно, ароматичні.

б) неподілені пари, що лежать у площині кільця.На одному атомі тільки одна π-орбіталь може робити внесок в ароматичну систему. Тому, в циклопентадієніл-аніоні карбаніонний центр дає внесок у 2 електрони, а у феніл-аніоні атом вуглецю карбаніонного центру дає внесок у 1 електрон, як і в молекулі бензолу. Феніл-аніон ізоелектронен піридину, циклопентадієніл-аніон – піролу.

Усі ароматичні.

в) Екзоциклічний подвійний зв'язок чи радикальний центр. Такі структури, як правило, неароматичні, хоча кожна така структура потребує особливого розгляду із залученням реальних експериментальних даних .

Наприклад, хінони неароматичні, хоча а) мають плоскі повністю сполучені цикли, що містять 6 електронів (чотири від двох кратних зв'язків у циклі плюс два від двох екзоциклічних зв'язків).

Наявність у певній сполученій структурі про хіноїдних фрагментів, тобто систем зв'язків з двома екзоциклічними подвійними зв'язками, завжди є джерелом нестабільності, і сприяє процесам, що переводять систему з хіноїдним фрагментом в нормальну ароматичну систему. Так, антрацен є 14-електронною ароматичною системою, що містить хіноїдний фрагмент, тому антрацен легко приєднує бром або дієнофіли, так як у продуктах вже два повноцінних ароматичних бензольних кільця:

Ароматичність поліциклічних структур є досить складне теоретичне завдання. З формальної точки зору, якщо в системі є хоча б одне бензольне кільце, її можна вважати ароматичною. Такий підхід, однак, не дозволяє розглянути властивості молекули в цілому.

Сучасний підхід до поліциклічних систем полягає в тому, щоб знайти в них всіможливі ароматичні підсистеми, починаючи з максимально великого – зовнішнього контуру. У цьому сенсі, наприклад, нафталін можна подати у вигляді загальної 10-електронної системи (зовнішній контур) і двох однакових 6-електронних бензольних кілець.

Якщо зовнішній контур не ароматичний, слід шукати менші ароматичні контури. Так, наприклад, дифенілен за зовнішнім контуром має 12 електронів, що не відповідає правилу Хюккеля. Однак ми легко знайдемо в цьому з'єднанні два практично незалежні бензольні кільця.

Якщо біциклічні вуглеводні плоскі і мають пов'язані подвійні зв'язки, правило Хюккеля працює для бі- та поліциклічних вуглеводнів, що мають один загальний зв'язок ( нафталін, антрацен, фенантрен, і т.п., а також азулен). Правило Хюккеля погано працює для конденсованих циклів, які мають атом вуглецю, загальний для 3 циклів.Правило підрахунку пар електронів методом "обходу по периметру або по одному з контурів" може допомогти в цьому випадку, наприклад:

аценафтилен пірен перилен

сума π-електронів: 12 16 20

у тому числі по периметру, 10 14 18 (по контуру нафталіну – 10 та 10)

Однак, для таких складних циклів і це правило не завжди може працювати. Більше того, воно нічого не говорить про реальні властивості молекули. Наприклад, аценафтилен, має звичайний подвійний зв'язок між атомами 1 та 2 .

Різні приклади ізоелектронних ароматичних гетероциклів.

ПІРРОЛ – ФУРАН – ТІОФЕН (6π-електронів) .

ПІРИДИН– ПІРИДІНІЙ– ПИРІЛІЙ (6π-електронів) .

Піридазин – ПІРИМІДІН- Піразін (6 π-електронів) .

Оксазоли – тіазоли – ІМІДАЗОЛ (6π-електронів) .

ІНДОЛ– ХІНОЛІН (10)π-електронів) .

Про "гайки" . У навчальній літературі ароматичні цикли часто позначають за допомогою кола всередині багатокутника. З усією визначеністю відзначимо, що такий спосіб позначення слід уникати у всіх випадках, коли можливо. Чому?

Тому що:

а) у складних поліциклічних структурах гуртки немає певного сенсу і дозволяють зрозуміти, де живе ароматичність – в окремих циклах чи загалом. Якщо намалювати "гайками", наприклад, антрацен, то не буде зрозуміло, в чому криється причина його "не зовсім ароматичності" і яскраво-виражених дієнових властивостей

б) навіть найкласичніші ароматичні системи типу бензолу та його похідних можуть виявляти неароматичні полієнові властивості, для розгляду яких необхідно бачити структуру кратних зв'язків.

в) саме кекулівська структура необхідна для розгляду ефектів заступників за допомогою незамінного інструменту – резонансних структур. "Гайка" щодо цього абсолютно безплідна. Так, користуючись формулою Кекуле, ми чудово зрозуміємо причину високої кислотності. п-нітрофенолу та яскраво-жовтий колір п-нітрофеноляти. А що робитимемо з "гайкою"?

Переважним є простий "кекулівсько-бутлерівський" спосіб, що відповідає класичній теорії будови і в явному вигляді позначає кратні зв'язки. Намалювавши таку класичну структуру, ви завжди можете міркувати про її ароматичність чи неароматичність, використовуючи відповідні правила та критерії. Саме класичну кекулівську структуру прийнято як стандарт у всіх провідних міжнародних хімічних журналах.

А коли все ж таки доречні гуртки? Для позначення небензоїдних ароматичних систем, особливо заряджених. У цьому випадку класичне позначення дещо незграбне і не показує ділокалізацію заряду.

Також без гуртків важко обійтися у металоорганічній хімії, де ароматичні системи часто відіграють роль лігандів. Спробуйте без гуртків відобразити структуру ферроцену або інших комплексів, що містять циклопентадієнільний ліганд!

Площинність. Цикл, що претендує на звання ароматичного і містить потрібну безперервну систему p-орбіталей повинен бути плоским(або майже плоским). Ця вимога - одна з найнеприємніших, тому що визначити "на око", який цикл є плоским, а який ні, вельми не просто. Як прості підказки можна розглянути такі положення:

а) циклічні сполучені системи, що містять 2 або 6 електронів і задовольняють розглянутим умовам, як правило, плоскі та ароматичні. Такі системи зазвичай реалізуються в циклах малого та середнього розміру (2-8 членів);

б) циклічні іонні системи з числом електронів 2, 6, 10, 14 практично обов'язково ароматичні, так як ароматичність і є причиною існування і стійкості таких іонів;

в) нейтральні системи з 10, 14, 18 і більше електронами в одному єдиному циклі великого розміру, навпаки, практично завжди потребують додаткових заходів щодо стабілізації плоскої структури у вигляді додаткових містків, тому що виграш енергії за рахунок утворення великої ароматичної системи не компенсує жодного енергії напруги, що виникає в макроциклах, ні ентропії, що втрачається при утворенні єдиної плоскої структури.

Увага : Читання наступного параграфа категорично не рекомендується особам зі слабкими та нестійкими знаннями. Усі, хто має рейтинг менше 99 балів, можутьпропустити цей параграф.

Антиароматичність. Системи, що задовольняють усім умовам, розглянутим вище (плоські цикли з безперервною системою π-орбіталей), але числом електронів 4n вважаються антиароматичними. тобто реально неіснуючими. Але якщо у разі ароматичності ми маємо справу з реальними молекулами, то у разі антиароматичності проблема складніша. Важливо зрозуміти, що справжня антиароматична система знаходиться не в мінімумі, а в максимумі потенційної енергії, тобто не молекулу, а перехідний стан. Антиароматичність – суто теоретична концепція, що описує, чому деякі циклічні сполучені системи або зовсім нестійкі і не могли бути отримані навіть ціною величезних зусиль, або виявляють явні тенденції до існування у вигляді звичайного полієну з простими і кратними зв'язками, що чергуються.

Наприклад, циклобутадієн був би антиароматичний, якби існував у вигляді квадратної молекули зі зв'язками однакової довжини. Але такої квадратної молекули у Природі немає. Тому коректно слід сказати так: гіпотетичний квадратний циклобутадієн антиароматичний, та томуне існує.Експериментально, при дуже низьких температурах виділяли заміщені циклобутадієни, але вони структурою виявлялися типовими неароматичними дієнами - мали ясну різницю між короткими подвійними і довгими простими зв'язками.

Реально існуючі плоскі сполучені молекули з 4n електронами завжди є високореакційними неароматичні полієни. Наприклад, бензоциклобутадієн реально існує (8 електронів у зовнішньому контурі), але має властивості надзвичайно активної дієни.

Антиароматичність – винятково важливепоняття теорії ароматичності. Теорія ароматичності передбачає як існування особливо стабільних ароматичних систем, так і нестабільність антиароматичних систем. Обидва ці полюси важливі.

Антиароматичність - дуже важливе поняття в хімії. Всі ненасичені сполучені циклічні системи, що містять антиароматичне число π-електронів, завжди мають дуже високу реакційну здатність у різних реакціях приєднання.

9. Тривіальні приклади синтезу небензоїдних ароматичних іонів.

Циклопропенілій-катіон, тропілій-катіон

Циклопентадієнілід-аніон. Ароматичні карбоциклічні аніони С8, С10, С14.

10. Факультативно: спроби синтезу антиароматичних молекулциклобутадієн, циклопентадієнілій-катіон.

Розвиток поняття ароматичності. Циклобутадієнжелезо трикарбоніл. Об'ємна, сферична ароматичність, гомоароматичність та ін.

11. Одержання ароматичних вуглеводнів.

1. Промислові джерела- Нафта і кам'яне вугілля.

Риформінг. Ланцюжок: гептан – толуол – бензол – циклогексан.

2. Лабораторні методи:

а) реакція Вюрца-Фіттіга (застарілий спосіб, що має швидше історичне значення, не слід застосовувати при вирішенні завдань),

б) каталітична тримеризація ацетилену,

в) кислотно-каталізована тримеризація ацетону та ін. кетонів;

г) крос-поєднання, як некаталітичне з використанням купратів, так і каталітичне в присутності комплексів паладію,

д) реакція Фріделя-Крафтса, в основному слід використовувати ацилювання з відновленням за Клемменсеном (алкіларилкетони) або Кіжнеру-Вольфу (будь-які кетони та альдегіди),

е) ароматизація будь-яких похідних циклогексану, циклогексену, циклогексадієну під дією сірки (сплавлення, годиться тільки для найпростіших сполук) або дихлордиціанбензохінону (ДДХ або DDQ, реагент загального призначення).

12. Властивості кільця та аліфатичного бічного ланцюга в ароматичних вуглеводнях.

1. Гідрування. Коли часткове гідрування кілець? Гідрування функціональних груп (С=С, С=О) без гідрування кільця. приклади.

2. Відновлення по Берчу (Na, Рідк. NH 3). Навіщо потрібний EtOH? Вплив донорів та акцепторів у кільці на напрямок реакції.

3. Вільнорадикальне галогенування бензолу (було у школі!). Галогенування толуолу та його гомологів у бічну ланцюг. Вибірковість галогенування.

4. Окислення бічного ланцюга та поліконденсованих ароматичних вуглеводнів. Озонування бензолу та інших ароматичних сполук.

5. Реакція Дільса-Альдера для бензолута антрацену. умови.

6. Реакція лужних металів та Mg з нафталіном та антраценом (факультативно).

ЕЛЕКТРОФІЛЬНЕ ЗАМІЩЕННЯ В АРОМАТИЧНОМУ РЯДУ.

1. Чому саме електрофільне заміщення (ЕЗ)?

2. Які бувають електрофіли і які реакції ЕЗ ми розбиратимемо докладно? (Протонування, нітрування, сульфування, галогенування, алкілування, ацилювання, формування). Через місяць будуть розглянуті: азопоєднання, нітрозування, карбоксилювання).

3. Спрощений механізм електрофільного заміщення в ароматичному кільці (без π-комплексів). Аренонієві іони. Подібність до алільного катіону. Зображення аренонієвих іонів на папері - резонансні структури або "підкова" - обов'язково навчитеся малювати резонансні структури для s-комплексів, тому що "підкова" заведе в глухий кут, коли дійдемо до впливу заступників на напрямок електрофільного заміщення. Протонування аренів.

4. Докази існування π-комплексів на прикладі реакції DCl та бензолу (Г. Браун 1952). Докази існування σ-комплексів.

5. Узагальнений механізм ЕЗ, що включає утворення π-і σ-комплексів. Лімітує стадія при ЕЗ у бензольному кільці. Поняття про кінетичний ізотопний ефект.Ще раз згадаємо, що таке перехідний стан та інтермедіат.

6. Орієнтація при електрофільному заміщенні: орто-, мета, пара-, іпсо. Орієнтанти першого та другого роду. Обов'язково малювати резонансні структури для s-комплексів із різними заступниками. Окремо розберіть вплив на структуру s-комплексів замісників з індуктивними та мезомерними ефектами, а також поєднанням різноспрямованих ефектів. Чинники парціальної швидкості. Узгоджена та неузгоджена орієнтація. Приклади різного співвідношення про-/п-ізомерів у випадках, коли в кільці є заступник 1-го роду (наприклад, просторово-утруднений) або 2-го роду (орто-ефект). ЯМР бензолонієвих іонів та деяких аренів.

