Adice a oxidace arenů
Obsah

Adiční reakce

Vedle typických substitučních reakcí mají u aromatických uhlovodíků technický význam i některé reakce adiční. Adice na aromatický systém probíhá obtížně (většinou radikálovým mechanismem), protože aromatický systém je velmi stabilní a ruší se jen těžko.

Mezi nejvýznamnější adiční reakce patří hydrogenace a halogenace (chlorace, bromace).

 

1.  Hydrogenace

Adici vodíku na aromatický systém katalyzují některé kovy (Raneyův nikl, platina) a produktem jsou nasycené cyklické uhlovodíky:

obrazek

 

2.  Halogenace

Adice halogenu je iniciována homolytickým štěpením vazby v molekule činidla, např. UV zářením:

obrazek

Produkt této reakce označovaný jako Lindan nebo „HCH“, byl používaným insekticidem. Dnes je již používání této látky zakázáno vzhledem k její stabilitě, a s tím související špatné biologické odbouratelnosti.

 

Oxidace arenů

Vzhledem ke stabilitě aromatického systému je přímá oxidace arenů velmi obtížnou záležitostí, neboť areny jsou vůči mírným oxidačním činidlům poměrně stálé.

 

1.  Oxidace na aromatickém systému

V praxi se nejčastěji provádí vzdušným kyslíkem za přítomnosti katalyzátoru oxidu vanadičného a zvýšené teploty. Při reakci dochází k zániku aromatického charakteru.

Katalytickou oxidací benzenu lze připravit maleinanhydrid, zatímco katalytickou oxidací naftalenu anhydrid kyseliny benzen-1,2-dikarboxylové, tzv. ftalanhydrid, důležitý meziprodukt při výrobě kyseliny ftalové.

obrazek

 

2.  Oxidace na postranním řetězci – oxidace alkylhomologů benzenu

Alkylhomology benzenu oxidujeme již běžnými oxidačními činidly. Při působení těchto činidel se však neoxiduje benzenové jádro, ale postranní řetězec. Reakce probíhá bez ohledu na délku postranního řetězce vždy na uhlíku v sousedství benzenového jádra – na tzv. benzylovém uhlíku. Pokud oxidujeme vyšší alkylskupiny (ethyl apod.), vede použití silného oxidačního činidla ke štěpení vazby uhlík–uhlík vedle benzylového uhlíku a k oxidaci na karboxylové kyseliny.

obrazek

Zdroje

  • FIKR, Jaroslav a Jaroslav KAHOVEC. Názvosloví organické chemie. Olomouc: Rubico, 2002, ISBN 80-7346-017-3.
  • HONZA, Jaroslav a Aleš MAREČEK. Chemie pro čtyřletá gymnázia 2. díl. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 2005, ISBN 80-7182-141-1.
  • JANECZKOVÁ, Anna a Pavel KLOUDA. Organická chemie. Ostrava: Nakladatelství Pavel Klouda, 1998, ISBN 80-902155-6-4/9802.
  • KOTLÍK, Bohumír a Květoslava RŮŽIČKOVÁ. Chemie v kostce II.. Havlíčkův Brod: Fragment, 1997, ISBN 80-7200-342-9.
  • PACÁK, Josef. Jak porozumět organické chemii. Praha: Karolinum, 1997, ISBN 80-7184-261-3.
  • SVOBODA, Jiří a kol. Organická chemie I. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická, 2005, ISBN 80-7080-561-7.

 

Obrázky

 

Pokud není uvedeno jinak, autorem obrázků je Mgr. Michal Bezděk.

Čti také

Adice

Adice je reakce, při které dochází k zániku vazby π a k navázání atomu či skupiny atomů sigma vazbou. Z jedné dvojné vazby tedy vznikají dvě jednoduché.

 

Radikál

Radikál je částice s nepárovým elektronem, která je vysoce reaktivní. Vzniká homolýzou vazby, což je symetrické rozštěpení vazby na dva radikály.

Obr. 1: Homolýza vazby

 

Nasycené cyklické uhlovodíky

Jedná se o uhlovodíky, které mají atomy uhlíku spojené do kruhu. Najdeme v nich pouze jednoduché kovalentní vazby.

 

Zamysli se

Vysvětli, čím je způsobena stabilita aromatického systému.

Čti také

Cyklohexan

Cyklohexan je hořlavá bezbarvá kapalina nerozpustná ve vodě. Získává se z ropy. Používá se jako rozpouštědlo a jako surovina pro výrobu kyseliny adipové a kaprolaktamu (výroba syntetických vláken).

 

Tetralin (1,2,3,4-tetrahydronaftalen)

Jedná se o bezbarvou kapalinu nerozpustnou ve vodě a mísitelnou s ethanolem. Vyrábí se hydrogenací naftalenu. Užívá se k přípravě emulzí a jako rozpouštědlo pro oleje, laky a pryskyřice.

 

Dekalin (dekahydronaftalen)

Dekalin je bicyklický nasycený uhlovodík v kapaliném skupenství. Vyrábí se katalytickou hydrogenací naftalenu nebo tetrahydronaftalenu za vyššího tlaku a teploty. Používá se jako rozpouštědlo.

 

Hexachlorcyklohexan (Lindan)

Jedná se o pesticid.

 

Maleinanhydrid

Používá se na výrobu polyesterových pryskyřic, které mají využití při výrobě syntetického kamene z minerálních drtí (např. mramorit = vápenec + polyesterová pryskyřice), výrobě obkládaček, litých podlah nebo nachází uplatnění jako tmel či lepidlo.

    

Obr. 2: Detail sochy Václava Havla z polyesterové pryskyřice autorky Barbory Dausové (2010)

Obr. 3: Socha Václava Havla z polyesterové pryskyřice autorky Barbory Dausové (2010), Měštanská beseda, Plzeň

Zloděj ukradl během pivního festivalu sochu exprezidenta Havla

 

Ftalanhydrid

Používá se k výrobě barviv (fenolftalein, fluorescein) a k výrobě polyesterových pryskyřic (tzv. sklolaminátů), které slouží jako konstrukční materiál k výrobě lodí, karosérií aut, sportovního vybavení atd.

   

Obr. 4: Polyesterová pryskyřice

 

Kyselina tereftalová

Používá se k výrobě polyesterových vláken (Terylen, Tesil, Trevira) nebo plastů (PET = polyethyletereftalát).

Obr. 5: Polotovar (preforma) na výrobu plastových lahví

 

Obr. 6: Možné tvary plastových lahví

 

Kyselina benzoová

Jedná se o konzervační činidlo v potravinářství (E 210).