Επαγωγικό φαινόμενο (Inductive Effect)- Συζυγιακό φαινόμενο (Conjugative Effect) ή Συντονισμός (Resonance) Αρωματικότητα (aromaticity)

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Επαγωγικό φαινόμενο (Inductive Effect)- Συζυγιακό φαινόμενο (Conjugative Effect) ή Συντονισμός (Resonance) Αρωματικότητα (aromaticity)"

Ἀπολλόδωρος Ευταξίας
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Επαγωγικό φαινόμενο (Inductive Effect)- Συζυγιακό φαινόμενο (Conjugative Effect) ή Συντονισμός (Resonance) Αρωματικότητα (aromaticity) Επίκουρος Καθηγητής Χρήστος Παππάς

2 Επαγωγικό φαινόμενο (I) Τι είναι; Ονομάζεται η μετατόπιση των ηλεκτρονίων ενός δεσμού, ανάλογα με την ηλεκτραρνητικότητα των γειτονικών του ατόμων. Αρνητικό επαγωγικό φαινόμενο (-Ι) Διαδίδεται μέσα στο μόριο με τα σ ηλεκτρόνια. Η ένταση της επαγωγικής δράσης μειώνεται εκθετικά και μετά το τρίτο άτομο C θεωρείται πρακτικά αμελητέα.

3 Επαγωγικό φαινόμενο (I) Τι είναι; Θετικό επαγωγικό φαινόμενο (+Ι)

Επαγωγικό φαινόμενο (I) Επαγωγικό φαινόμενο διαφόρων ομάδων Επαγωγικό φαινόμενο Ι παρουσιάζουν οι ηλεκτραρνητικές και οι θετικά φορτισμένες ομάδες

4 Επαγωγικό φαινόμενο (I) Επαγωγικό φαινόμενο διαφόρων ομάδων Επαγωγικό φαινόμενο Ι παρουσιάζουν οι ηλεκτραρνητικές και οι θετικά φορτισμένες ομάδες καθώς και οι ουδέτερες ομάδες με πολλαπλό δεσμό. Επαγωγικό φαινόμενο +Ι παρουσιάζουν κυρίως τα αλκύλια, τα μέταλλα και οι αρνητικά φορτισμένες ομάδες.

5 Επαγωγικό φαινόμενο (I) Αποτελέσματα Το CH 3 COOH είναι ασθενέστερο οξύ από το ClCH 2 COOH. Το Η δεν παρουσιάζει επαγωγικό φαινόμενο. δ- Cl CH 2 C O O δ+ H K a =1, K a = Το Cl παρουσιάζει Ι επαγωγικό φαινόμενο. Επομένως έλκει το ηλεκτρονιακό νέφος κοντά του. Άρα το Ο φορτίζεται θετικά και συνεπώς το Η που συνδέεται μαζί του αποσπάται ευκολότερα ως Η +.

6 Συζυγιακό φαινόμενο (R) Tι είναι; Βενζόλιο Δομές συντονισμού Η πραγματική δομή του βενζολίου είναι υβρίδιο των δομών συντονισμού Συζυγιακό φαινόμενο= Η ηλεκτρονική μετατόπιση των π δεσμών

7 Συζυγιακό φαινόμενο (R) Κανόνες απεικόνησης και ερμηνείας των δομών συντονισμού 1. Οι μεμονωμένες δομές συντονισμού είναι φανταστικές και όχι πραγματικές. Η πραγματική δομή αποτελεί μια σύνθεση (υβρίδιο συντονισμού) όλων των διαφορετικών δομών. 2. Οι δομές συντονισμού διαφέρουν μόνο στην κατανομή των π ή των μη δεσμικών ηλεκτρονίων τους. Ούτε η θέση, ούτε ο υβριδισμός των ατόμων μεταβάλλεται από τη μια δομή συντονισμού στην άλλη

8 Συζυγιακό φαινόμενο (R) Κανόνες απεικόνησης και ερμηνείας των δομών συντονισμού 3. Οι διαφορετικές δομές συντονισμού μιας ένωσης δεν είναι απαραίτητα ενεργειακά ισοδύναμες. Όμως όταν οι ενεργειακές διαφορές είναι μεγάλες τότε η συμμετοχή της δομής με την υψηλή ενέργεια είναι αμελητέα.

9 Συζυγιακό φαινόμενο (R) Κανόνες απεικόνησης και ερμηνείας των δομών συντονισμού 4. Οι δομές συντονισμού θα πρέπει να είναι ορθές κατά Lewis (οκτώ ηλεκτρόνια στην εξωτερική στιβάδα) και να υπακούουν στους τυπικούς κανόνες διατήρησης του σθένους.

10 Συζυγιακό φαινόμενο (R) Κανόνες απεικόνησης και ερμηνείας των δομών συντονισμού 5. Όσο περισσότερες δομές συντονισμού υπάρχουν τόσο σταθερότερο είναι ένα μόριο. 6. Το φαινόμενο διαδίδεται με τα π ηλεκτρόνια και ανεξάρτητα από το επαγωγικό φαινόμενο και λειτουργεί στα ακόρεστα συστήματα (κυρίως συζυγιακά).

11 Συζυγιακό φαινόμενο (R) Συζυγιακό φαινόμενο ορισμένων ομάδων Κάθε ομάδα που είναι ενωμένη σε συζυγιακό σύστημα και περιέχει μονήρες ζεύγος ηλεκτρονίων δρα ως δότης ηλεκτρονίων στο συζυγιακό σύστημα και εμφανίζει +R φαινόμενο. Ενώ κάθε ομάδα που περιέχει πολλαπλό δεσμό δρα ως δέκτης ηλεκτρονίων από το συζυγιακό σύστημα και παρουσιάζει -R φαινόμενο.

12 Συζυγιακό φαινόμενο (R) Παραδείγματα

13 Συζυγιακό φαινόμενο (R) Παραδείγματα

14 Συζυγιακό φαινόμενο (R) Αποτελέσματα Η ανιλίνη είναι ασθενέστερη βάση από τη μεθυλαμίνη. Ανιλίνη K b =10-10 Οι περισσότερες δομές συντονισμού δείχνουν ότι το Ν της ανιλίνης αποκτά θετικό φορτίο. Άρα δύσκολα θα δώσει ζεύγος ηλεκτρονίων ή θα έλξει Η +. CH 3 -NH 2 μεθυλαμίνη K b =10-4 Το CH 3 παρουσιάζει +Ι επαγωγικό φαινόμενο και μετατοπίζει το ηλεκτρονιακό νέφος προς το Ν. Άρα το Ν εύκολα θα δώσει ζεύγος ηλεκτρονίων ή θα έλξει Η +.

15 Συζυγιακό φαινόμενο (R) Αποτελέσματα Η φαινόλη είναι ισχυρότερο οξύ από τη μεθανόλη. Φαινόλη K α =10-10 Οι περισσότερες δομές συντονισμού δείχνουν ότι το Ο της φαινόλης αποκτά θετικό φορτίο. Άρα εύκολα θα δώσει Η + ή θα έλξει ζεύγος ηλεκτρονίων. CH 3 -ΟΗ μεθανόλη K α =10-17 Το CH 3 παρουσιάζει +Ι επαγωγικό φαινόμενο και μετατοπίζει το ηλεκτρονιακό νέφος προς το Ο. Άρα το Ο εύκολα θα δώσει ζεύγος ηλεκτρονίων ή θα έλξει Η +.

16 Αρωματικότητα Τι είναι; Το βενζόλιο και οι ενώσεις με συγγενή δομή με αυτό παρουσιάζουν ιδιόμορφες φασματοσκοπικές και χημικές ιδιότητες που δεν θα περίμενε κανείς από ακόρεστες ενώσεις. Οι ιδιότητες αυτές ονομάζονται αρωματικότητα ή αρωματικός χαρακτήρας.

17 Αρωματικότητα Κανόνας Huckel Αρωματικά ονομάζονται τα επίπεδα συζυγιακά κυκλικά συστήματα, των οποίων ο αριθμός των π ηλεκτρονίων είναι 4η+2, η=0,1, 2, 3 Αν ο αριθμός των π ηλεκτρονίων είναι 4η, η=0,1, 2, 3, τα συστήματα ονομάζονται αντιαρωματικά.

18 Αρωματικότητα Παραδείγματα αρωματικών ενώσεων 3 δεσμοί π = 6 π ηλεκτρόνια (4.1+2) 5 δεσμοί π = 10 π ηλεκτρόνια (4.2+2) 1 δεσμός π = 2 π ηλεκτρόνια (4.0+2)

19 Αρωματικότητα Παραδείγματα αρωματικών ενώσεων 7Ο 1s 2 2s 2 2p 4 2 δεσμοί π + 2p μη δεσμικά ηλεκτρόνια = 6 π ηλεκτρόνια (4.1+2) 7N 1s 2 2s 2 2p 3 3 δεσμοί π = 6 π ηλεκτρόνια (4.1+2) Το μη δεσμικό ζεύγος ηλεκτρονίων του αζώτου συμμετέχει σε πολλαπλό δεσμό

20 Αρωματικότητα Παραδείγματα αντιαρωματικών ενώσεων 2 δεσμοί π = 4 π ηλεκτρόνια (4.1) 3 δεσμοί π = 6 π ηλεκτρόνια + 2p ηλεκτρόνια μη δεσμικά = 8 π ηλεκτρόνια (4.2) 6 δεσμοί π = 12 π ηλεκτρόνια (4.3)

21 ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1.Κατατάξτε τα παρακάτω οξέα κατά αύξουσα ισχύ, εξηγώντας την απάντησή σας. α) προπανοϊκό οξύ, β) μεθυλοπροπανοϊκό οξύ, γ) 2- υδροξυπροπανοϊκό οξύ. 2. Κατατάξτε τις παρακάτω βάσεις κατά μειούμενη ισχύ, εξηγώντας την απάντησή σας. α) προπυλαμίνη, β) αιθυλομεθυλαμίνη, γ) τριμεθυλαμίνη. 3. Χαρακτηρίστε ως αρωματικά ή αντιαρωματικά τα παρακάτω μόρια.

22 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. David Klein, Οργανική Χημεία για τις επιστήμες της ζωής, Εκδόσεις Utopia, 2015, Κεφ. 1.5, 2.7, 2.8, 2.9, 2.10, 2.11, 2.12, 15.3, 15.4, L.G. Wade, Οργανική Χημεία, Εκδόσεις Τζιόλα, 2012 (7 η έκδοση), ΚΕΦ. 1.9,

Σχετικά έγγραφα

Περίληψη 1 ου Κεφαλαίου

Περίληψη 1 ου Κεφαλαίου Άτοµο: θετικά φορτισµένος πυρήνας περικυκλωµένος από αρνητικά φορτισµένα ηλεκτρόνια Ηλεκτρονική δοµή ατόµου περιγράφεται από κυµατοσυνάρτηση Ηλεκτρόνια καταλαµβάνουν τροχιακά γύρω