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I prefissi orto-, meta- e para- rappresentano un antico sistema di nomenclatura che rappresentava i tre possibili schemi di sostituzione nei composti aromatici monociclici disostituiti derivati dal benzene. Indipendentemente da quale dei carboni dell’anello sostituito viene preso come carbonio genitore, la disostituzione può dare origine solo a tre distinti isomeri posizionali con sostituenti nelle posizioni 2, 3 o 4 rispetto al primo carbonio. Ciascuno di questi isomeri è chiamato rispettivamente isomero orto, meta e para.
schema di sostituzione orto
Il prefisso ortho- è usato per rappresentare il modello di disostituzione in cui entrambi i sostituenti sono adiacenti l’uno all’altro. Cioè, orto- rappresenta il modello di sostituzione 1,2 dell’anello aromatico disostituito, come mostrato di seguito:
La sostituzione orto può anche essere rappresentata dal simbolo o- che sostituisce i numeri 1,2- usati come prefissi per indicare le posizioni dei sostituenti. Questi ultimi corrispondono alla numerazione sistematica raccomandata dall’Unione internazionale di chimica pura e applicata (IUPAC).
Esempi di composti orto-sostituiti
L’immagine sotto mostra tre esempi di benzeni disostituiti che presentano una sostituzione orto o 1,2. Come si può vedere in tutti i casi, entrambi i sostituenti sono su atomi di carbonio adiacenti. I primi due esempi comprendono i nomi comuni con cui sono conosciuti questi derivati aromatici e in tutti i casi i nomi sono riportati utilizzando sia il prefisso orto (o il suo simbolo o-) che la numerazione raccomandata da IUPAC.
pattern di meta- sostituzione
Il prefisso meta- indica una sostituzione 1,3 in cui i gruppi sostituenti sono separati da un carbonio, come mostrato di seguito:
Come nel caso della sostituzione orto, anche la sostituzione meta può essere rappresentata dalla lettera m-, oltre che dalla numerazione 1,3 raccomandata dalla IUPAC.
Esempi di composti meta-sostituiti
L’immagine sotto mostra i meta – isomeri degli stessi composti mostrati sopra. In questo caso, si può osservare il modello di sostituzione 1,3 in cui i sostituenti dell’anello sono separati da un carbonio. Ancora una volta, i nomi comuni e sistematici sono mostrati utilizzando sia il prefisso meta – (o il suo simbolo m-) sia la numerazione raccomandata dalla IUPAC.
Modello di sostituzione per –
Il prefisso para – indica uno schema di sostituzione 1,4 in cui i sostituenti si trovano in posizioni opposte sull’anello, come mostrato di seguito:
Come prima, la sostituzione di può essere rappresentata anche dalla lettera p-, oltre che dalla numerazione 1,4 raccomandata dalla IUPAC.
Esempi di composti para-sostituiti
L’immagine seguente mostra i para – isomeri degli stessi composti mostrati nei due esempi precedenti. In questo caso, il modello di sostituzione 1,4 può essere osservato con i sostituenti in posizioni opposte sull’anello. Ancora una volta, i nomi comuni e sistematici sono mostrati utilizzando sia il prefisso per – (o il suo simbolo p-) sia la numerazione 1,4 raccomandata dalla IUPAC.
Usi aggiuntivi dei prefissi orto- , meta- e para-
Come accennato all’inizio dell’articolo, questo sistema di prefissi è utilizzato principalmente nella nomenclatura dei composti aromatici disostituiti. Tuttavia, essendo un sistema di posizionamento relativo, viene spesso utilizzato anche per indicare la posizione di uno o due atomi di carbonio dell’anello benzenico rispetto ad un sostituente di interesse.
In questi casi, i prefissi ortho- , meta- e para- non indicano necessariamente le posizioni assolute 1,2, 1,3 e 1,4 dell’anello, ma piuttosto entrambe le posizioni 2, 3 e l’unica 4 posizione rispetto a un particolare sostituente o carbonio sull’anello, come se quel carbonio fosse il carbonio 1 (anche se potrebbe non esserlo).
In questa situazione, è irrilevante se il composto ha o meno due sostituenti, poiché le posizioni orto, meta e para vengono utilizzate solo per identificare le posizioni relative sull’anello e non necessariamente la posizione effettiva dei sostituenti.
