Los patrones de sustitución de arenos son parte de la nomenclatura de la IUPAC de química orgánica y señalan la posición de los sustituyentes distintos del hidrógeno en relación entre sí en un hidrocarburo aromático .
Sustitución orto , meta y para
- En orto -substitution , dos sustituyentes ocupan posiciones junto a la otra, que pueden ser numerados 1 y 2. En el diagrama, estas posiciones están marcados R y orto .
- En meta -substitution los sustituyentes ocupan las posiciones 1 y 3 (correspondiente a R y meta en el diagrama).
- En el párrafo -substitution , los sustituyentes ocupan los extremos opuestos (posiciones 1 y 4, que corresponden a R y párr en el diagrama).
Las toluidinas sirven de ejemplo para estos tres tipos de sustitución.
Síntesis
Electrón grupos donadores, por ejemplo amino , hidroxilo , alquilo , y fenilo grupos tienden a ser orto / párr -Consejeros, y grupos aceptores de electrones tales como nitro , nitrilo , y de cetona grupos, tienden a ser los meta -Consejeros.
Propiedades
Aunque los detalles varían dependiendo del compuesto, en arenos simples disustituidos, los tres isómeros tienden a tener puntos de ebullición bastante similares. Sin embargo, el isómero para normalmente tiene el punto de fusión más alto y la solubilidad más baja en un disolvente dado de los tres isómeros. [1]
Separación de isómeros orto y para
Debido a que los grupos donantes de electrones son directores orto y para , la separación de estos isómeros es un problema común en la química sintética. Existen varios métodos para separar estos isómeros:
- La cromatografía en columna a menudo separará estos isómeros, ya que el orto es más polar que el para en general.
- La cristalización fraccionada se puede utilizar para obtener un producto para puro , basándose en el principio de que es menos soluble que el orto y, por lo tanto, cristalizará primero. Se debe tener cuidado para evitar la cocristalización del isómero orto . [2]
- Muchos nitrocompuestos ' orto y párr isómeros tienen bastante diferentes puntos de ebullición . Estos isómeros a menudo se pueden separar por destilación. Estos isómeros separados pueden convertirse en sales de diazonio y usarse para preparar otros compuestos orto o para puros . [3]
Sustitución de ipso , meso y peri
ipso - sustitución.
meso - sustitución.
peri - sustitución.
- La sustitución ipso describe dos sustituyentes que comparten la misma posición de anillo en un compuesto intermedio en una sustitución aromática electrófila . Los grupos trimetilsililo , terc- butilo e isopropilo pueden formar carbocationes estables, por lo que son ipso grupos directores.
- La mesosustitución se refiere a los sustituyentes que ocupan unaposición bencílica . Se observa en compuestos como calixarenos y acridinas .
- Peri -substitution se produce en naftalenos para sustituyentes en las posiciones 1 y 8. [ cita requerida ]
Sustitución de cine y tele
- En la sustitución de cine , el grupo entrante ocupa una posición adyacente a la ocupada por el grupo saliente . Por ejemplo, la sustitución de cine se observa en la química arina . [4]
- La tele- sustitución ocurre cuando la nueva posición está a más de un átomo de distancia en el anillo. [5]
Orígenes
Los prefijos orto , meta y para se derivan del griego, lo que significa correcto , siguiente y al lado , respectivamente. La relación con el significado actual quizás no sea obvia. La descripción orto se utilizó históricamente para designar el compuesto original, y un isómero a menudo se llamaba metacompuesto . Por ejemplo, los nombres triviales de ácido ortofosfórico y ácido trimetafosfórico no tienen nada que ver con los aromáticos. Asimismo, el párrafo de descripción se reservó solo para compuestos estrechamente relacionados. Así, Berzelius originalmente llamó a la forma racémica del ácido aspártico " ácido paraaspártico" (otro término obsoleto: ácido racémico ) en 1830. El uso de los prefijos orto , meta y para para distinguir isómeros de anillos aromáticos disustituidos comienza con Wilhelm Körner en 1867, aunque aplicó el prefijo orto a un isómero 1,4 y el prefijo meta a un isómero 1,2. [6] [7] Fue el químico alemán Karl Gräbe quien, en 1869, utilizó por primera vez los prefijos orto -, meta -, para - para denotar ubicaciones relativas específicas de los sustituyentes en un anillo aromático disustituido (es decir, naftaleno ). [8] En 1870, el químico alemán Viktor Meyer aplicó por primera vez la nomenclatura de Gräbe al benceno . [9] La actual nomenclatura fue introducida por la Chemical Society en 1879. [10]
Ejemplos de
Se dan ejemplos del uso de esta nomenclatura para los isómeros de cresol , C 6 H 4 (OH) (CH 3 ):
o -cresol
m -cresol
p -resol
Hay tres isómeros de sustitución areno de dihidroxibenceno (C 6 H 4 (OH) 2 ): el isómero orto catecol , el isómero meta resorcinol y el isómero para hidroquinona :
catecol
resorcinol
hidroquinona
Hay tres isómeros de sustitución areno del ácido bencenodicarboxílico (C 6 H 4 (COOH) 2 ): el isómero orto ácido ftálico , el isómero meta ácido isoftálico y el isómero para ácido tereftálico :
ácido ftálico
ácido isoftálico
ácido tereftálico
Estos términos también se pueden usar en sistemas aromáticos heterocíclicos de seis miembros tales como piridina , donde el átomo de nitrógeno se considera como uno de los sustituyentes. Por ejemplo, nicotinamida y niacina , muestran sustituciones en meta en un anillo de piridina, mientras que el catión de pralidoxima es un isómero orto .
niacina
nicotinamida
pralidoxima
Referencias
- ^ Morrison y Boyd, Química orgánica , Allyn y Bacon Inc, Boston, 1959. Capítulo 9, p. 250.
- ^ Morrison y Boyd, Química orgánica , Allyn y Bacon Inc, Boston, 1959. Cap. 10, pág. 290.
- ^ Morrison y Boyd, Química orgánica , Allyn y Bacon Inc, Boston, 1959. Cap. 21, págs. 573-574.
- ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida online: (2006–) " cine-sustitución ". doi : 10.1351 / goldbook.C01081
- ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida online: (2006–) " tele-sustitución ". doi : 10.1351 / goldbook.T06256
- ↑ Wilhelm Körner (1867) "Faits pour servir à la détermination du lieu chimique dans la série aromatique" (Hechos que se utilizarán para determinar la ubicación química en la serie aromática), Bulletins de l'Académie royale des sciences, des lettres et des beaux -arts de Belgique , segunda serie, 24 : 166-185; ver especialmente p. 169. De p. 169: "Sobre distingue facilement ces trois séries, dans lesquelles les dérivés bihydroxyliques ont leurs términos correspondientes, par les préfixes ortho -, para - et mêta -". (Uno distingue fácilmente estas tres series - en las que los derivados dihidroxi tienen sus términos correspondientes - por los prefijos orto -, para - y meta -.)
- ^ Hermann von Fehling, ed., Neues Handwörterbuch der Chemie [Nuevo diccionario conciso de química] (Braunschweig, Alemania: Friedrich Vieweg und Sohn, 1874), vol. 1, pág. 1142.
- ↑ Graebe (1869) "Ueber die Constitution des Naphthalins" (Sobre la estructura de la naftalina), Annalen der Chemie und Pharmacie , 149 : 20-28; ver especialmente p. 26.
- ↑ Victor Meyer (1870) "Untersuchungen über die Constitution der zweifach-substituirten Benzole" (Investigaciones sobre la estructura de los bencenos disustituidos), Annalen der Chemie und Pharmacie , 156 : 265-301; véanse especialmente las págs. 299-300.
- ^ William B. Jensen (marzo de 2006) "Los orígenes de losprefijos orto , meta y para en la nomenclatura química", Journal of Chemical Education , 83 (3): 356.