7. Розгляд конкретних реакцій електрофільного заміщення. Нітрування. Агенти. Екзотичні агенти. Атакуюча частка. Особливості нітрування різних класів сполук – нітроаренів (умови), галогенбензолів (розподіл о- та п-ізомерів. Яким чином?), нафталіну та дифенілу. Нітрування ароматичних амінів (захисні групи, як зробити о- І п- Ізоміри? Чи можна нітрувати аніліни в м-положення?). Нітрування фенолу (умови, поділ про-і п-ізомерів).

7. Сульфування аренів. Агенти, природа електрофіла, оборотність. Особливості сульфування нафталіну, толуолу, фенолу, аніліну, захист сульфогрупи при реакціях ЕЗ.

8. Похідні сульфокислот: тозилхлорид, тозилати, сульфаміди. Відновлення сульфогрупи.

9. Галогенування. Ряд галогенуючих агентів зі спадання активності (знати хоча б 3 приклади). Природа електрофіла, особливості галогенування толуолу, галогенбензолів, вміти отримувати всі галогеннітробензоли, галогенування нафталіну, біфенілу, аніліну, фенолу, анізолу. Особливості йодування. Хлорування йодбензолу без електрофільних каталізаторів. Сполуки полівалентного йоду (PhICl 2 , PhI=O, PhI(OAc) 2)

10. Алкілування та ацилювання за Фріделем-Крафтсом. Алкілування – 3 недоліки, приклади синтезів, оборотність, вплив галогену в RHal, агенти, внутрішньомолекулярне алкілування, обмеження за заступниками, особливості алкілування фенолів та амінів, синтез н-алкілбензолів. Ацилування – порівняння з алкілуванням, реагенти, циклічні ангідриди в ацилюванні, внутрішньомолекулярні реакції, перегрупування Фріса.

Таблиця 1.

Таблиця 2. Дані щодо нітрування галогенбензолів.

З'єднання	продукти, % *			відносна швидкість нітрування (бензол =1)**	Фактор парціальної швидкості для про-і п-положення (бензол = 1)
	орто	мета	пара
З 6 Н 5 - F					0,054 (о) 0,783 (п)
З 6 Н 5 - Cl					0,030 (о) 0,136(п)
З 6 Н 5 – Br					0,033 (о) 0,116(п)
З 6 Н 5 – I***					0,205 (о) 0,648(п)

*) К. Інгольд. Теоретичні основи органічної хімії М., "Світ", 1973, с. 263;

**) там же с. 247; ***) згідно з новітніми дослідженнями, механізм електрофільного заміщення в аріліодидах може бути складнішим, ніж було прийнято раніше.

Про поділ о- І п-ізомерів дизаміщених арен кристалізацією.

Таблиця 3. Т. пл. про-і п-ізомерів дизаміщених аренів в о С.

ПОРІВНЯННЯ РЕАКЦІЙ АЛКІЛЮВАННЯ ТА АЦІЛЮВАННЯ ЗА ФРИДЕЛЕМ-КРАФТОМ.

	АЛКІЛЮВАННЯ		АЦІЛЮВАННЯ
РЕАГЕНТ	AlkHal, AlkOH, алкени. (Не можна ArHal!).		Галогенангідриди карбонових кислот (КК), ангідриди КК, рідко – КК
КАТАЛІЗАТОР	Кислоти Льюїса, особливо б/в галогеніди Аl, Fe, Sn та ін, BF 3 H 2 SO 4 H 3 PO 4 катіоніти.		AlCl 3 (не менше благаючи на моль, краще ще більше), H 2 SO 4 , H 3 PO 4 .
ПРОДУКТ	Алкіл-і поліалкіларени.		Ароматичні кетони. Можна ввести лише одну ацильну групу.
ОСОБЛИВОСТІ ТА НЕДОЛІКИ	Практично малопридатна через безліч побічних реакцій, а саме: 1) поліалкілування, 2) ізомеризація вихідних н-алкілів у втор.-і трет-алкіли. 3) ізомеризація поліалкілбензолів у суміш або більш стабільний продукт.		Дуже зручна реакція практично не ускладнена побічними реакціями. Утворюється, як правило, лише пара-ізомер. Якщо п-положення зайняте, то орто-ізомер (стосовно найбільш сильного орієнтанта).
ЗВОРОТНІСТЬ	Є. (див. нижче)
ГАЛУЗЬ ЗАСТОСУВАННЯ	НЕ МОЖНА ВИКОРИСТОВУВАТИ для аренів, що містять заступники ІІ-го роду. Можна використовувати для арілгалогенідів.
ОСОБЛИВОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ ДО ФЕНОЛІВ	НЕБАЖАЛЬНОвикористовувати AlCl 3 . МОЖНА, МОЖЛИВОвикористовувати каталізатори – H 3 PO 4 , HF зі спиртами як алкілуючі реагенти.	CAcCl може йти ацилювання по кисню. При нагріванні ефіру фенолу йде перегрупування ФРІСА(Кат. - AlCl 3). Іноді для реакції Фр-Кр можна використовувати АсОНВF 3 Синтез фенолфталеїну.
ОСОБЛИВОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ ДО АРОМАТИ- ЧЕСЬКИМ, АМІНАМ	Пряме алкілування практично неможливо, тому що не можна використовувати AlCl 3 , H 2 SO 4 , H 3 PO 4 , HF (атака AlCl 3 або Н + або алкілу по азоту - в результаті електронодонорні властивості азоту зменшуються. При дії RHal утворюються N -алкіланіліни).	Йде ацилювання азотом. Каталізатори утворюють комплекси азоту. Можливе ацилювання при використанні двох екв. ацилюючого агента та ZnCl 2 з утворенням п-ацил-N-ациланілінів.

Примітка:

Оборотність реакції алкілування за Фріделем-Крафтсом призводить до того, що в системі одночасно йдуть всі можливі реакції алкілування і деалкілування, причому зачіпається і мета-становище, тому що алкільна - група активує всіположення бензольного кільця, хоча й по-різному.

Тим не менш, через переважну орто-пара-орієнтацію процесів алкілування та зворотного деалкілування під дією електрофіла, наприклад, при іпсо-атаці протона, у суміші при тривалій реакції накопичуються найменш реакційноздатні і більш термодинамічно стабільні 1,3- і 1,3 ,5-ізомери, тому що в них алкіли гірше орієнтують атаку протона під інші алкіли:

Подібні причини визначають і утворення різних регіоізомерів при сульфуванні з тією істотною різницею, що сульфогрупа є орієнтант другого роду, що ускладнює полісульфування.

12. ФОРМІЛЮВАННЯ – запровадження СНТ групи.

Формілювання - окремий випадок ацилювання.

Багато похідних мурашиної кислоти можуть формувати арени. Реакції формування з СО, НСN, HCO(NMe 2) 2 . Специфіка підбору електрофільних каталізаторів реакцій формування.

ГАТТЕРМАН-КОХ(1897) - ArH + CO + HCl (AlCl 3 / Cu 2 Cl 2). Чи буває НС(О)С1? А НС (О) F?

ГАТТЕРМАН- НСN б\в + НС1 газ. Кат. AlCl 3 або ZnCl 2 .

Гаттерман-Адамс(факультативно) - Zn (CN) 2 + HCl. Можна використати 1,3.5. тріазин,/НС1/А1С1 3 (факультативно), або С1 2 СНОR (на 5+++)

Губен-Геш(ацилювання з RCN, HCl та ZnCl 2).

ФОРМІЛЮВАННЯ ПО ВІЛЬСМЕЙЄРУ-ХААКУ. Тільки електронозбагачений арен! + ДМФА + РОС1 3 (можна SOCl 2 COCl 2).

13. Реакція гідроксиметилювання, конденсація карбонільних сполук з аренами (ДДТ, дифенілолпропан), хлорметилювання.

14. Застосовність реакцій формування та гідроксиметилювання.

Гаттерман-Кох -алкілбензоли, бензол, галогенбензоли.

Гаттерман – активовані арени, толуол.

Вільсмейєр-Хаак – лише активовані арени

Хлорметилювання – фенол, анізол, алкіл- та галогенбензоли.

Гідроксиметилювання – активовані арени.

(Активовані арени – це аніліни, фенол та ефіри фенолу.)

15. Тріарілметанові барвники. Кристалвіолет (4-Ме 2 N-C 6 H 4) 3 С + Х - . Синтез із п-Ме 2 N-C 6 H 4 CHO + 2 Ме 2 NPh + ZnCl 2 → ЛІЙКО-ФОРМА (білий колір). Далі окислення (PbO 2 або інший окислювач) трет-спирт, потім обробка кислотою, поява забарвлення.

ФАКУЛЬТАТИВНИЙ МАТЕРІАЛ.

1) Меркурування бензолу з Hg(OAc) 2 Гексамеркурірованіе бензолу з Hg(OAc F) 2. Отримання гексаіодбензолу.

2) Декарбоксилювання ароматичних кислот ArCOOH (нагрівання з порошком міді у хіноліні) = ArH + CO 2 . Якщо є електроноакцепторні групи в кільці, можна просто сильно нагріти сіль аренкарбонової кислоти. Якщо є донори, особливо в ортоположенні, можливе заміщення протоном карбоксильної групи, але це рідко!

3) Екзотичні електрофіли в реакціях з аренами: (HN 3 /AlCl 3 – дає анілін), R 2 NCl/ AlCl 3 дає R 2 NAr) (SCl 2 /AlCl 3 дає Ar 2 S. Родонування аніліну або фенолу дироданом (SCN) 2. Утворення 2-амінобензотіазолів.

4) Існує велика кількість "хитрих" реакцій, які запам'ятати неможливо, і не потрібно, наприклад PhOH + TlOAc + I 2 = о-іодфенол, або PhOH + t-BuNH 2 + Br 2 , -70 o C = о-бромфенол

НУКЛЕОФІЛЬНЕ ЗАМІЩЕННЯ В АРОМАТИЧНОМУ РЯДУ.

Чому нуклеофільне заміщення в аренах, що не містять сильних електроноакцепторних груп, відбувається насилу?

1. S N Ar– ПРИЄДНАННЯ-ВІДЩОПЛЕННЯ.

1) Природа інтермедіату. Комплекси Мейзенгеймера. (Умови стабілізації інтермедіату.) ЯМР 13, м.д.: 3(іпсо), 75.8(о), 131.8(м), 78,0(п).

2) Нуклеофіли. Розчинники.

3) Ряд рухливості галогенів. F (400)>>NO 2 (8)>Cl(1) ≈ Br(1.18)>I (0.26). Лімітує стадія.

4) Ряд активуючої здатності заступників (у якому положенні?) NO 2 (1)>MeSO 2 (0.05)>CN(0.03)>Ac(0.01).

5) Приклади конкретних реакцій та конкретних умов.

6) Факультативно: можливість заміщення NO 2 – групи. Виборче заміщення NO 2 – групи. Просторові фактори.

7) Нуклеофільне заміщення водню в ді- та тринітробензолі. Навіщо потрібний окислювач?

2. АРІНОВИЙ механізм - (ВІДЩОПЛЕННЯ-ПРИЄДНАННЯ).

Мічений хлорбензол і ортохлортолуол, аміди калію або натрію в рідкому NH 3 . Механізм.

Гідроліз про-, м-, і п-хлортолуолу, NaOH, H 2 O, 350-400 o C, 300 атм. ДУЖЕ Жорсткі УМОВИ!

Важливість індуктивного ефекту. Випадок о-хлоранізолу.

Повільна стадія – відрив протона (якщо Hal=Br, I) або відрив галогенід-аніону (якщо Hal=Cl, F). Звідси – незвичайний ряд рухливості галогенів:Br>I> Cl>F

Способи генерування дегідробензолу. Будова дегідробензолу – у цій частинці ні потрійний зв'язок! Уловлювання дегідробензолу.

3. МеханізмS RN1. Досить рідкісний механізм. Генерація аніон-радикалів – електричний струм, чи опромінення, чи металевий калій у рідкому аміаку. Реакційна здатність ArI>ArBr. Декілька прикладів. Які нуклеофіли можна використовувати? Застосування S RN1 : реакції для a-арилювання карбонільних сполук через єноляти.

4. Нуклеофільне заміщення у присутності міді. Синтез дифенілового ефіру, трифеніламіну, гідроліз о-хлоранізолу.

5. Декілька рідкісних прикладів. Синтез саліцилової кислоти з бензойної, нуклеофільне заміщення в гексафторбензолі.

6. S N 1 Ar – див. тему "Діазоз'єднання".

Додаткова література на тему "Ароматичні сполуки"

М.В.Горелік, Л.С.Ефрос. Основи хімії та технології ароматичних сполук. М., "Хімія", 1992.

НІТРОСПОЄДНЕННЯ.

Мінімум знань з аліфатичних нітросполук.

1. СИНТЕЗ: а) пряме нітрування у газовій фазі – лише найпростіші (1 семестр, тема – алкани).

б) RBr + AgNO 2 (ефір) = RNO 2 (I) + RONO (II). Співвідношення I та II залежить від R: R перш. 80:10; R друг. 15:30. R трет 0: 10: 60 (Е2, алкен). Можна використовувати NaNO 2 ДМФ. Тоді кількість RNO 2 більша навіть для вторинних R.Спосіб б) хороший для RX, активних S N 2-заміщення, наприклад, СlСН 2 COONa + NaNO 2 у воді при 85 про С. (тема: нуклеофільне заміщення та амбідентні аніони, 1 семестр).