Esempi di ulteriori applicazioni di orto- , meta- e para-
Gruppi attivanti e direttori orto-para: in un anello benzenico, la presenza di alcuni gruppi funzionali come il gruppo ossidrilico e il gruppo amminico, fa sì che i carboni adiacenti e in posizione opposta dell’anello rispetto a detti gruppi siano Più reagenti per reazioni di sostituzione aromatica elettrofila.
Ciò significa che se un composto aromatico che ha un gruppo –OH subisce una sostituzione elettrofila, è più probabile che si verifichi sui carboni che si trovano in posizione orto (i due atomi di carbonio adiacenti) e sul carbonio che si trova in posizione orto. rispetto al gruppo –OH che sui due meta carboni. Quindi, questi tipi di sostituenti sono chiamati attivatori (perché rendono la reazione più veloce) e direttori orto-para, perché la reazione è diretta principalmente a quei carboni.
Nei composti con più di due sostituenti: Se abbiamo un anello con tre o più sostituenti, possiamo usare i prefissi orto- , meta- e para- per indicare le posizioni relative di alcuni rispetto ad altri, indipendentemente dal fatto che il il composto non può essere denominato come isomero orto, meta o para (poiché, nella nomenclatura, questi prefissi si applicano solo agli anelli disostituiti). Ad esempio, nel 2,4,6-trinitrotoluene, la cui struttura è mostrata sotto, possiamo dire che tutti i gruppi nitro (–NO 2) sono in posizione meta l’uno rispetto all’altro. Possiamo anche dire che due di essi (quelli in posizione 2 e 6) sono in posizione orto rispetto al gruppo metilico, mentre l’altro è in posizione para (quello al carbonio 4).
Origine dei prefissi orto- , meta- e para-
I prefissi orto- , meta- e para- derivano da prefissi greci. Ortho- deriva dal greco orthos -, che significa giusto o corretto. Il prefisso meta- significa prossimo, il che ha senso, poiché è la posizione che segue la posizione orto. Infine, para- in greco significa adiacente a, al di fuori o contro. Nel caso presente, viene utilizzato l’ultimo significato (contro), poiché, come abbiamo visto, è il carbonio opposto nell’anello benzenico.
Questi prefissi furono originariamente introdotti nella chimica organica da Wilhelm Körner nel 1867, sebbene con un significato diverso da quello che viene dato oggi. Fu solo nel 1879 che la Royal Society of Chemistry (la Royal Society of British Chemistry) adottò per consenso orto, meta e para per indicare la sostituzione sopra descritta.
Nonostante sia un sistema di nomenclatura considerevolmente vecchio, l’IUPAC ne consente ancora l’uso. Tuttavia, non è raccomandato, in particolare a causa dell’ambiguità che può sorgere con composti aromatici eterociclici.
Limitazioni dei prefissi orto- , meta- e para-
Questo è un sistema di posizionamento relativo che può essere applicato solo a composti derivati dal benzene mediante sostituzione dei loro atomi di idrogeno. In quanto tale, non può essere applicato a composti aromatici policiclici come quelli derivati da naftalene, antracene e fenantrene, solo per citarne alcuni.
Né si possono usare le nomenclature orto, meta e para nei composti aromatici eterociclici, anche se hanno anelli aromatici a sei membri come nel caso della piridina. La ragione di questa limitazione è che, in questi casi, le diverse posizioni in cui i sostituenti possono essere collegati non sono uguali tra loro a causa della presenza dell’eteroatomo.
Infine, orto-, meta- e para- non possono essere utilizzati nella nomenclatura degli anelli aromatici disostituiti che non hanno anelli a 6 atomi di carbonio.
Riferimenti
Laboratori ACD (nd). Regola A-12. Composti Aromatici Sostituiti (IDROCARBURI MONOCICLICI) . Laboratori ADC https://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/79/r79_61.htm#a_12_3
Carey, F. (2021). Chimica organica (9a ed .). EDUCAZIONE DELLA COLLINA DI MCGRAW.
Dare un nome ai benzeni. (2015, 18 luglio). https://chem.libretexts.org/@go/page/32469
Origine di «orto», «meta», «para» . (2016, 17 ottobre). Scambio di stack di chimica. https://chemistry.stackexchange.com/questions/61153/origin-of-ortho-meta-para
