Hva betyr «orto-«, «meta-» og «para-» i organisk kjemi?

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Prefiksene orto-, meta- og para- representerer et eldgammelt nomenklatursystem som representerte de tre mulige substitusjonsmønstrene i disubstituerte monosykliske aromatiske forbindelser avledet fra benzen. Uavhengig av hvilke av de substituerte ringkarbonene som tas som moderkarbon, kan disubstitusjon bare gi opphav til tre distinkte posisjonsisomerer med substituenter i posisjonene 2, 3 eller 4 i forhold til det første karbonet. Hver av disse isomerene kalles henholdsvis en orto-, meta- og para-isomer.

orto-substitusjonsmønster

Prefikset orto- brukes til å representere mønsteret av disubstitusjon der begge substituentene er ved siden av hverandre. Det vil si at orto- representerer 1,2-substitusjonsmønsteret til den disubstituerte aromatiske ringen, som vist nedenfor:

Hva betyr orto, meta og para i organisk kjemi?

Orto-substitusjon kan også representeres av symbolet o- som erstatter tallene 1,2- brukt som prefikser for å indikere posisjonene til substituentene. Sistnevnte tilsvarer den systematiske nummereringen anbefalt av International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC).

Eksempler på orto-substituerte forbindelser

Bildet nedenfor viser tre eksempler på disubstituerte benzener som viser enten orto- eller 1,2-substitusjon. Som man kan se i alle tilfeller, er begge substituentene på tilstøtende karbon. De to første eksemplene inkluderer de vanlige navnene som disse aromatiske derivatene er kjent med, og i alle tilfeller vises navnene ved å bruke både orto-prefikset (eller dets symbol o-) og nummereringen anbefalt av IUPAC.

eksempler på orto-substitusjon

meta- substitusjonsmønster

Prefikset meta- indikerer en 1,3-substitusjon der substituentgruppene er atskilt med ett karbon, som vist nedenfor:

Hva betyr orto, meta og para i organisk kjemi?

Som i tilfellet med orto-substitusjon, kan meta-substitusjon også representeres med bokstaven m-, samt med nummereringen 1,3 anbefalt av IUPAC.

Eksempler på meta-substituerte forbindelser

Bildet nedenfor viser meta – isomerene av de samme forbindelsene vist ovenfor. I dette tilfellet kan 1,3-substitusjonsmønsteret observeres der ringsubstituentene er atskilt med ett karbon. Igjen vises vanlige og systematiske navn ved å bruke både prefikset meta – (eller dets symbol m-) og IUPAC anbefalte nummerering.

eksempler på metasubstitusjon

Substitusjonsmønster for

Prefikset para – indikerer et 1,4-substitusjonsmønster der substituentene er i motsatte posisjoner på ringen, som vist nedenfor:

Hva betyr orto, meta og para i organisk kjemi?

Som før kan substitusjonen for også representeres med bokstaven p-, samt med nummereringen 1,4 anbefalt av IUPAC.

Eksempler på para-substituerte forbindelser

Følgende bilde viser para -isomerene av de samme forbindelsene vist i de to foregående eksemplene. I dette tilfellet kan 1,4-substitusjonsmønsteret observeres med substituentene i motsatte posisjoner på ringen. Igjen vises vanlige og systematiske navn med både prefikset for (eller dets symbol p-) og IUPAC anbefalte 1,4-nummerering.

substitusjonseksempler for

Ytterligere bruk av prefiksene orto- , meta- og para-

Som nevnt i begynnelsen av artikkelen, brukes dette prefikssystemet hovedsakelig i nomenklaturen av disubstituerte aromatiske forbindelser. Imidlertid, som et relativt posisjoneringssystem, brukes det også ofte for å indikere posisjonen til ett eller to karbonatomer i benzenringen med hensyn til en substituent av interesse.