в) НОВИЙ СПОСІБ СИНТЕЗУ– окислення аміногрупи з CF 3 CO 3 H(з (CF 3 CO) 2 О + H 2 O 2 в CH 2 Cl 2 або MeCN).Потрібно для аліфатичних та ароматичних амінів. Іноді можна брати м-ХНБК (м-хлорнадбензойної кислоти, m-CPBA, продажний реагент).НЕ БРАТИ ДЛЯ ОКИСЛЕННЯ KMnO 4 або K 2 Cr 2 O 7 ! Особливо для ароматичних амінів!

2. ВЛАСТИВОСТІ.Найголовніша властивість – висока СН-кислотність, таутомерія нітро-і аци-форми (РКу МеNO 2 10,5). Рівновага встановлюється повільно! З NaOH реагують обидві форми, і з содою – лише аци-форма! (Ганч).

Висока СН-кислотність робить нітросполуки аналогами енолізованих карбонільних сполук. Кислотність нітрометану близька до кислотності ацетилацетону, а не простих альдегідів та кетонів, тому використовуються досить слабкі основи – луги, карбонати лужних металів, аміни.

Реакція Анрі (Генрі) – аналог альдольної чи кротонової конденсації. Оскільки реакція Анрі проводиться у м'яких умовах, продуктом часто є нітроспирт (аналог альдоля), а чи не нітроолефін (аналог кротонового продукту). RCH 2 NO 2 - завжди CH-компонента!

Реакції Міхаеля та Манніха для RNO 2 . Факультативно: галогенування в NaOH, нітрозування, алкілування аніонів.

ВІДНОВЛЕННЯ АРОМАТИЧНИХ СПОЛУК.

1) Найважливіші проміжні продукти відновлення нітробензолу в кислому середовищі (нітрозобензол, фенілгідроксиламін) та лужному середовищі (азоксибензол, азобензол, гідразобензол).

2) Селективне відновлення однієї з нітрогруп у динітробензолі.

3) ВАЖЛИВІ ВЛАСТИВОСТІ ПРОДУКТІВ НЕПОВНОГО ВІДНОВЛЕННЯ НІТРОАРЕНІВ.

3а) Бензидинове перегрупування (Б.П.).

ВИХІД 85% для бензидину. (R, R' = H або ін. Заступник). ЗВЕРНУТИ УВАГУ НА ПОЛОЖЕННЯ R і R' до і після перегрупування!

Ще 15% - побічні продукти - в основному дифенілін (2,4'-діамінодіфеніл) і орто-Бензидин.

Кінетичне рівняння: V=k[гідразобензол] 2- Як правило, необхідно протонування по обох атомах азоту.

Бензидинове перегрупування - внутрішньомолекулярна реакція.Доведення. Механізм - узгоджена -сигматропна перегрупування. Узгоджений процес для бензидину.

Якщо одне або обидва пара-положення вихідних гідразобензолів зайнято (R=Hal. Alk, AlkO, NH 2 , NMe 2), може відбуватися семидінова перегрупування з освітою СЕМІДІНВВ.

Деякі заступники, наприклад, SO 3 H, CO 2 H, RC(O), що знаходяться в п-положенні, можуть відщеплюватися з утворенням продуктів звичайної Б.П.

Б.П. використовується у виробництві азобарвників, діамінів, напр. бензидину, толідину, діанізидину. Відкрита Н.Н.Зініним у 1845 р.

БЕНЗИДИН – КАНЦЕРОГЕН.

4) АЗОБЕНЗОЛ Ph-N = N-Ph. Син-анти-ізомерія.

АЗОКСИБЕНЗОЛ Ph-N + (→О -)=N-Ph. (Завдання: синтез несиметричних азо- та азоксибензолів з нітрозоаренів та ароматичних амінів або арилгідроксиламінів відповідно, або синтез азоксибензолів з нітробензолів та ароматичних амінів (NaOH, 175 o C).

5) ФЕНІЛГІДРОКСИЛАМІН. Перегрупування в кислому середовищі.

На 5 +: споріднені перегрупування: N-нітрозо-N-метиланілін (25 o С), N-нітроанілін (10 o С, було), Ph-NH-NH 2 (180 o C). Механізм зазвичай міжмолекулярний.

6) НІТРОЗОБЕНЗОЛ та його димер.

Про реакцію нітробензолу RMgX з утворенням алкілнітрозобензолів та інших продуктів. Ця реакція показує, чому НЕ МОЖНА РОБИТИ реактиви Гриньяра з галогеннітробензолів!

МЕТОДИ ОТРИМАННЯ АМІНІВ,

відомі із матеріалів попередніх лекцій.

1. Алкілювання аміаку та амінів за Гофманом

2. Відновлення нітрилів, амідів, азидів, оксимів.

3. Відновлення ароматичних нітросполук.

4. Перегрупування Гофмана, Курціуса та Шмідта.

5. (Гідроліз амідів.)

Нові методи.

1. Відновлювальне амінування С=О (каталітичне).

2. Реакція Лейкарта (Ешвайлера-Кларка).

3. Синтез Габріеля,

4. Реакція Ріттера.

5. Каталітичне арілювання амінів у присутності мідних та паладієвих каталізаторів (реакції Ульмана, Бухвальда-Хартвіга) – найпотужніший сучасний метод синтезу різноманітних амінів.

Хімічні властивості амінів , відомі з попередніх лекцій.

1. Нуклеофільне заміщення (алкілування, ацилювання).

2. Нуклеофільне приєднання до С=О (іміни та єнаміни).

3. Елімінування за Гофманом і Коупом (з оксидів амінів).

4. Реакції електрофільного заміщення в ароматичних амінах.

5. Основність амінів (шкільна програма).

Нові властивості .

1. Основність амінів (новий рівень знань). Що таке рК а та рК b.

2. Реакція з азотистою кислотою.

3. Окислення амінів.

4. Різне– проба Хінсберга, галогенування амінів.

ДІАЗПОЄДНАННЯ.

1. ДІАЗО- та АЗО- з'єднання. СОЛІ ДІАЗОНІЯ. Аніони – прості та комплексні. Розчинність у воді. Вибухові властивості. Розподіл заряду на атомах азоту. Ковалентні похідні.

2. Діазотування первинних ароматичних амінів. Механізм діазотування (спрощена схема з використанням Н+ та NO+). Скільки молей кислоти потрібно? (Формально – 2, реально – більше.) Побічна освіта тріазенів та побічна азопоєднання.

3. Агенти діазотування в порядку зменшення їхньої реакційної здатності.

NO + >>H 2 NO 2 + >NOBr>NOCl>N 2 O 3 >HNO 2 .

4. Нітрозування друг. і трет. амінів. Реакція аліфатичних амінів з HNO2.

5. Прийоми діазотування: а) класичний; б) для низькоосновних амінів; в) зворотний порядок змішування; г) у неводному середовищі – використання i-AmONO. Особливості діазотування фенілендіамінів. Контроль закінчення реакції.

6. Поведінка солей діазонію в лужному середовищі. Діазогідрат, син- та анти-діазотати. Амбидентність діазотатів.

7. Реакції діазоз'єднань із виділенням азоту. 1) Термічне розкладання арилдіазонію протікає через високореакційноздатні арил-катіони. Механізм заміщення у разі аналогічний S N 1 в аліфатичної хімії. За цим механізмом йде реакція Шимана та утворення фенолів та їх простих ефірів. 2) Нуклеофіли – відновники. Механізм - перенесення електрона, і утворення арил-радикалу. За цим механізмом протікає реакція з йодид-іоном, заміщення діазогрупи на водень. 3) Реакції у присутності порошку міді чи солей міді(I). Також мають радикальну природу, роль відновника грає мідь. Нуклеофіл переноситься на арил-радикал у координаційній сфері комплексів міді. Таких реакцій більшість у хімії солей діазонію. Реакція Зандмейєра та її аналоги. 4) Реакція Несміянова. 5) Діаріліодонієві та бромонієві солі.

8. Реакції діазосполуки без виділення азоту. Відновлення. Азосполучення, вимоги до азо- та діазокомпонентів. Приклади азобарвників (метилоранж).

9. Реакції Гомберга-Бахмана та Мейервейна Сучасна альтернатива – реакції крос-сполучення, що каталізуються комплексами перехідних металів та реакція Хека. На 5++: крос-поєднання з солями діазонію та діарілодонієвими солями.

10. ДІАЗОМЕТАН.Отримання, будова, реакції з кислотами, фенолами, спиртами (відмінність в умовах), з кетонами та альдегідами.

Феноли та хінони.

Більшість найважливіших методів синтезу фенолів відомі з матеріалів попередніх лекцій:

1) синтез через Na-солі сульфокислот;

2) гідроліз арилхлоридів;

3) через солі діазонію;

4) кумольний метод.

5) гідроксилювання активованих аренів за Фентоном.

ВЛАСТИВОСТІ ФЕНОЛОВ.

1) Кислотність; 2) синтез складних ефірів; 3) електрофільне заміщення (див. тему "Електрофільне заміщення в аренах");

4) Реакції електрофільного заміщення, не розглянуті раніше: карбоксилювання по Кольбі, формування за Реймером-Тіманом, нітрозування; 5) таутомерія, приклади; 6) Синтез простих ефірів; 6а) синтез алілових ефірів; 7) перегрупування Кляйзена;

8) окислення фенолів, ароксильні радикали; реакція Бухерера;

10) перетворення PhOHв PhNR 2 .

Хінони.

1. Будова хінонів. 2. Отримання хінонів. Окислення гідрохінону, семіхінон, хінгідрон. 3. Хлораніл, 2,3-дихлор-5,6-диціано-1,4-хінон (DDQ). 4. Властивості хінонів: а) окисно-відновні реакції, 1,2- та 1,4-приєднання, реакція Дільса-Альдера.

Найважливіші природні еноли, феноли і хінони.

ВІТАМІН С (1):Аскорбінова кислота. Відновлювач. Фарбування з FeCl 3 . У природі синтезується всіма хлорофиллсодержащими рослинами, плазунами і земноводними, багатьма ссавцями. Людина, мавпи, морські свинки під час еволюції втратили здатність її синтезувати.

Найважливіші функції – побудова міжклітинної речовини, регенерація та загоєння тканин, цілісність кровоносних судин, стійкість до інфекції та стресу. СИНТЕЗ КОЛАГЕНУ (гідроксилювання амінокислот). (Колаген – це наше все: шкіра, кістки, нігті, волосся.) Синтез норадреналіну. Нестача вітаміну С – ЦИНГУ. Вміст вітаміну С: чорна смородина 200 мг/100 г, червоний перець, петрушка – 150-200, цитрусові 40-60, капуста – 50. Потреба: 50-100 мг/день.

ТАННІН, це глікозид галової кислоти (2). Міститься в чаї, має дублячі властивості

РЕЗВЕРАТРОЛ(3) – міститься у ЧЕРВОНОМУ ВИНІ (французькому). Знижує ймовірність серцево-судинних захворювань. Інгібує утворення пептиду ЕНДОТЕЛІНА-1 – ключового чинника розвитку атеросклерозу. Сприяє просуванню французького вина ринку. Понад 300 публікацій за останні 10 років.

ГВОЗДИЧНЕ ОЛІЯ: евгенол (4).

ВІТАМІН Е (5)(Токоферол - "нащадок несу"). Антиоксидант. (Сам утворює неактивні вільні радикали). Регулює обмін селену у глутатіонпероксидазі – ферменті, який захищає мембрани від пероксидів. При нестачі – безпліддя, м'язова дистрофія, зниження потенції, зростає окислюваність ліпідів та ненасичених жирних кислот. Міститься в рослинних оліях, салаті, капусті, жовтку, злаках, вівсянці (геркулес, мюслі). Потреба – 5 мг/день. Авітаміноз буває рідко.

ВІТАМІНИ ГРУПИ К (6).Регуляція згортання крові та мінералізації кісткової тканини (карбоксилювання залишку глутамінової кислоти в положення 4 (у складі білків!)) – результат: зв'язування кальцію, ріст кісток. Синтезується у кишечнику. Потреба – 1 мг на добу. Геморагічні захворювання. Антивітаміни К. Дікумарін. Зниження згортання крові при тромбозах.

УБІХІНОН("Всюдисущий хінон"), він же - коензим Q (7). Перенесення електронів. Тканинне дихання. Синтез АТФ. Синтезується в організмі.

ХРОМОН (8) та ФЛАВОН (9)- Напівхінони, напівефіри фенолів.

КВЕРЦЕТИН (10). РУТИН – вітамін Р (11)(Це кверцетин + цукор).

Вітамін проникності. При нестачі кровотеча, стомлюваність, біль у кінцівках. Зв'язок вітамінів С та Р (аскорутин).

АНТОЦІАНИНИ(Від грец.: Забарвлення кольорів).

ЩО ТАКЕ ЛІГНІН? З чого складається деревина? чому вона тверда та водонепроникна?

"АЛІЦИКЛИ", 2 лекції.

1. Формальна класифікація циклів(гетероцикли та карбоцикли, і ті та інші можуть бути ароматичними та неароматичними. Аліциклами називаються неароматичні карбоцикли.

2. Поширення в природі (нафта, терпени, стероїди, вітаміни, простагландини, хризантемова кислота та піретроїди, ін.).

