Warum nimmt das Benzol eine Sonderstellung ein?
Benzol ist ein Trivialname (kein Alkohol)
Benzol enthält formal drei Doppelbindungen. Diese sind in ihrer Reaktivität gegenüber Alkenen stark abgeschwächt und zeigen ein anderes Reaktionsverhalten.
-> verringerte Reaktivität gegenüber Brom
-> Substitution gegenüber Addition bevorzugt
-> Hydrierung nur unter erhöhtem Druck
im Benzol sind alle 6 Bindungen gleich lang -> besondere Bindungsverhältnisse in Benzol
Beschreibe die Bindungsverhätnisse des Benzols.
Alle 6 p-Orbitale stehen senkrecht zur Ringebene und überlappen zu einem einzigen, gesamten pi-System (“Elektronenwolke” oberhalb und unterhalb der Ringebene). Eine Unterscheidung in Einfachbindung und Doppelbindung ist daher nicht möglich, die Elektronenverteilung ist völlig symmetrisch, die C-C-Bindungslängen sind alle gleich
Die Lage der Einfach- und Doppelbindungen in Benzol ist nicht fixiert. Die Db sind delokalisiert. Folglich sind keine “Doppelbindungsisomere” bei substituierten Benzolen zu beobachten! Es existiert auch kein Gleichgewicht zwischen A und B, beide Darstellungen sind ein und dasselbe
Beschreibe die Hydrierenthalpien des Benzols.
Dieses cyclische System mit 6 p-Elektronen ist durch eine besondere energetische Stabilisierung gekennzeichnet. Diese besondere Stabilisierung gilt allgemein für cyclische, konjugierte Polyene mit 2, 10, 14, 18 p-Elektronen. Die Stabilisierung gerade bei diesen Elektronenzahlen hat quantenchemische Ursachen. Systeme mit 4, 8 oder 12 p- Elektronen sind demgegenüber nicht stabilisiert und teilweise sogar besonders destabilisiert.
=> Dass sich die Energie nicht verdoppelt kann durch den Energiegewinn durch die Hyperkonjugation erklärt werden
Beschreibe die Mesomerie beim Benzol.
Mesomerie (auch Resonanz): Delokalisierung von π- Elektronen oder nichtbindenden Elektronenpaaren. Die Bindungsverhältnisse lassen sich dann durch Valenz- strichformeln nur als „Grenzfälle“ (mit lokalisierten DB) beschreiben. Die tatsächlichen Bindungsverhältnisse lassen sich dann durch „mesomere Grenzformeln“ darstellen.
Welche Rückschlüsse lassen sich aus den Bindungsverhältnissen des Benzols schließen?
Das erwähnte, besonders stabile π-System bei cyclischen Polyenen mit 2, 6, 10, 14 etc. π-Elektronen äußert sich in bestimmten chemisch-physikalischen Eigenschaften
abgeschwächte Reaktivität bezüglich elektrophiler Addition, verglichen mit Alkenen
geringere Hydrierenthalpien, verglichen mit Alkenen
besondere NMR-spektroskopische Eigenschaften (induzierter Ringstrom)
Definiere Aromatizität.
Die Aromatizität ist ein Maß dafür, wie stark der aromatische Charakter einer Verbindung, d.h. der Energiegewinn durch „Resonanz“, ausgeprägt ist. Die Aromatizität lässt sich jedoch nicht direkt messen.
Beschreibe das besondere an der Nomenklatur disubstituierter Benzole.
ortho: 12-disubstituiert
meta:1,3-disubstituiert
para:1,4-disubstituiert
Beschreibe die elektrophile aromatische Substitution.
(Bromierung von Benzol)
Nenne drei typische Reaktion der elektrophilen aromatishen Substitution.
Nitierierung von Benzol
Sulfonierung von Benzol
Alkylierung von Benzol
Beschreibe die radikalische Addition von Chlor.
Warum ist das Carbeniumion des Benzols besonders stabil?
Beschreibe die Zweitsubustitution beim Benzol.
Während bei Benzol der Ort der elektrophilen Substitution keine Rolle spielt, da alle 6 C-Atome äquivalent sind, so trifft dies bei bereits substituierten Aromaten nicht mehr zu. Die Selektivität der Zweitsubstitution wird durch den bereits vorhandenen Substituenten gesteuert.
Was meint der Mesomere Effekt im allgemeinen?
Substituenten können, wenn sie freie Elektronenpaare oder π-Bindungen aufweisen, die Elektronendichte in Aromaten beeinflussen. Mesomere Effekte erstrecken sich jedoch nur auf π-Bindungen und freie Elektronen- paare, nicht auf σ-Bindungen.
Beschreibe den elektroziehenden Substituenten bzw. den -M-Effekt.
Das stark positiv polarisierte, direkt an den aromatischenRinggebundeneN-bzw.C-Atom kompensiert sein Ladungsdefizit, indem es Elek- tronendichte aus den aromatischen System heraus zu sich hin verlagert.
Daher nimmt die Elektronendichte im Ring ab.
Beschreibe den +M-Effekt.
Direkt gebundene Atome mit freien Elektronenpaaren können durch Mesomerie die π-Elektronendichte im Ring erhöhen. Oftmals üben solche elektronegativen Atome jedoch auch einen –I-Effekt aus. Dieser erstreckt sich jedoch nur auf σ-Bindungen. Meist überwiegt der +M-Effekt gegenüber dem –I-Effekt.
Wie lassen sich die Erstsubstituenten nach ihrer Lenkung einteilen?
Wie kann die Drittsubstitution abgeleitet werden?
Die bereits vorhandenen Substituenten lenken entweder in die gleiche Richtung oder in entgegengesetzte.
Nenne drei Beispiele für kondensierte Aromaten.
Pyren
Phenanthren
Naphthalin
Was besagt die Hückel-Regel?
Planare, monocyclische Ringe mit (4n+2)-p-Elektronen (n = ganze Zahl) in einer durchgehend konjugierten Anordnung sind aromatisch (und damit energetisch stabilisiert).
Definiere Heteroaromaten.
Die Elektronen des aromatischen 6p-Systems können auch (teilweise) durch Heteroatome bereit gestellt werden. Aromaten, die ein (bzw. mehrere) Heteroatome enthalten, werden Heteroaromaten genannt.
In welchen Bereichen kommen Aromaten in der Natur vor?
in Erdöl
Aromastoffe
Biomasse
Nenne drei biologisch interessante Aromaten.
Östradiol
Chlorophyll a
Häm b
Was meint die SSS-RegeL?
Siedehitze, Sonnenlicht, Seitenkette
=> bevorzugt erfolgt die radiaklische Substitution in der Seitenkette
Was meint die KKK-Regel?
Kälte, Katalysator, Kern
=> ausschließlich elektrophile Substitution
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