12 - Szerves Kémiai Tanszék

Aromás vegyületek
1834-ben Eilhardt Mitscherlich német kémikus benzoesavat hevített CaO jelenlétében, melynek
révén dekarboxilezéssel benzolt állított elő. Meghatározta a C 6 H 6 összegképletét.
Alifás: Az alkánokhoz, alkénekhez illetve alkinekhez hasonló reaktivitást mutat a kémiai
reakcióiban.
Aromás: alacsony H/C hányadossal jellemezhető vegyületek. Rendkívül stabilak, oxidációs és
addíciós reakcióra nem hajlamosak, viszont könnyen vihetők elektrofil szubsztitúciós (S E Ar)
reakciókba. Az első vegyületeket balzsamokból, gyantákból és illóolajokból nyerték.
A benzaldehidet például a keserű mandulából. Kekule: az aromás vegyületek 6 szén atomos
egységet tartalmaznak, benzol az alapváz.
Nevezéktan:
fluorbenzol
nitrobenzol
toluol
fenol
1

Szerkezet Triviális név Szubsztitúciós név
CH 3
benzol
toluol
metilbenzol
6
CH 3
1
2
CH 3
5
4
3
CH 3
1
o-, m-, p-xilol
o-, m-, p-dimetilbenzol
5 3
H 3 C CH 3
mezitilén
1,3,5-trimetilbenzol
H 3 C
CH
CH 3
kumol
izopropilbenzol
CH CH 2
sztirol
vinilbenzol
2

enzolszulfonsav
benzoesav
acetofenon
anizol
Két szubsztituens relatív helyzetét az orto, meta, és para (o-, m-, p- rövidítés) előtagokkal
vagy számokkal adhatjuk meg.
p-dibrómbenzol
o-dibrómbenzol
m-dibrómbenzol
Dimetilbenzol származékokat xiléneknek nevezzük:
o-xilol m-xilol p-xilol
3

Ha a C 6 H 5 csoportot szubsztituensként kezeljük, akkor fenil csoportként nevezzük el. Ha a fenil
csoport egy alkil lánchoz kapcsolódik, akkor a nagyobb szerkezeti egység lesz az alapnév. Ha
a lánc telítetlen a mérettől függetlenül az lehet az alapnév.
Fenil csoport rövidítése C 6 H 5 — vagy Ph—. Benzil csoport a fenilmetil csoportot jelenti és
Bn a rövidíytése.
4

Benzol szerkezete
nincs reakció
lassú reakció
A benzol brómozása során csak egy monobrómbenzol származék keletkezik.
két lehetséges magyarázat:
i) A hat hidrogén közül csak egy reaktív ebben a reakcióban.
ii) A benzol hat hidrogénje ekvivalens, és bármelyik reakciója ugyanzt a terméket adja
5

1865: August Kekulé javasolja, hogy a benzol szén atomjai gyűrűt képeznek, és váltakozó
egyszeres és kétszeres kötésekkel kapcsolódnak egymáshoz. Minden szén atomhoz egy hidrogén
atom kapcsolódik
A Kekulé szerkezete két különböző 1,2-dibrómbenzolt feltételez, de csak egy ilyen létezik.
1900 előtt a kémikusok feltételéztek, hogy a váltakozó egyszeres és kétszeres kötések
felelősek az aromás tulajdonságokért.
1911, Richard Willstatter
Ciklooktatrién addíciós reakcióban reagál brómmal,
hidrogénnel könnyen addíciós reakcióba vihető, és KMnO 4
oldattal oxidálható, nem aromás vegyület
Benzol stabilitása: A benzol stabilabb, mint a Kekulé szerkezet alapján várható lenne
H° vizsgálata ciklohexén, ciklohexadién és benzol esetén. Összehasonlításuk alapján a
stablitásra következtethetünk.
6

Rezonancia elmélet: A benzol szerkezete két rezonáns határszerkezeti formával (I és II)
adható meg, melyek azonos mértékben járulnak hozzá a hibrid (III) kialakításához.
A benzol planáris szerkezetű, és az összes szén-szén kötése azonos kötéstávolságot mutat.
ennek értéke (1.39 Å), ami a szén-szén egyszeres kötésre (1.47 Å) és az sp 2 hibridizációjú
atomok közötti kétszeres kötésre (1.33 Å) jellemző értékek között van.
A rezonancia elmélet szerint, ha két ekvivalens határszerkezeti formával jellemezhető egy
szerkezet az aktuális molekula (hibrid) mindig alacsonyabb energiájú, mint az egyes határszerkezeti
formák.
MO elmélet:
hat sp 2 hibridizációjú szén atom kapcsolódik
gyűrűvé. Minden egyes szén atomnak van
egy p pályája, ami a gyűrű síkja alatt
illetve fölött helyezkedik el.
8

A hat db p atompálya kombinációjával hat molekulapálya jön létre, melyen hat elektront kell
elhelyeznünk. .
lazító
p atompályák
kötő
Az aromás rendszer kialakulásának feltételei:
•a gyűrűt alkotó atomváz koplanáris (vagy közel koplanáris) legyen,
•valamennyi gyűrűt alkotó atom rendelkezzék p z
-atompályával,
•a delokalizációban 4n+2 számú (n értéke 0 vagy pozitív egész szám) p-elektron vegyen részt
(Hückel-szabály).
9

Benzol molekulapályái a csomósíkok jelölésével
E
Vertikális csomósíkok
száma
- 2
3
-
LUMO
lazító
2
0
2
4
3
2
6
5
HOMO
kötő
1
0
1
10

Sokszög és kör módszer a annulének molekulapályáinak rajzolására. A szaggatott vonal alatt
lévő pályák kötő pályák. A vonalon és fölötte lévők lazító pályák.
lazító MO
nem planáris szerkezet
nem aromás
Ciklooktatetraénnek 8 elektronja van. Ez nem felel meg a Hückel szabálynak, mivel 4n szám.
Ha planáris lenne, két elektron betöltetlen lazító molekupályán lenne, ami kedvezőtlen.
Ennek megfelelően a szerkezete nem aromás és nem planáris. Váltakozó egyszeres és kétszeres
kötések vannak benne 1.48 és 1.34 Å kötéshosszakkal.
11

Aromás ionok
A ciklopropenil kation aromás: Két p elektron megfelel a Hückel szabálynak, n= 0
Cl + SbCl 5 SbCl 6
ciklopropenil-kation
(n = 0)
A ciklopentadién nem aromás, de a metilén csoport protonjai szokatlanul savas jellegűek.
Ciklopentadiénnek 4 elektronja van, ami nem delokalizálható az egész molekulában a metilén
csoport miatt.
Ha a metilén csoport deprotonálódik, sp 2 hibridállapotú lesz, és a két visszamaradó elektron a
p pályát tölti be. Ez az új p pálya átlapolhat a kötések pályáival, és a hat elektron aromás
redszert alkot. Ez magyarázza a ciklopentadienil anion szokatlanul nagy stabilitását.
12

Cikloheptatrién kation (tropilium kation)
sp 3
metilén szén
A cikloheptatrién hat elektronja nem delokalizálódhat a gyűrűben, mert a metilén csoport
szén atomjának nincs ehhez szabad p pályája.
Egy hidrid anion (H - , proton két elektronnal) eltávolítása után a metilén szén atomon lesz egy
üres p pálya, és sp 2 hibridizációjú lesz. A kationban 7 p átfedő p pályán hat elektron lesz.
A cikloheptatrienil kation aromatic és a hét hidrogénje ekvivalens.
13