3. Синтез – кінець ХІХ ст. Перкін мол. – із натрмалонового ефіру. (Див. п.13). Густавсон:

Br-CH2CH2CH2-Br+Zn (EtOH, 80 o C). Це 1,3-елімінування.

4. БАЙЄР (1885 р.). Теорія напруги. Це навіть не теорія, а дискусійна стаття: За Байєром – всі цикли плоскі. Відхилення від кута 109 про 28' – напруга. Теорія жила-жила років 50, потім померла, а термін залишився. Перші синтези макро- та середніх циклів (Ружичка).

5. ТИПИ НАПРУГИ У ЦИКЛАХ: 1) Кутове (тільки малі цикли);

Напр. за Баєром
Напр. по D H o f ккал/м (теплий образ.)
Напр. по D H o f ккал/м: З 9 (12,5 ккал/м), 10 (13 ккал/м), 11 (11 ккал/м), 12 (4 ккал/м), 14 (2 ккал/м).
Теплота згоряння на CH 2 групу, ккал/м	МАЛІ ЦИКЛИ 166.6 (С3), 164,0 (С4)		ЗВИЧАЙНІ 158,7 (С5), 157,4 (С6)		СЕРЕДНІ ДО З 12 (C 13) МАКРОЦИКЛИ > C 13

6. ЦИКЛОПРОПАН. Будова(С-С 0,151 нМ, НСН = 114 о), гібридизація (по расчетамдляС-Н вона ближче до sp 2 , для C-C- sp 5 ), банановые зв'язку, кут 102 про подібність з алкенами, ТОРСІЙНА напруга – 1 ккал/м на С-Н, тобто. 6 ккал/м із 27.2 (табл.). Кислотність CH - рКа як у етилену = 36-37, можливе сполучення циклопропанового фрагмента з р-орбіталями сусідніх фрагментів (стабільність циклопропілметильного карбокатіону) .

ОСОБЛИВОСТІ ХІМІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ. 1. Гідрування С 3 Н 8 (Н 2 /Pt, 50 про С)/ 2. з вологим HBr – розкриття циклу метилциклопропану за Марковниковим, 1,5-приєднання до вінілциклопропану 3. Радикальне галогенування. 4. Стійкість до деяких окислювачів (нейтральний розчин KMnO 4 озон). У фенілциклопропані озон окислює Phкільце утворенням циклопропанкарбонової кислоти.

7. ЦИКЛОБУТАН. Будова(С-С 0,155 нМ, НСН = 107 о) , КОНФОРМАЦІЯ - складчаста, відхилення від площини дорівнює 25 о. ТОРСІЙНА напруга.

Майже немаєОСОБЛИВОСТЕЙ ХІМІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ:Гідрування в С 4 Н 10 (Н 2 /Pt, 180 про З).Особливості будови оксетанов: торсіонна напруга – 4 ккал/м замість 8.

8. ЦИКЛОПЕНТАН. Кутового напруження майже немає. У плоскому – 10 пар заслонених СН зв'язків (це могло б дати торсіонну напругу 10 ккал/м, але циклопентан – не плоский). Конформації: відкритий конверт – напівкрісло – відкритий конверт. ПСЕВДОВТОР - компроміс між кутовим і торсіонним напругою.

9. ЦИКЛОГЕКСАН - КРІСЛО. Кутової та торсійної напруги немає. Аксіальні та екваторіальні атоми.Всі С-Н зв'язку сусідніх атомів вуглецю знаходяться в загальмованому положенні. Перехід між двома можливими кріслоподібними конформаціями через твіст-форму і т.д. 10 5 разів на сек.ЯМР спектр циклогексану.Швидкі та повільні обмінні процеси в ЯМР.

МОНОЗАМІЩЕНІ ЦИКЛОГЕКСАНИ. Конформери. Аксіальні та гош-Бутанові взаємодії.

Вільні конформаційні енергії заступників.- D G о, ккал/м: H(0), Me(1.74, це ~ 95% е-Ме конформера в рівновазі), i-Pr(2.1), t-Bu (5.5), Hal (0.2-0.5) Ph (3.1).

Третій-бутільная група як якір, що закріплює конформацію, у якій сама займає екваторіальне становище. У трет-бутилциклогексани при кімнатній температурі понад 99,99% екваторіального конформера

Аномерний ефект.Відкритий на моносахаридах і детальніше буде розглянуто там.

10. ДИЗАМІЩЕНІ ЦИКЛОГЕКСАНИ. Цис-транс-ізомери, енантіомери для 1,2-. 1,3-. 1,4-дизаміщених циклогексанів.

11. ВПЛИВ КОНФОРМАЦІЙНОГО СТАНУ на реакційну здатність. Згадати елімінування в ментил- та ізоментілхлориді (1 сем). Правило Бредт.

12. Поняття про конформації середніх циклів (крісла-ванни, корони тощо)Трансаннулярна напруга. Поняття про трансаннулярні реакції.

13. Методи синтезу малих циклів.

14. СИНТЕЗ ЗВИЧАЙНИХ І СЕРЕДНІХ ЦИКЛІВ.

Через малоновий ефір.

Піроліз Ca, Ba, Mn, Th солей a, w-дикарбонових кислот.

Конденсація Дікмана.

Через a, w-динітрили.

Ацилоїнова кондесація.

Метатеза алкенів.

Циклотри- та тетрамеризація на металокомплексних каталізаторах.

Реакція Дем'янова.

15. Особливості будови циклоалкенів.

16. Синтез циклоалкінів.

17. Біцикли. Спірани. Адамантан.

18. Екзотика. Тетраедран, кубан, ангулани, пропеллан.

ГЕТЕРОЦИКЛІЧНІ СПОЛУКИ.

1. П'ятичленові гетероцикли з одним гетероатомом.

Піррол, фуран, тіофен, ароматичність, їх похідні у природі (порфірин, гем, хлорофіл, вітамін В 12, аскорбінова кислота, біотин).

2. Методи синтезу п'ятичленних гетероциклів із одним гетероатомом.Метод Пааля-Кнорра. Синтез піролу за Кнорром та фурана по Фейсту-Бенарі. Перетворення фурану на інші п'ятичленові гетероцикли за Юр'євим. Одержання фурфуролу з рослинних відходів, що містять п'ятивуглецеві вуглеводи (пентозани).

3. Фізичні та хімічні властивості п'ятичленних гетероциклів.

Дані спектрів ЯМР 1 Н і 13 С, м.д. (Для бензолу δН 7.27 і δС 129 м.д.)

Дипольні моменти

3.1 Електрофільне заміщення у піролі, фурані та тіофені.

За реакційною здатністю по відношенню до електрофілів пірол нагадує активовані ароматичні субстрати (фенол або ароматичні аміни). більш реакційноздатний, ніж бензол (фактор швидкості 103-105). Всі п'ятичленові гетероцикли схильні до полімеризації та осмолення в присутності сильних протонних кислот та високореакційних кислот Льюїса. Особливо високою ацидофобністю вирізняється пірол.ДЛЯ ЕЛЕКТРОФІЛЬНОГО ЗАМІЩЕННЯ У П'ЯТИЧЛЕНИХ ГЕТЕРОЦИКЛАХ, ОСОБЛИВО ПІРРОЛІ, НЕ МОЖНА БРАТИ СИЛЬНІ МІНЕРАЛЬНІ КИСЛОТИ, AlCl 3 , А ТАКОЖ СИЛЬНІ ОКИСЛЮВАЧІ! Хоча це правило не абсолютно, і тіофен до певної міри стійкий до дії кислот, простіше і надійніше уникати таких реакцій для всіх донорних гетероциклів. Приклади реакцій електрофільного заміщення у піролі, фурані та тіофені.

3.2. Основність і кислотність піролу, алкілування Li, Na, К та Mg похідних піролу.

3.3. Конденсація піролу з альдегідами (формілювання, утворення порфіринів).

3.4. Особливості хімічних властивостей фуранів (реакція з бромом, реакція Дільса-Альдера).

3.5. Особливості хімічних властивостей тіофену. Десульфурізація.

3.6. Реакції С-металевих п'ятичленних гетероциклів.

4. Конденсовані п'ятичленові гетероцикли з одним гетероатомом.

4.1. Індоли у природі (триптофан, скатол, серотонін, гетероауксин. Індиго.)

4.2 Синтез індолів за Фішером. Механізм.

4.3 Порівняння властивостей індолу та піролу.Аналогічно піролу індол ацидофобний і дуже чутливий до окислювачів. Істотною відмінністю від піролу є орієнтація електрофільного заміщення у положення 3.

5. П'ятичленові гетероцикли з двома гетероатомами. Імідазол, Амфотерність, таутомерія, використання при ацилюванні. Порівняння із амідинами. Імідазол – донор та акцептор водневих зв'язків. Це важливо для хімії ферментів, наприклад, хімотрипсину. Саме гістидиновий фрагмент хімотрипсину переносить протон і забезпечує гідроліз пептидного зв'язку.

6. Пиридин, ароматичність, основність (рку 5,23; основність можна порівняти з аніліном (рКа = 4,8), але трохи більше). рка похідних піридину: 2-аміно-Ру = 6,9 , 3-аміно-Ру = 6,0 . 4-аміно-Ру = 9,2. Це досить сильна основа. 4-нітро-Ру = 1,6; 2-ціано-Ру = -0,26).

Похідні піридину в природі (вітаміни, нікотин, NADP).

6.1. Дані спектрів ЯМР 1 Н (13 С), δ, м.д.

6.2. Методи синтезу піридинів (з 1,5-дикетонів, трикомпонентний синтез Ганча).

6.3. Хімічні властивості піридину.Алкілювання, ацилювання, DMAP, комплекси піридину з кислотами Льюїса. (cSO 3 BH 3 NO 2 + BF 4 - FOTf). М'які електрофільні реагенти для сульфування, відновлення, нітрування та фторування відповідно.

6.4. Реакції електрофільного заміщення для піридину. Особливості реакцій та приклади умов електрофільного заміщення у піридині.

6.5. N-окис піридину, отримання та її використання у синтезі. Введення нітрогрупи в 4 положення кільця.

6.6. Нуклеофільне заміщення в 2-, 3-, та 4-хлорпіридинах.Чинники парціальних швидкостей проти хлорбензолом.

Аналогічна тенденція спостерігається і для 2-, 3- та 4-галогенхінолінів.

6.7. Нуклеофільне заміщення гідрид-іону:

реакція піридину з алкіл-або ариллітієм;

реакція піридину з амідом натрію (реакція Чічібабіна).Оскільки елімінування вільного гідрид-іону неможливе з енергетичних причин, у реакції Чичибабіна проміжний сигма-комплекс ароматизується за рахунок взаємодії з продуктом реакції з утворенням натрієвої солі продукту та молекулярного водню.

В інших реакціях гідриди зазвичай видаляють за допомогою окислення. Так, солі піридину можуть піддаватися гідроксилюванню, що призводить до утворення 1-алкілпіридонів-2. Процес іде аналогічно амінуванню, але у присутності окислювача, наприклад, K 3 .

6.8. Літіопохідні піридину.Одержання, реакції.

6.9. Пиридинове ядро ​​як сильний мезомірний акцептор. Стійкість карбаніонів, пов'язаних з піридиновим ядром у 2- або 4-положеннях. Особливості хімічних властивостей метилпіридинів та вінілпіридинів.

7. Конденсовані шестичленові гетероцикли з одним гетероатомом.

7.1. Хінолін. Хінін.

Спектри ЯМР 1 Н (13 С) хіноліну, δ, м.д.

7.1. Методи одержання хінолінів. Синтези Скраупа та Дебнера-Міл-лера.Поняття механізм цих реакцій. Синтез 2- та 4-метилхінолінів.

7.2. Ізохіноліни,синтез за Бішлером-Напіральським .

7.3. Хімічні властивості хінолінів та ізохінолінів.Порівняння з піридином, відмінності властивостей піридину та хіноліну.

Поведінка гетероциклічних сполук у присутності окислювачів та відновників, призначених для модифікації бічних ланцюгів.

Відновлювачі:

Піррол – практично необмежено стійкий до дії відновників, а також основ та нуклеофілів (наприклад, витримує гідриди, боран, Na у спирті без торкання кільця, навіть при тривалому нагріванні).

Тіофен – як і пірол, стійкий до дії відновників, а також підстав, нуклеофілів за винятком відновників на основі перехідних металів. Будь-які сполуки нікелю (нікель Ренея, борід нікелю) викликають десульфуризацію та гідрування скелета. Каталізатори на основі паладію та платини зазвичай отруюються тіофенами і не працюють.

Фуран також як пірол, але дуже легко гідрується.

Індол - повністю аналогічний піролу.

Кільце піридину відновлюється легше, ніж кільце бензолу. Для бічних ланцюгів можна використовувати NaBH 4 небажано (часто навіть не можна) використовувати LiAlH 4 .

Для хіноліну закономірності практично ті ж, що для піридину, не можна використовувати LiAlH 4 .

У кватернізованій формі (N-алкілпіридиній, хіноліній) дуже чутливі до відновників (відновлення кільця), основ, нуклеофілів (розкриття кільця).

Окислювачі.

Використання окислювачів для сполук піролу, індолу та, меншою мірою фурану, призводить, як правило, до руйнування кільця. Присутність електроноакцепторних заступників підвищує стійкість до окислювачів, проте докладніша інформація про це виходить за межі програми 3 курсу.

Тіофен веде себе подібно до бензолу – звичайні окислювачі не руйнують кільце. Але категорично виключено використання перекисних окислювачів у будь-якій формі – відбувається окислення сірки до сульфоксиду та сульфону із втратою ароматичності та негайною димеризацією.

Піридін досить стійкий до більшості окислювачів у м'яких умовах. Відношення піридину до нагрівання з KMnO 4 (рН 7) до 100 o З запаяною ампулі таке ж, як і для бензолу: кільце окислюється. У кислому середовищі в протонованій формі піридин ще більш стійкий до окислювачів можна використовувати стандартний набір реагентів. Надкислоти окислюють піридин у N-оксид – див. вище.

Окислення одного з кілець хіноліну з KMnO 4 призводить до піридин-2,3-дикарбонової кислоти.

8. Шестичлені гетероцикли з кількома атомами азоту

8.1. Піримидин.Похідні піримідину як компоненти нуклеїнових кислот та лікарських препаратів (урацил, тимін, цитозин, барбітурова кислота). Противірусні та протипухлинні препарати – пр-ні піримідину (5-фторурацил, азидотимидин, алкілметоксипіразини – компоненти запаху їжі, фруктів, овочів, перцю, гороху, смаженого м'яса. Так звана реакція Мейяра (Maillard) (факультативно).

8.2. Поняття про хімічні властивості похідних піримідину.

Пиримидин можна бромувати в положення 5. Урацил (див. нижче) також можна бромувати і нітрувати в положення 5.

Легкі реакції S N 2Ar у хлорпіримідинах(аналогія з піридином!): за положенням 4 йде швидше, ніж 2.

Заміщення 2-С1 під дією КNH 2 NH 3 ж. Механізм не ариновий, а ANRORC (5+++).

10. Біадерні гетероцикли із кількома атомами азоту. Пурини (аденін, гуанін).

Найбільш відомі пурини (кофеїн, сечова кислота, ацикловір). Ізостери пуринів (алопуринол, силденафіл (віагра)).

Додаткова література на тему "Гетероцикли"

1. Т.Джілкріст "Хімія гетероциклічних сполук" (Пер. з англ. - М.: Світ, 1996)

2. Дж. Джоуль, К. Міллс "Хімія гетероциклічних сполук" (Пер. з англ. - М.: Світ, 2004).

АМІНОКИСЛОТИ .

1.Амінокислоти (АК) у природі. (≈ 20 амінокислот присутні в білках, це АК, що кодуються, >200 АК зустрічаються в природі.)

2. α-, β-, γ-амінокислоти. S-конфігурація природних L-амінокислот.

3. Амфотерність, ізоелектрична точка(РН зазвичай 5,0-6,5). Основні (7,6-10,8), кислі (3,0-3,2) амінокислоти. Підтвердження цвіттер-іонної будови. Електрофорез.

4. Хімічні властивості АК- властивості COOH і NH 2 груп. Хелати. Бетаїни. Поведінка при нагріванні(СР з оксикислотами). Освіта азлактонів з N-ацетилгліцину та гідантоїнів із сечовини та АК – на 5++. Синтез складних ефірів і N-ацілювання - шлях до пептидного синтезу (див. лекцію про білок).

5. Хімічне та біохімічне дезамінування,(механізми не вивчати!), принцип ферментативного переамінування з вітаміном В 6 (було в темі "Карбонільні сполуки" та в курсі біохімії).

7. Найважливіші способи синтезу амінокислот:

1) з галогенкарбонових кислот – два примітивні способи, включаючи фталімідний. (Обидва вже відомі!)

2) синтез Штрекера;

3) алкілування аніонів СН-кислот – PhCH=N–CH 2 COOR та N-ацетиламіномалонового ефіру.

4) Енантіоселективний синтез АК шляхом:

а) мікробіологічного (ферментативного) поділу та

б) енантіоселективне гідрування з використанням хіральних каталізаторів.

5) β-амінокислоти. Синтез по Міхаелю.

	Гідрофобні амінокислоти	Трохи про біохімічну роль (для загального розвитку)
АЛАНІН		Винесення аміаку з тканин у печінку. Трансамінування, перетворення на піровиноградну до-ту. Синтез пуринів, піримідинів та гему.
ВАЛІН*		Якщо в результаті мутації валін встає на місце глутамінової кислоти в гемоглобіні – буває спадкове захворювання – серповидно-клітинна анемія. Серйозна спадкова хвороба, поширена в Африці, але при цьому надає стійкості до малярії.
Лейцин*
ІЗОЛЕЙЦИН*
ПРОЛІН		Вигини в молекулах білків. Відсутність обертання там, де є пролін.
Фенілаланін *		Якщо не перетворюється на тирозин – буде спадкове захворювання на фенілпіровино-градну олігофренію.
ТРИПТОФАН*		Синтез НАДФ, серотоніну. Розпад у кишечнику до скатолу та індолу.
	Гідрофільні амінокислоти
ГЛІЦІН Gly (G)	H 2 N-CH 2 -COOH	Бере участь у великій кількості біохімічних синтезів в організмі.
СЕРІН Ser (S)	HO-CH 2-CH(NH 2)-COOH	Беруть участь (у складі білків) у процесах ацилювання та фосфорилювання.
ТРЕОНІН* Thr (T)	CH 3 -CH(OH)- CH(NH 2)-COOH
ТИРОЗИН Tyr (Y)		Синтез тиреоїдних гормонів, адреналіну та норадреналіну.
	"Кислі" амінокислоти
АСПАРАГІНОВА КИСЛОТА Asp (D)	HOOC-CH 2-CH(NH 2)-COOH	Донор аміногруп при синтезах.
ГЛУТАМІНОВА КИСЛОТА Glu (E)	HOOC-C 4 H 2 -CH 2-CH(NH 2)-COOH	Утворює ГАМК (γ-аміномасляну кислоту (аміналон) – заспокійливий засіб. Glu виносить NH 3 з мозку, перетворюючись при цьому на глутамін (Gln).
	"А М І Д И" кислих амінокислот
АСПАРАГІН Asn (N)	H 2 N-CO-CH 2 -CH(NH 2)-COOH
ГЛУТАМІН Gln (Q)	H 2 N-CO-CH 2 -CH 2 -CH(NH 2)-COOH	Донораміногруп у синтезах
ЦИСТЕЇН Cys (C)	HS-CH 2-CH(NH 2)-COOH	Освіта S-S зв'язків (третина, структура білків, регуляція активності ферментів)
ЦИСТИН	Cys-S-S-Cys
МЕТІОНІН* Met	MeSCH 2 CH 2 - CH(NH 2)COOH	Донор мітильних груп
	"Основні" амінокислоти
ЛІЗИН* Lys (K)	H 2 N-(CH 2) 4 -CH(NH 2)-COOH	Утворює зшивки в колагені та еластині робить їх еластичними.
Аргінін Arg (R) Містить фрагмент гуанідину	H 2 N-C(=NH)-NH-(СН 2) 3 -СH(NH 2)-COOH	Бере участь у виведенні аміаку з організму
Гістидін His (H) Залишок імідазолу		Синтез гістаміну. Алергія.

* - незамінні амінокислоти.З більшості амінокислот легко синтезуються глюкоза та жири. Порушення обміну амінокислот в дітей віком призводить до розумової неповноцінності.

ЗАХИСНІ ГРУПИ, ЩО ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ У ПЕПТИДНОМУ СИНТЕЗІ.

NH 2 -захисні групи -

RC(O)- = ( HC(O)- ) CF 3 C(O)- фталільна

ROC(O)- = PhСН 2 OC(O)-та заміщені бензили , t-BuOC(O)-та ін. трет-групи,

Флуоренілметилоксикарбонільна група,

Ts-група

СООН -захисні групи - ефіри – PhCH 2 O- та заміщені бензили,

t-BuO- та флуоренілметилові ефіри.

Окремого розгляду захисних груп для інших ФГ амінокислот не передбачено.

Методи створення пептидного зв'язку.

1. Хлорангідридний (через X-NH-CH(R)-C(O)Cl). Спосіб застарів.

2..Азидний (за Курціусом, через X-NH-CH(R)-C(O)Y → C(O)N 3 як м'який ацилюючий реагент.

3. Ангідридний - напр. через змішаний ангідрид із вугільною кислотою.

4.Активовані ефіри (наприклад С(О)-ОС 6 F 5 і т.п.)

5. Карбодіімідний - кислота + ДЦК + амін

6. Синтез на твердому носії (напр., на смолі Мерріфілда).

Біологічна роль пептидів. Декілька прикладів .

1. Енкефаліни та ендорфіни – опіоїдні пептиди.

наприклад Tyr-Gly-Gly-Phe-Met та

Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu измозгасвині. Відомо кілька сотень аналогів.

2. Окситоцин та вазопресин Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu -Gly-NH 2

│________________│

DuVigneaud, Ноб.пр. 1955 Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Arg -Gly-NH 2

│________________│

3. Інсулін контролює засвоєння глюкози клітиною. Надлишок глюкози у крові (діабет) – призводить до глікозилювання всього поспіль (переважно білків).

4. Перетворення пептидів: ангіотензиноген → ангіотензин I → ангіотензин II. Один з основних механізмів регуляції артеріального тиску (АТ), місце застосування багатьох ліків (блокатори АПФ - ангіотензин-перетворюючого ферменту. Каталізатор 1 стадії - фермент ренін (виділений з нирок).

5. Пептидні токсини. Діють при хворобах – ботулізм, правець, дифтерія, холера. Отрути змій, скорпіонів, бджіл, токсини грибів (фалоїдин, амантин), морських безхребетних (Conusgeographus – 13 АК, два -S-S-містки). Багато стійкі при кип'ятінні в кислому розчині (до 30 хв).

6. Пептидні антибіотики (граміцидин S).

7. Аспартам Asp-Phe-OMe у 200 разів солодший за цукор. Гіркі та "смачні" пептиди.

8. Білки. Чотири рівні організації нативної білкової молекули. Білок – унікальний (поряд з нуклеїновими кислотами) тип макромолекули, що має точно відому структуру, впорядковану аж до деталей стереохімії та конформації. Всі інші відомі макромолекули, у тому числі й природні (полісахариди, лігнін тощо) мають більшою чи меншою мірою невпорядковану будову – широке розподілення молекулярних мас, вільну конформаційну поведінку.

Первинна структура – ​​послідовність амінокислот. Як коротко позначається первинна структура?

Вторинна структура – ​​конформаційно-регулярні елементи двох типів (α-спіралі та β-шари) – так упорядковується лише частина білкової макромолекули.

Третинна структура – ​​унікальна впорядкована стереохімічна конфігурація повної макромолекули. Поняття про "складання" (folding) поліпептидного ланцюга в третинну структуру білка. Пріони.

Четвертична структура – ​​з'єднання кількох субодиниць у білках, що складаються з кількох поліпептидних ланцюгів. Дисульфідні містки (оборотне перетворення цистеїн-цистин) як спосіб закріплення третинної та четвертинної структури.

ВУГЛЕВОДИ.

1. Що таке вуглеводи? Вуглеводи навколо та всередині нас.

2. Поняття про фотосинтез похідних D-гліцеринової кислоти. Тільки для особливо видатних студентів – про утворення дифосфату гліцеринової кислоти з D-рибулози.

3. Що таке D-ряд вуглеводів?(Коротко про історію виникнення поняття про D-і L-ряди).

4. Класифікація вуглеводів: а) за кількістю атомів; б) за наявністю С=О або СНТ груп; в) за кількістю циклічних фрагментів.

5. Синтез вуглеводів з D-гліцеринового альдегіду методом Кіліані-Фішера.Як Фішер встановив формулу глюкози?

6. Виведення формул всіх D-тетроз, -пентоз, -гексоз з D-гліцеринового альдегіду (відкриті структури).Для всіх студентів – знати формулу глюкози (відкриту та циклічну), маннози (2-епімер глюкози), галактози (4-епімер глюкози), рибози. Піранози та фуранози.

7. Вміти перейти від відкритої форми до циклічної за Хеуорсом. Вміти намалювати формули α- та β–глюкози (всі заступники в положенні крім аномерного) у конформації крісла.

8. Що таке епімери, аноміри, мутаротація.Аномерний ефект.

9. Хімічні властивості глюкози як альдегідоспирту: а) хелати з іонами металів, одержання глікозидів, повних простих та складних ефірів, ізопропіліденовий захист; б) окислення СНТ групи іонами металів, бромною водою, НNО 3 . Розщеплення за Волею.Реакція з амінами та одержання озазонів.Найважливіші принципи та прийоми вибіркового алкілування різних гідроксилів у глюкозі.

10. D-фруктоза як представник кетозу. Відкрита та циклічна форми.Реакція срібного дзеркала на фруктозу.

11. Поняття про дезоксицукри, аміносахари. Сюди ж хітин та гепарин. Септулози та октулози в авокадо. Реакція Меяра (Maillard).

12. Олігосахариди. Мальтоза,целобіозу,лактоза, цукроза. Відновлюючі та невідновлювальні цукру.

