مواضيع المحاضرة: تكملة المركبات الاروماتية
background image

 

- 1 - 

Orientation in disubstituted benzenes 

The presence of two substituents on a ring makes the problem of orientation 
more complicated, but even here we can frequently make very definite 
predictions. First of all, the two substituents may be located so that the 
directive influence of one reinforces that of the other for example, in I, II, 
and III the orientation clearly must be that indicated by the arrows.  
 
 

 

 
On the other hand, when the directive effect of one group opposes that of the 
other,  it  may  be  difficult  to  predict  the  major  product;  in  such  cases 
complicated  mixtures  of  several  products  are  often  obtained.Even  where 
there  are  opposing  effects,  however,  it  is  still  possible  in  certain  cases  to 
make predictions in accordance with the following generalizations. 
 
(a) Strongly activating groups generally win out over deactivating or weakly 
activating groups. The differences in directive power in the sequence 
-NH

2

, -OH > -OCH

3,

 -NHCOCH

3

 > -C

6

H

5

, -CH

3

 > Meta directors   

 
For example: 
 

 

 
 


background image

 

- 2 - 

 

 

 
 

 

 
        
 
 
(b) There is often little substitution between two groups that are Meta to 
each other. In many cases it seems as though there just is not enough room 
between two groups located Meta to each other for appreciable substitution 
to occur there, as illustrated by IV and V.  
          

        

 

 
Orientation and synthesis 
 
A  laboratory  synthesis  is  generally  aimed  at  obtaining  a  single,  pure 
compound.  Whenever  possible  we  should  avoid  use  of  a  reaction  that 
produces  a  mixture,  since  this  lowers  the  yield  of  the  compound  we  want 
and  causes  difficult  problems  of  purification.  With  this  in  mind,  let  us  see 
some of the ways in which we can apply our knowledge of orientation to the 


background image

 

- 3 - 

synthesis  of  pure  aromatic  compounds.  First  of  all,  we  must  consider  the 
order in which we introduce these various substituents into the ring. In the 
preparation of the bromonitrobenzenes, for example, it is obvious that if we 
nitrate first and then brominate, we will obtain the m-isomer; whereas if we 
brominate  first  and  then  nitrate,  we  will  obtain  a  mixture  of  the  o-  and  p-
isomers.  The  order  in  which  we  decide  to  carry  out  the  two  steps,  then, 
depends upon which isomer we want 
    

 

 
 
Next, if our synthesis involves conversion of one group into another, we 
must consider the proper time for this conversion. For example, oxidation of 
a methyl group yields a carboxyl group.   In the preparation of nitrobenzoic 
acids from toluene, the particular product obtained depends upon whether 
oxidation or nitration is carried out first. 
 
Substitution controlled by an activating group yields a mixture of  ortho and 
para
 isomers; nevertheless, we must often make use of such reactions, as in 
the  examples  just  shown.  It  is  usually  possible  to  obtain  the  pure  para 
isomer  from  the  mixture  by  fractional  crystallization.  As  the  more 
symmetrical isomer, it is the less soluble, and crystallizes while the solvent 
still retains the soluble ortho isomer. Some para isomer, of course, remains 


background image

 

- 4 - 

in  solution  to  contaminate  the  ortho  isomer,  which  is  therefore  difficult  to 
purify. As we shall see, special approaches are often used to prepare ortho 
isomers 
 
 
 
 

   

 

 
 

 

 

 
 


background image

 

- 5 - 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 
 
 
 
 


background image

 

- 6 - 

 

 
 

 

 


background image

 

- 7 - 

 
 
 

Aliphatic-aromatic hydrocarbons 

Many important compounds are not just aliphatic or just aromatic, however, 
but contain both aliphatic and aromatic units; hydrocarbons of this kind are 
known collectively as arenes.  Ethylbenzene, for example, contains a 
benzene ring and an aliphatic side chain   
 

                                                      

 

 
                                     
The  ring  of  ethylbenzene  undergoes  the  electrophilic  substitution 
characteristic  of  benzene,  and  the  side  chain  undergoes  the  free  radical 
substitution characteristic of ethane. Second, the properties of each portion 
of the molecule should be modified by the presence of the other portion. The 
ethyl group should modify the aromatic properties of the ring, and the ring 
should  modify  the  aliphatic  properties  of  the  side  chain  .Treatment  of 
ethylbenzene  with  nitric  acid  and  sulfuric  acid,  for  instance,  introduces  a 
nitro  group  into  the  ring;  treatment  with  bromine  in  the  presence  of  light 
introduces  a  bromine  atom  into  the  side  chain.  But  because  of  the  ethyl 
group, nitration takes place more readily than with benzene itself, and occurs 
chiefly at the positions ortho and para to the ethyl group; and because of the 
ring,  bromination  takes  place  more  readily  than  with  ethane,  and  occurs 
exclusively on the carbon nearer the ring. Thus each portion of the molecule 
Affects the reactivity of the other portion and determines the orientation of 
attack 
 
The simplest of the alkyl benzenes, methylbenzene, is given the special 
name of toluene. Compounds containing longer side chains are named by 
prefixing the name of the alkyl group to the word -benzene, as, for example, 
in ethylbenzene, n-propyl benzene, and isobutyl benzene. 
 


background image

 

- 8 - 

       

 

 
          

 

 
  
 
A compound containing a very complicated side chain might be named as a 
phenyl alkane (C

6

H

5

 = phenyl). Compounds containing more than one 

benzene ring are nearly always named as derivatives of alkanes. 
       
 

 

 


background image

 

- 9 - 

                                  

 

 
 
 
   

 

 
 

Preparation of alkylbenzenes 

 
1. Friedel-Crafts alkylation 
 

            

 

 
 
             


background image

 

- 10 - 

 

 

 
 
 

 

 
 
 

 

 
 
 


background image

 

- 11 - 

2. Conversion of side chain 
 

 

          

 

          

        

 

 
 

 

 
Reactions of alkylbenzenes: 
 
The most important reactions of the alkyl benzenes are outlined below, with 
toluene  and  ethylbenzene  as  specific  examples;  essentially  the  same 
behavior  is  shown  by  compounds  bearing  other  side  chains.    Except  for 
hydrogenation  and  oxidation,  these  reactions  involve  either  electrophilic 
substitution  in  the  aromatic  ring  
or  free-radical  substitution  in  the 
aliphatic side chain. 
 

1. Hydrogenation: 
    

 

 
 


background image

 

- 12 - 

2. Oxidation  
 

   

 

 
 

 

 
 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 


background image

 

- 13 - 

2) Electrophilic aromatic substitution  
 

 

 
 
3) Side-chain halogenation (Free-radical halogenations) of   
alkylbenzenes 
 

An  alkyl  benzene  with  a  side  chain  more  complicated  than  methyl  offers 
more than one position for attack, and so we must consider the likelihood of 
obtaining a mixture of isomers. Bromination of ethylbenzene, for example, 
could  theoretically  yield  two  products:  1-bromo-l-phenylethane  and  2-
bromo-l-phenylethane. 
 


background image

 

- 14 - 

 

 

Practically  the  1-Bromo  product  is  the  only  product.  Abstraction  of  the 
hydrogen’s  attacked  to  the  carbon  next  to  the  aromatic  ring  is  greatly 
preferred .Hydrogen atoms attached to carbon joined directly to an aromatic 
ring are called benzylic hydrogens. 
 
 

 

                    

 


background image

 

- 15 - 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 




رفعت المحاضرة من قبل: Dunya Isam
المشاهدات: لقد قام 13 عضواً و 136 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل