المركبات الأروماتية: دليل دراسة

الأفكار الأساسية

المركبات العطرية كالبنزين مستقرة استقراراً استثنائياً بفضل حلقة من إلكترونات باي غير المتمركزة. تحافظ على الحلقة سليمة وتخضع للاستبدال لا للإضافة.

• قاعدة هوكل: الحلقة المستوية الدورية كاملة الاقتران التي فيها 4n + 2 إلكترون باي (2 و6 و10 …) عطرية. وإذا كان فيها 4n إلكترون فهي مضادة للعطرية.
• يخضع البنزين لاستبدال إلكتروفيلي: النترتة (HNO₃/H₂SO₄) والهلجنة (X₂/FeX₃) والسلفنة وألكلة فريدل–كرافتس وأسيلته.
• المجموعات المنشّطة (–OH و–NH₂ و–OR و–CH₃) توجّه المجموعة التالية إلى الموضعين أورثو وبارا. والمثبّطة (–NO₂ و–COOH و–CN و–CHO) توجّه إلى ميتا. الهالوجينات تثبّط لكنها موجّهة أورثو/بارا.
• تتأكسد السلسلة الجانبية التي تحمل هيدروجين بنزيلي بـ KMnO₄ الساخن إلى –COOH مهما كان طولها.

المعادلات الأساسية

• aromatic: planar, cyclic, conjugated, 4n + 2 π electrons
• C₆H₆ + HNO₃ → C₆H₅NO₂ + H₂O (H₂SO₄)
• ArCH₃ → ArCOOH (KMnO₄)

مثال محلول

نترتة التولوين (–CH₃ ينشّط) تعطي أساساً أورثو وبارا نيتروتولوين وهي أسرع من نترتة البنزين. ونترتة النيتروبنزين (–NO₂ يثبّط) بطيئة وتعطي أساساً 1,3-ثنائي نيتروبنزين. أنيون السيكلوبنتادايينيل فيه ستة إلكترونات باي (4n + 2 مع n = 1) وهو عطري، أما السيكلوبيوتادايين ففيه أربعة وهو مضاد للعطرية.

أخطاء شائعة

• توقع أن يضيف البنزين البروم مثل الألكين. هو يستبدل ويحتاج حفازاً.
• استعمال موجّه ميتا للتنبؤ بنواتج أورثو/بارا أو العكس.
• عدّ زوج منفرد غير داخل في منظومة باي ضمن 4n + 2 إلكترون.

تدرّب

اختبر نفسك بأسئلة تدريبية في هذا الموضوع: المركبات الأروماتية