13. Полісахариди – крохмаль(20% амілози + 80% амілопектину),іодкрохмальна проба, глікоген, целюлоза,гідроліз крохмалю в порожнині рота (амілаза) та гідроліз целюлози,нітроклітковина, віскозне волокно,виробництво паперу , групи крові та відмінність між ними.

Найважливіші полісахариди.

ПОЛІСАХАРИД	СКЛАД і будова	примітки
циклодекстрини	α-(6), β-(7), γ-(8) Складається з глюкози, 1-4 зв'язки.	Відмінні комплексоутворювачі, хелатоутворювачі
крохмаль	α-глю-(1,4)-α-глю 20% амілози + 80% амілопектину	Амілоза= 200 глю, лінійний полісахарид. Амілопектін= 1000 і більше глю, розгалужений.
глікоген	"розгалужений" крохмаль, участь 6-ОН	Запас глюкози в організмі
	З залишків фруктози	Міститься в топінамбурі
целюлоза	β-глю-(1,4)-β-глю	Бавовна, клітковина рослин, деревина
целюлоза	Ксантогенат за 6-положенням	Отримання віскози – штучного шовку, целофану (пакувальної плівки)
ацетат целюлози	Приблизно діацетат	ацетатне волокно
нітрат целюлози	Тринітроефір	Бездимний порох
Виробництво паперу з деревини	Деревина = целюлоза + лігнін. Обробити Са(НSO 3) 2 або Na 2 S + NaOH	Сульфатація деревини – видалення лігніну у воду – одержання целюлозної маси.
	Полі-α-2-дезокси-2-N-Ac-аміноглюкоза (замість 2-ОН – 2-NH-Ac)	Якщо видалити Ас від азоту вийде хітозан – модна БАД
гіалуронова кислота	– (2-AcNH-глюкоза – глюкуронова кислота) n –	Мастило в організмі (напр. у суглобах).
	Будова дуже складна – (2-HO 3 S-NH-глюкоза – глюкуронова кислота) n –	Збільшує час згортання крові
Хондроїтин сульфат	Глікопротеїни (колаген), протеоглікани, зв'язок через NН 2 аспарагіну або ВІН серину	Є скрізь в організмі, особливо у сполучній тканині, хрящах.

Примітка: Глюкуронова к-та: 6-СООН – 1- СНТ

Глюконова к-та: 6-СН 2 ВІН - 1-СООН

Глюкарова к-та: 6-СООН – 1- СООН

1. Хімія та біохімія нуклеїнових кислот.

Азотисті основи в РНК:У (урацил), Ц (цитозин) – похідні піримідину. А (аденін), Г (гуанін) – похідні пурину. У ДНКзамість У (урацилу) присутній Т (тимін).

Нуклеозиди ( цукор+ азотистий основа): уридин, цитидин, тимідин, аденозин, гуанозин.

Нуклеотиди( фосфат+ цукор+ азотисту основу).

Лактим-лактамна таутомерія.

Первинна структурануклеїнових кислот (з'єднання нуклеозидів через атоми кисню у С-3 та С-5 рибози (дезоксирибози) за допомогою фосфатних містків.

РНК та ДНК.

а) Головні основи та мінорні основи (РНК). Лише для тРНК перелік мінорних основ наближається до 50. Сенс їхнього існування – захист від гідролітичних ферментів. 1-2 приклади мінорних основ.

в) Правила Чаргафа для ДНК. Найважливіше: А=Т. Г=Ц. Однак Г+Ц< А+Т для животных и растений.

Принципи будови ДНК

1. Нерегулярність.
Існує регулярний сахарофосфатний кістяк, до якого приєднані азотисті основи. Їхнє чергування нерегулярне.

2. Антипаралельність.
ДНК складається з двох полінуклеотидних ланцюгів, орієнтованих антипаралельно. 3`-кінець однієї розташований навпроти 5`-кінця іншої.

3. Комплементарність (додатковість).
Кожній азотистої основи одного ланцюга відповідає строго певна азотна основа іншого ланцюга. Відповідність задається хімією. Пурин і піримідин у парі утворюють водневі зв'язки. У парі A-Т два водневі зв'язки, у парі Г-Ц – три, оскільки в цих підставах в ароматичному кільці є додаткова аміногрупа.

4. Наявність регулярної вторинної структури.
Два комплементарні, антипаралельно розташовані полінуклеотидні ланцюги утворюють праві спіралі із загальною віссю.

Функції ДНК

1. ДНК є носієм генетичної інформації.
Функція забезпечується фактом існування генетичного коду. Кількість молекул ДНК: у клітині людини – 46 хромосом, у кожній одна молекула ДНК. Довжина 1 молекули ~ 8 (тобто 2х4) див. У упакованому вигляді – 5 нм (це третинна структура ДНК, суперспіралізація ДНК на білках-гістонах).

2. Відтворення та передача генетичної інформації забезпечується процесом реплікації (ДНК → нова ДНК).

3. Реалізація генетичної інформації у вигляді білків та будь-яких інших сполук, що утворюються за допомогою білків-ферментів.
Ця функція забезпечується процесами транскрипції (ДНК у РНК) та трансляції (РНК у білок).

Репарація- Відновлення пошкодженої ділянки ДНК. Це відбувається через те, що ДНК – дволанцюжкова молекула, є комплементарний нуклеотид, який "підказує", що потрібно виправити.

Які бувають помилки та пошкодження? а) Помилки реплікації (10 -6); б) депуринізація, втрата пурину, утворення апуринових сайтів (у кожній клітині втрата 5000 пуринових залишків на добу!); в) дезамінування (наприклад цитозин перетворився на урацил).

Ушкодження, що індукуються. а) димеризація піримідинових кілець під дією УФ по С = зв'язків з утворенням циклобутанового кільця (для видалення димерів використовуються фотоліази); б) хімічне ушкодження (алкілування, ацилювання та ін.). Ремонт пошкоджень – ДНК-глікозилаза – апуринізація (або апіримідінізація) алкільованої основи – далі введення "нормальної" основи у п'ять стадій.

Порушення процесу репарації - Спадкові хвороби (пігментна ксеродерма, трихотіодистрофія та ін.) Спадкових хвороб близько 2000.

Інгібітори транскрипції та трансляції – антибактеріальні препарати.

Стрептоміцин - Інгібітор синтезу білка у прокаріотів.

Тетрацикліни - "зв'язуються з 30S субодиницею бактеріальної рибосоми і блокують приєднання аміноацил-тРНК в А-центр рибосоми, тим самим порушуючи елонгацію (тобто зчитування мРНК і синтез поліпептидного ланцюга)".

Пеніциліни та цефалоспорини - β-лактамні антибіотики. β-Лактамне кільце інгібує синтез клітинних стінок у грамнегативних мікроорганізмів.

Віруси – інгібітори матричних синтезів у еукаріотичних клітинах.

Токсини – часто роблять те саме, що й віруси. α-Аманітін- Токсин блідої поганки, LD 50 0,1 мг на кг маси тіла. Інгібування РНК-полімерази. Результат – незворотні зміни у печінці та нирках.

Ріцин - дуже сильна білкова отрута з рицини. Це фермент N-глікозилаза, який видаляє залишок аденіну з 28S рРНК великої субодиниці рибосоми, пригнічує синтез білка в еукаріотів. Міститься в рициновій олії.

Ентеротоксин збудника дифтерії (білок з масою 60 кД) – інгібування синтезу білків у зіві та гортані.

Інтерферони – білки з розміром близько 160 АК секретуються деякими клітинами хребетних у відповідь на зараження вірусами. Кількість інтерферону – 10-9 – 10-12 г, тобто. одна молекула білка захищає одну клітину. Ці білки як білкові гормони стимулюють синтез ферментів, які руйнують синтез мРНК вірусів.

Спадкові хвороби (моногенні) та (не плутати!) сімейна схильність до хвороб (діабет, подагра, атеросклероз, сечокам'яна хвороба, шизофренія – це мультифакторні хвороби.)

Принципи аналізу нуклеотидної послідовності (факультативно).

Технологія ДНК в медицині.

А. Виділення ДНК. Б. Розщеплення ДНК за допомогою рестриктаз. ДНК людини – 150х10 6 пар нуклеотидів. Їх треба поділити на 500 000 фрагментів по 300 пар у кожному. Далі гель-електрофорез. Далі – блот-гібридизація по Саузерну з радіозондом чи інші методики.

Секвенування. Екзонуклеази – послідовно відщеплюють один мононуклеотид. Це застаріла методика.

ПЛР (PCR) – полімеразно-ланцюгова реакція. (Нобел. пр. 1993: Кері Мулліс)

Принцип:праймери (це фрагменти ДНК ~20 нуклеотидів – комерційно доступні) + ДНК-полімераза → напрацювання ДНК (ампліфікатор) → аналіз ДНК (секвенатор). Нині все робиться автоматично!

Метод секвенування ДНК з використанням мічених дефектних нуклеотидів (наприклад, дідезоксинуклеотидів). Нині мітки не радіоактивні, а флуоресцентні. Аналіз на СНІД та інші ІПСШ. Швидко, але дорого. Краще не хворіти!

Успіх ПЛР для діагностики та поширення пов'язаний з тим, що ферменти, що беруть участь у процесі, виділені з термостійких бактерій гарячих джерел і зроблені генною інженерією, витримують нагрівання, при якому відбувається денатурація (дисоціація ланцюгів ДНК) і підготовка їх до наступного циклу ПЛР.

ТЕРПІНИ, ТЕРПЕНОЇДИ І СТЕРОЇДИ.

Турпентін – летюча олія із соснової смоли.

Терпени – група ненасичених вуглеводнів складу (З 5 Н 8) n , де n³ 2, поширені у природі. Містять фрагменти ізопентану, пов'язані, як правило, на кшталт “голова до хвоста” (це і є Правило Ружички).

Монотерпени З 10 (З 5 Н 8) 2 Се сквитерпени З 15, (З 5 Н 8) 3 Дітерпени С 20, (З 5 Н 8) 4 Тритерпени С 30, (З 5 Н 8) 6 . Політерпени (каучук).

Ступінь гідрування терпенів може бути різним, тому число атомів Н не обов'язково повинно бути кратно 8. Не буває 25 і 35 терпенов.

Терпени бувають ациклічні та карбоциклічні.

Терпеноїди (ізопреноїди) – це терпени (вуглеводні) + функціонально заміщені терпени. Велика група природних з'єднань з регулярною будовою скелета.

Ізопреноїди можна поділити на

1) терпеливі, у т.ч. функціонально заміщені,

2) стероїди

3) смоляні кислоти,

4) поліізопреноїди (каучук).

Найважливіші представники терпенів.

Деякі особливості хімії терпенів, біциклічних молекул та стероїдів.

1) некласичні катіони; 2) перегрупування типу Вагнера-Мейєрвейну; 3) легка окислюваність; 4) діастереоселективний синтез; 5) вплив віддалених груп.

Формально терплені - продукти полімеризації ізопрену, але шлях синтезу зовсім інший! Чому ж саме похідні поліізопрену набули такого поширення в природі? Це з особливостями їх біосинтезу з ацетилкоэнзима А, тобто. фактично з оцтової кислоти. (Блох, 40-60 рр. Обидва атоми вуглецю з 14 Н 3 З 14 ООН включаються в терп.)

СХЕМА СИНТЕЗУ МЕВАЛОНОВОЇ КИСЛОТИ – найважливішого проміжного продукту в біосинтезі терпенів та стероїдів.

Конденсація ацетилкоензиму А в ацетоацетилкоензим А проходить за типом складноефірної конденсації Кляйзена.

Синтез лимонену з геранілфосфату – важливої ​​проміжної речовини як у синтезі найрізноманітніших терпенів, і у синтезі холестерину. Нижче наведено перетворення лимонену на камфору під дією HCl, води та окислювача (РР – залишок пірофосфату).

Перетворення мевалонової кислоти в геранілфосфат відбувається шляхом 1) фосфорилювання 5-ОН; 2) повторного фосфорилювання 5-ОН та утворення пірофосфату; 3) фосфорилювання по 3-ОН. Все це відбувається під дією АТФ, яка перетворюється на АДФ. Подальші перетворення:

Найважливіші стероїдні гормони.

Утворюються в організмі із холестерину. Холестерин не розчинний у воді. Проникає в клітину та бере участь у біосинтезі через комплекси зі стеринопереносними білками.

ЖОВЧНІ КИСЛОТИ . Хольова кислота. Цис-зчленування кілець А і В. Жовчні кислоти покращують всмоктування ліпідів, знижують рівень холестерину, широко використовуються для синтезу макроциклічних структур.

СТЕРОЇДИ – ЛІКАРСЬКІ ЗАСОБИ.

1. Кардіотоніки. Дигітоксин. Міститься в різних видах наперстянки (DigitalispurpureaL. або DigitalislanataEhrh.). Глікозиди - це природні сполуки, які складаються з одного або декількох залишків глюкози або іншого цукру, найчастіше пов'язаних через положення 1 або 4 з органічною молекулою (АГЛІКОН). Речовини схожої структури та дії зустрічаються в отруті деяких видів жаб.

2. Діуретики.Спіронолактон (верошпірон). Антагоніст альдостерону. Блокує зворотне всмоктування іонів Na+, зменшує таким чином кількість рідини, що призводить до зниження артеріального тиску. Не впливає на вміст іонів К+! Це дуже важливо.

3. Протизапальні засоби.Преднізолон. 6-Метилпреднізолон (див. формулу вище). Фторстероїди (дексаметазон (9a-фтор-16a-метилпреднізолон), тріамцинолон (9a-фтор-16a-гідроксипреднізолон. Протизапальні мазі).

4. анаболіки.Сприяють утворенню м'язової маси та кісткової тканини. Метандростенолон.

5. БРАСИНОСТЕРІЇ- ПРИРОДНІ З'ЄДНАННЯ, ЩО ДОПОМАГАЮТЬ РОСЛИНАМ БОРОТИСЯ СО СТРЕСОМ (посуха, заморозки, зайве зволоження), Мають РОСТОРЕГУЛЮЮЧУ Активність.

24-епібрасінолід [(22R, 23R,24R)- 2α,3α,22,23- тетрагідрокси-В-гомо-7-окса-5α-ергостан-6-он.

Препарат "Епін-екстра", ННВП "НЕСТ-М".

МЕТАЛОКОМПЛЕКСНИЙ КАТАЛІЗ (1 СЕМЕСТР).

Ксилол та ін), нафталін та його похідні та ін.

Бензольні ароматичні вуглеводні – переважно рідини, частиною тверді тіла з характерним ароматичним запахом. Застосовуються як, а також як вихідні продукти в отриманні, барвників та ін. Пари їх у високих концентраціях мають наркотичну і частково судомну дію.

При гострому отруєнні спостерігаються збудження, подібно до алкогольного, потім поступове пригнічення, зрідка; смерть настає від зупинки дихання. Для хронічних отруєнь характерні тяжкі ураження системи крові та , що супроводжуються зниженням вмісту в крові, лейкоцитів та розладів функції нервової системи, ураження печінки та органів внутрішньої секреції. Найбільш тяжкі хронічні отруєння викликає бензол (див.). При дії пари або пилу ароматичних вуглеводнів спостерігається помутніння кришталика. Дратівна дія похідних бензолу на шкіру зростає в міру збільшення числа метильних груп, особливо виражена вона у мезитилену (триметилбензол). Заміщення водню в бічній ланцюзі на ( , ) посилює подразнюючу дію ароматичних вуглеводнів на дихальні шляхи та слизові оболонки. Токсичні властивості ароматичних аміно- і нітросполук пов'язані з їх здатністю перетворювати оксигемоглобін на метгемоглобін.

Нафталін та його похідні можуть викликати ураження нервової системи, шлунково-кишкового тракту, нирок, подразнення верхніх дихальних шляхів та шкіри. Сполукам багатоядерних ароматичних вуглеводнів з конденсованими кільцями властива канцерогенна активність. Пухлини зазвичай виникають у місцях безпосереднього контакту з цими ароматичними вуглеводнями, але зрідка і у віддалених органах (сечовий міхур).

Лікування отруєнь. У легких випадках гострого отруєння ароматичними вуглеводнями необхідно вивести потерпілого з виробничої обстановки, лікування зазвичай не потрібно (при явищах збудження призначають валеріанові краплі, рекомендується спокій). У важких випадках при ослабленні дихання вдаються до; потерпілому дають вдихати кисень чи карбоген. При розладах кровообігу - 10% розчин кофеїн-бензоат натрію під шкіру та всередину разом з ацетилсаліциловою кислотою або . протипоказаний. При блюванні - внутрішньовенне 20 мл 40% розчину. При подразненні слизових оболонок – содові, промивання очей 2% розчином. При виражених змінах крові рекомендується застосування стимуляторів, тезан, (вітамін Вс), ціанокобаламін ().

Ароматичні вуглеводні - вуглеводні, у складі яких є циклічне угруповання. Групу ароматичних вуглеводнів складають бензол та його похідні, ароматичні сполуки з двома бензольними кільцями (дифеніл та його похідні), вуглеводні з конденсованими кільцями (інден, нафталін та його похідні), багатоядерні вуглеводні з конденсованими кільцями та їх гетероцикл.

Бензольні ароматичні вуглеводні – переважно рідини, частиною тверді тіла з характерним ароматичним запахом. Застосовуються як розчинники, а також як вихідні продукти в синтезі пластмас, синтетичного каучуку, барвників, лаків, інсектицидів, фармацевтичних препаратів та високоактивних компонентів моторного палива. Бензол, толуол, ксилол отримують у процесі перегонки кам'яного вугілля, і навіть з нафти. Багатоядерні ароматичні вуглеводні містяться в продуктах природного походження (нафта, нафтові бітуми та ін), а також утворюються при процесах термічної переробки органічної сировини (суха перегонка, крекінгування, коксування та напівкоксування).

Пари ароматичних вуглеводнів у високих концентраціях мають наркотичну і частково судомну дію. При гострому отруєнні смерть настає від зупинки дихання. Небезпека гострих отруєнь при застосуванні ароматичних вуглеводнів велика, особливо під час роботи у замкнутих просторах. Ще небезпечніші хронічні отруєння, які характеризуються важкими ураженнями крові та кровотворних органів. Окремі ароматичні вуглеводні діють неоднаково. Найбільш тяжкі хронічні отруєння викликає бензол (див.). При отруєнні похідними бензолу відбуваються ушкодження печінки, розлади функції нервової системи, органів внутрішньої секреції, особливо надниркових залоз, обміну вітаміну С. Дратівна дія гомологів бензолу на шкіру зростає зі збільшенням числа метильних груп - від бензолу до триметилбензолу (мезитилену). Ароматичні вуглеводні з чотирма метильними групами мають слабку подразнювальну дію. Речовини з розгалуженими бічними ланцюгами і ненасиченими ланцюгами мають більшу подразнювальну дію, з подовженими ланцюгами - меншою.

Дуже великі токсичні властивості ароматичних аміно- і нітросполук, що насамперед пов'язано з їхньою здатністю перетворювати оксигемоглобін на метгемоглобін з виникненням гіпоксемії та гіпоксії. Деякі нітросполуки (тринітротолуол) є типовими отрутами печінки. Ароматичні аміносполуки, особливо двоядерні (β-нафтиламін, бензидин, діанізидин), можуть викликати злоякісні та доброякісні пухлини сечового міхура. При заміщенні водню галогеном в бензольному кільці ароматичні вуглеводні набувають наркотичних і дратівливих властивостей. При заміщенні водню галогеном в бічній ланцюгу утворюються продукти, що дуже сильно подразнюють дихальні шляхи та слизові оболонки очей. Токсичність їх підвищується із збільшенням числа атомів галогену молекулі. Нафталін та його похідні вражають нервову систему, шлунково-кишковий тракт, нирки та викликають подразнення верхніх дихальних шляхів та шкіри. Для всіх ароматичних вуглеводнів характерні зміни крові (гемоліз еритроцитів, поява тілець Гейнца, анемія). При дії пари та пилу ароматичних вуглеводнів спостерігається помутніння кришталика. Виникнення катаракти пов'язують із зниженням вмісту цистеїну в організмі при детоксикації отрути. З'єднанням багатоядерних ароматичних вуглеводнів з конденсованими кільцями властива канцерогенна активність, яку ряд авторів ставить у пряму залежність від вмісту ароматичних вуглеводнів 3-4-бензпірена. Пухлини зазвичай виникають при безпосередньому контакті з цими ароматичними вуглеводнями, зрідка та у віддалених органах.

Діючі санітарні норми проектування промислових підприємств (СН 245-63) допускають вміст бензолу в повітрі робочих приміщень у концентрації не понад 20 мг/м 3 толуолу - 50 мг/м 3 , ксилолу - 50 мг/м 3 , нафталіну - 20 мг/ м3. Присутність канцерогенних з'єднань у повітрі робочих приміщень не допускається. При роботі з ароматичними вуглеводнями необхідно дотримуватись заходів захисту, регламентованих зазначеними нормами, а також санітарними правилами та інструкціями для окремих галузей промисловості. Для попередження хронічних отруєнь важливе значення має проведення попередніх та періодичних (один раз на рік) медичних оглядів, що працюють з ароматичними вуглеводнями. Для діагностичних цілей використовують визначення сечі продуктів окислення ароматичних вуглеводнів. Ряд авторів пропонує визначення в біосубстратах бензолу, а також продуктів окислення толуолу (бензойна та гіпопурова кислоти) як «експозиційна проба» для судження про концентрацію продуктів у повітрі робочих приміщень. Важливим є визначення сечі вмісту органічних сульфатів.

У разі легких гострих отруєнь лікування зазвичай не потрібне (при явищах збудження призначають броміди, валеріанові краплі, рекомендується спокій). У важких випадках вдаються до штучного дихання, призначення кисню чи карбогену. При розладах кровообігу вводять кофеїн під шкіру та per os разом з ацетилсаліциловою кислотою або амідопірином. Адреналін протипоказаний. При блюванні – внутрішньовенне вливання 20 г 40 % розчину глюкози. При подразненні слизових оболонок – содові інгаляції; промивання очей 2% розчином питної соди.

Фізичні властивості

Бензол та його найближчі гомологи – безбарвні рідини зі специфічним запахом. Ароматичні вуглеводні легші за воду і в ній не розчиняються, проте легко розчиняються в органічних розчинниках – спирті, ефірі, ацетоні.

Бензол та його гомологи самі є добрими розчинниками для багатьох органічних речовин. Усі арени горять коптючим полум'ям через високий вміст вуглецю в їх молекулах.

Фізичні властивості деяких арен представлені в таблиці.

Таблиця. Фізичні властивості деяких аренів

Назва	Формула	t°.пл., °C	t°.кип., °C
Бензол	C 6 H 6	5,5	80,1
Толуол (метилбензол)	З 6 Н 5 СH 3	95,0	110,6
Етилбензол	З 6 Н 5 З 2 H 5	95,0	136,2
Ксилол (диметилбензол)	6 Н 4 (СH 3) 2
орто-		25,18	144,41
мета-		47,87	139,10
пара-		13,26	138,35
Пропілбензол	6 Н 5 (CH 2) 2 CH 3	99,0	159,20
Кумол (ізопропілбензол)	C 6 H 5 CH(CH 3) 2	96,0	152,39
Стирол (вінілбензол)	6 Н 5 CH=СН 2	30,6	145,2

Бензол - легкокипляча ( tстос= 80,1°С), безбарвна рідина, що не розчиняється у воді

Увага! Бензол – отрута, діє нирки, змінює формулу крові (при тривалому впливі), може порушувати структуру хромосом.

Більшість ароматичних вуглеводнів небезпечні для життя, токсичні.

Отримання аренів (бензолу та його гомологів)

В лабораторії

1. Сплавлення солей бензойної кислоти з твердими лугами

C 6 H 5 -COONa + NaOH t → C 6 H 6 + Na 2 CO 3

бензоат натрію

2. Реакція Вюрца-Фіттінга: (тут Г - галоген)

З 6H 5 -Г + 2Na + R-Г →C 6 H 5 - R + 2 NaГ

З 6 H 5 -Cl + 2Na + CH 3 -Cl → C 6 H 5 -CH 3 + 2NaCl

У промисловості

• виділяють з нафти та вугілля методом фракційної перегонки, риформінгом;
• з кам'яновугільної смоли та коксового газу

1. Дегідроциклізацією алканівз числом атомів вуглецю більше 6:

C 6 H 14 t , kat→C 6 H 6 + 4H 2

2. Тримеризація ацетилену(тільки для бензолу) – нар. Зелінського:

3С 2 H 2 600°C, Акт. вугілля→C 6 H 6

3. Дегідруваннямциклогексану та його гомологів:

Радянський академік Микола Дмитрович Зелінський встановив, що бензол утворюється із циклогексану (дегідрування циклоалканів

C 6 H 12 t, kat→C 6 H 6 + 3H 2

C 6 H 11 -CH 3 t , kat→C 6 H 5 -CH 3 + 3H 2

метилциклогексантолуол

4. Алкілювання бензолу(Отримання гомологів бензолу) - р Фріделя-Крафтса.

C 6 H 6 + C 2 H 5 -Cl t, AlCl3→C 6 H 5 -C 2 H 5 + HCl

хлоретан етилбензол

Хімічні властивості аренів

I. РЕАКЦІЇ ОКИСЛЕННЯ

1. Горіння (вогне полум'я):

2C 6 H 6 + 15O 2 t→12CO 2 + 6H 2 O + Q

2. Бензол за звичайних умов не знебарвлює бромну воду та водний розчин марганцівки

3. Гомологи бензолу окислюються перманганатом калію (знебарвлюють марганцівку):

А) у кислому середовищі до бензойної кислоти

При дії на гомологи бензолу перманганату калію та інших сильних окислювачів бічні ланцюги окислюються. Яким би складним не був ланцюг заступника, він руйнується, за винятком a-атома вуглецю, який окислюється в карбоксильну групу.

Гомологи бензолу з одним бічним ланцюгом дають бензойну кислоту:

Гомологи, що містять два бічні ланцюги, дають двоосновні кислоти:

5C 6 H 5 -C 2 H 5 + 12KMnO 4 + 18H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 COOH + 5CO 2 + 6K 2 SO 4 + 12MnSO 4 +28H 2 O

5C 6 H 5 -CH 3 + 6KMnO 4 + 9H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 COOH + 3K 2 SO 4 + 6MnSO 4 +14H 2 O

Спрощено :

C 6 H 5 -CH 3 + 3O KMnO4→C 6 H 5 COOH + H 2 O

Б) у нейтральній та слаболужній до солей бензойної кислоти

C 6 H 5 -CH 3 + 2KMnO 4 → C 6 H 5 COOК + K ВІН + 2MnO 2 + H 2 O

II. РЕАКЦІЇ ПРИЄДНАННЯ (важче, ніж у алкенів)

1. Галогенування

C 6 H 6 +3Cl 2 h ν → C 6 H 6 Cl 6 (гексахлорциклогексан – гексахлоран)

2. Гідрування

C 6 H 6 + 3H 2 t , PtабоNi→C 6 H 12 (циклогексан)

3. Полімеризація

III. РЕАКЦІЇ ЗАМІЩЕННЯ - Іонний механізм (легше, ніж у алканів)

1. Галогенування -

a ) бензолу

C 6 H 6 + Cl 2 AlCl 3 → C 6 H 5 -Cl + HCl (хлорбензол)

C 6 H 6 + 6Cl 2 t ,AlCl3→C 6 Cl 6 + 6HCl( гексахлорбензол)

C 6 H 6 + Br 2 t,FeCl3→ C 6 H 5 -Br + HBr( бромбензол)

б) гомологів бензолу при опроміненні чи нагріванні

За хімічними властивостями алкільні радикали подібні до алканів. Атоми водню у яких заміщаються на галоген по свободно-радикальному механізму. Тому відсутність каталізатора при нагріванні або УФ-опроміненні йде радикальна реакція заміщення в бічному ланцюгу. Вплив бензольного кільця на алкільні заступники призводить до того, що завжди заміщається атом водню у атома вуглецю, безпосередньо пов'язаного з бензольним кільцем (a -атома вуглецю).

1) C 6 H 5 -CH 3 + Cl 2 h ν → C 6 H 5 -CH 2 -Cl + HCl

в) гомологів бензолу у присутності каталізатора

C 6 H 5 -CH 3 + Cl 2 AlCl 3 → (суміш орту, пара похідних) +HCl

2. Нітрування (з азотною кислотою)

C 6 H 6 + HO-NO 2 t, H2SO4→C 6 H 5 -NO 2 + H 2 O

нітробензол - запах мигдалю!

C 6 H 5 -CH 3 + 3HO-NO 2 t, H2SO4→ З H 3 -C 6 H 2 (NO 2) 3 + 3H 2 O

2,4,6-тринітротолуол (тол, тротил)

Застосування бензолу та його гомологів

Бензол C 6 H 6 хороший розчинник. Бензол як добавка покращує якість моторного палива. Служить сировиною для отримання багатьох ароматичних органічних сполук - нітробензолу C 6 H 5 NO 2 (розчинник, з нього одержують анілін), хлорбензолу C 6 H 5 Cl, фенолу C 6 H 5 OH, стиролу і т.д.

Толуол C 6 H 5 -CH 3 - розчинник, використовується при виробництві барвників, лікарських та вибухових речовин (тротил (тол), або 2,4,6-тринітротолуол ТНТ).

Ксилоли C 6 H 4 (CH 3) 2 . Технічний ксилол – суміш трьох ізомерів ( орто-, мета- І пара-ксилолов) – застосовується як розчинник і вихідний продукт для синтезу багатьох органічних сполук.

Ізопропілбензол C 6 H 5 –CH(CH 3) 2 служить отримання фенолу і ацетону.

Хлорпохідні бензолувикористовують для захисту рослин. Так, продукт заміщення в бензолі атомів Н атомами хлору - гексахлорбензол 6 Сl 6 - фунгіцид; його застосовують для сухого протруювання насіння пшениці та жита проти твердої сажки. Продукт приєднання хлору до бензолу – гексахлорциклогексан (гексахлоран) С6Н6Сl6 – інсектицид; його використовують для боротьби зі шкідливими комахами. Згадані речовини відносяться до пестицидів – хімічних засобів боротьби з мікроорганізмами, рослинами та тваринами.

Стирол C 6 H 5 – CH = CH 2 дуже легко полімеризується, утворюючи полістирол, а кополімеризуючись з бутадієном – бутадієнстирольні каучуки.

ВІДЕО-ДОСВІТИ

АРОМАТИЧНІСТЬ(від грец. aroma, рід. відмінок aromatos - пахощі), поняття, що характеризує сукупність структурних, енергетич. св-в та особливостей реакц. Можливості цикліч. структур із системою сполучених зв'язків. Термін введений Ф. А. Кекуле (1865) для опису св-в сполук, структурно близьких до родоначальника класу.

До наиб. важливих ознак ароматичності належить схильність ароматич. з'єдн. до заміщення, що зберігає систему сполучених зв'язків у циклі, а не до приєднання, що руйнує цю систему. Крім і його похідних, такі р-ції характерні для поліциклів ч. ароматич. (напр., та їх похідних), а також для ізоелектронних їм пов'язаних гетероцикліч. з'єднань. Відомо, проте, чимало з'єднань. ( , та ін), які також легко вступають в р-ції заміщення, але не володіють всіма ін. ознаками ароматичності.

Реакція. здатність неспроможна бути точною характеристикою ароматичності ще й оскільки вона відбиває св-ва як осн. стану даного з'єднання, а й перехідного стану (активів. комплексу) р-ції, в к-рую це з'єдн. вступає. Тому суворіші критерії ароматичності пов'язані з аналізом фіз. св-в осн. електронних станів цикліч. сполучених структур. Головна труднощі у тому, що ароматичність перестав бути експериментально визначається характеристикою. Тому немає однозначного критерію задля встановлення ступеня ароматичності, тобто. ступеня подоби св-вам. Нижче розглянуті наиб. важливі ознаки ароматичності.

Будова електронної оболонки ароматичних систем.

Тенденція та її похідних до збереження структури сполученого кільця в разл. перетвореннях означає підвищення. термодинамічні. та кінетич. стійкість цього структурного фрагмента. Стабілізація (зниження електронної енергії) або , що володіють цикліч. структурою, досягається при повному заповненні всіх молекул, що зв'язують, і вакантності незв'язувальних і антизв'язувальних . Виконання цих умов досягається, коли загальна кількість циклич. дорівнює (4л + 2), де п = = 0,1,2 ... (Правило Хюккеля).

Це правило пояснює стійкість (ф-ла I) та циклопентадієнільного (II; п = 1). Воно дозволило правильно передбачити стійкість циклопропенільного (III; п = 0) та циклогептатріенільного (IV; п = 1). З огляду на подобу електронних оболонок з'єдн. II-IV і вони, як і вищі цикліч. - , , (V-VII), розглядаються як ароматич. системи.

Правило Хюккеля можна екстраполювати на ряд сполучених гетероцикліч. з'єдн. - похідні (VIII) і пірилія (IX), ізоелектронні, п'ятичленові гетероцикли типу X ( , ), ізоелектронні циклопентадієнільні. Ці сполуки також відносять до ароматич. системам.

Для похідних сполук II-Х та ін більш складних структур, одержуваних ізоелектронним заміщенням метинових груп в I-VII, також характерні висока термодинамічні. стійкість та загальна схильність до р-цій заміщення в ядрі.

Цикліч. пов'язані , що мають у циклі 4n (n=1,2...), нестійкі і легко вступають у р-ції приєднання, тому що мають незамкненою електронною оболонкою з частково заповненими незв'язуючими . Такі сполуки, наиб. типовим прикладом яких брало служить циклобутадієн (XI), відносять кантіароматич. системам.

Правила, що враховують число в циклі, корисні для властивості св-в моноцикліч. структур, проте непридатні до поліциклів. Оцінюючи ароматичності останніх необхідно враховувати, як відповідають цим правилам електронні оболонки кожного окремого циклу . З обережністю слід користуватися ними і у разі багатозаряджених цикліч. . Так, електронні оболонки дикатіону та діаніону циклобутадієну відповідають вимогам правила Хюккеля. Однак ці структури не можна відносити до ароматичних, тому що дикатіон (п = 0) стійкий не в плоскій формі, що забезпечує цикліч. сполучення, а в зігнутій по діагоналі; діаніон (n=1) взагалі нестійкий.

Енергетичні критерії ароматичності. Енергія резонансу.Для визначення кількостей. заходи ароматичності, що характеризує підвищення. термодинамічні. стійкість ароматич. з'єдн., було сформульовано поняття енергії резонансу (ЕР), або енергія ділокалізації.

Теплота, що формально містить три, на 151 кДж/ більше, ніж теплота трьох. Цю величину, що зв'язується з ЕР, можна розглядати як енергію, що додатково витрачається на руйнування цикліч. системи сполучених бензольного кільця, що стабілізує цю структуру. Т. обр., ЕР характеризує внесок цикліч. сполучення (повну енергію, теплоту атомізації) з'єднання.

Запропоновано ряд способів теоретич. оцінок ЕР. Вони різняться гол. обр. вибором структури порівняння (тобто. структури, в якій порушено цикліч. сполучення) з цикліч. формою. Звичайний підхід до обчислення ЕР полягає в зіставленні електронних енергій цикліч. структури та суми енергій всіх ізольованих, що містяться в ній. Проте розраховані т. зр. ЕР, незалежно від використовуваного квантовохім. методу, мають тенденцію до зростання зі збільшенням розмірів системи. Це часто суперечить експеримент. даним про св-вах ароматич. системи. Так, ароматичність у поліаценовбензол (I), (XII), (XIII), тетрацен (XIV) знижується (напр., зростає схильність до приєднання, збільшується альтернування довжин зв'язків), а ЕР (наведені в одиницях= 75 кДж/) зростають :

Цього недоліку позбавлені величини ЕР, що розраховуються шляхом порівняння електронних енергій цикліч. структури та аналогічного ацикліч. сполученого повна (М. Дьюар, 1969). Розраховані т. зр. величини заведено називати ЕР Дьюара (ЕРД). Напр., ЕРД (1,013) обчислюється при зіставленні його з 1,3,5-гексатрієну, а ЕРД циклобутадієну-порівнянням його = = з 1,3-бутадієну.

З'єднання з покласти. значеннями ЕРД відносять до ароматичних, з негативними до антиароматичних, а зі значеннями ЕРД, близькими до нуля, - до неароматичних. Хоча значення ЕРД варіюють залежно від наближень квантовохім. методу розрахунку, відносить. порядок їх практично залежить від вибору методу. Нижче наведено ЕРД у розрахунку на один (ЕРД/е; в одиницях), обчислені за модифікаціями. Хюккеля:

наиб. ЕРД/е, тобто наиб. ароматичністю, має . Зниження ЕРД/е відбиває зниження ароматич. св-в. Наведені дані добре узгоджуються з уявленнями про прояви ароматичності.

Магнітні критерії ароматичності.Цикліч. сполучення призводить до виникнення в кільцевого струму, який викликає екзальтацію діамагні. сприйнятливості. Оскільки величини кільцевого струму та екзальтації відображають ефективність цикліч. сполучення, вони м. б. використані як кількостей. міра ароматичності.

До ароматичних відносяться соед., в яких брало підтримуються наведені діамагнітні електронні кільцеві струми (діатропні системи). У разі ануленів (n = 0,1,2...) існує пряма пропорційність між силою кільцевого струму та величиною ЕРД. Однак для неальтернантних (напр.,) і гетероцикліч. з'єдн. ця залежність ускладнюється. Нерідко система м.б. одночасно і діатропної та антиароматичної, напр. біциклодекапентаєн.

Наявність індукуючих. кільцевого струму в цикліч. пов'язаних системах характерно проявляється у спектрах протонного магн. резонансу (ПМР), т.к. Струм створює анізотропне магн. поле, що помітно впливає на хім. зрушення , пов'язані з кільцем. Сигнали, розташованих у внутр. частини ароматич. кільця, що зміщуються у бік сильного поля, а сигнали , розташованих на периферії кільця, - у бік слабкого поля. Так, внутр. (ф-ла VI) і (VII) виявляються при - 60 ° С у спектрі ПМР соотв. при 0,0 та -2,99м. д., а зовнішні-при 7,6 та 9,28 м. д.

Для антиароматич. систем ануленів, навпаки, характерні парамагні. кільцеві струми, що призводять до зсуву зовніш. у сильне поле (паратропні системи). Так, хім. зсув зовніш. дорівнює всього 4,8 м.д.

Структурні критерії ароматичності.Найважливіші структурні характеристики - її планарність та повна вирівняність зв'язків. можна як ароматичну, якщо довжини вуглець-вуглецевих зв'язків у ній лежать у межах 0,136-0,143 нм, тобто. близько 0,1397 нм для (I). Для нецикліч. пов'язаних полієнових структур довжини зв'язків С-С становлять 0,144-0,148 нм, а зв'язків С=З-0,134-0,135 нм. Ще більше альтернування довжин зв'язків притаманно антиароматич. структур. Це підтверджується даними суворих неемпірич. розрахунків геометрич. параметрів циклобутадієну та експерим. даними для його похідних.

Запропоновано разл. вирази для кількостей. характеристики ароматичності за ступенем альтернування довжин зв'язків, напр. для вводиться індекс ароматичності (НОМА d):

де а = 98,89, Х r - Довжина r-ної зв'язку (в А), n-число зв'язків. Для