I disse tilfellene indikerer ikke prefiksene orto- , meta- og para- nødvendigvis de absolutte 1,2, 1,3 og 1,4 posisjonene til ringen, men snarere både 2, 3 posisjoner og den unike 4 posisjon med hensyn til en bestemt substituent eller karbon på ringen, som om det karbonet var karbon 1 (selv om det kanskje ikke er det).

I denne situasjonen er det irrelevant om forbindelsen har to substituenter eller ikke, siden orto-, meta- og paraposisjonene bare brukes til å identifisere relative posisjoner på ringen og ikke nødvendigvis den faktiske posisjonen til substituenter.

Eksempler på tilleggsapplikasjoner av orto- , meta- og para-

Aktiverende grupper og orto-para-styrere: i en benzenring fører tilstedeværelsen av visse funksjonelle grupper som hydroksylgruppen og aminogruppen til at karbonene som er tilstøtende og i motsatt posisjon av ringen i forhold til nevnte grupper Flere reagenser for elektrofile aromatiske substitusjonsreaksjoner.

Dette betyr at hvis en aromatisk forbindelse som har en –OH-gruppe gjennomgår elektrofil substitusjon, er det mer sannsynlig at det oppstår på karbonene som er i orto-posisjonen (de to tilstøtende karbonene) og på karbonet som er i orto-posisjonen. med hensyn til –OH-gruppen enn på de to metakarbonene. Så disse typene substituenter kalles aktivatorer (fordi de gjør reaksjonen raskere) og orto-para-styrere, fordi reaksjonen hovedsakelig er rettet mot disse karbonene.

I forbindelser med mer enn to substituenter: Hvis vi har en ring med tre eller flere substituenter, kan vi bruke prefiksene orto- , meta- og para- for å indikere de relative posisjonene til noen i forhold til andre, uavhengig av det faktum at forbindelse kan ikke navngis som en orto-, meta- eller paraisomer (siden i nomenklaturen gjelder disse prefiksene bare for disubstituerte ringer). For eksempel, i 2,4,6-trinitrotoluen, hvis struktur er vist nedenfor, kan vi si at alle nitrogrupper (–NO 2) er i metaposisjon i forhold til hverandre. Vi kan også si at to av dem (de i posisjon 2 og 6) er i orto-posisjon i forhold til metylgruppen, mens den andre er i para-posisjon (den i karbon 4).

Hva betyr orto, meta og para i organisk kjemi?

Opprinnelsen til prefiksene orto- , meta- og para-

Prefiksene orto- , meta- og para- kommer fra greske prefikser. Orto- kommer fra gresk orthos -, som betyr rett eller riktig. Prefikset meta- betyr neste, noe som gir mening, siden det er posisjonen som følger ortoposisjonen. Til slutt betyr para- på gresk ved siden av, utenfor eller mot. I dette tilfellet brukes den siste betydningen (mot), siden det, som vi har sett, er det motsatte karbonet i benzenringen.

Disse prefiksene ble opprinnelig introdusert i organisk kjemi av Wilhelm Körner i 1867, men med en annen betydning enn det som er gitt i dag. Det var først i 1879 at Royal Society of Chemistry (Royal Society of British Chemistry) vedtok ved konsensus ortho, meta og para for å indikere substitusjonen beskrevet ovenfor.

Til tross for at det er et betydelig gammelt nomenklatursystem, tillater IUPAC fortsatt bruk. Det anbefales imidlertid ikke, spesielt på grunn av tvetydigheten som kan oppstå med heterosykliske aromatiske forbindelser.

Begrensninger for prefiksene orto- , meta- og para-

Dette er et relativt posisjoneringssystem som bare kan brukes på forbindelser avledet fra benzen ved substitusjon av deres hydrogenatomer. Som sådan kan det ikke brukes på polysykliske aromatiske forbindelser som de som er avledet fra naftalen, antracen og fenantren, for å nevne noen.

Nomenklaturen orto, meta og para kan heller ikke brukes i heterosykliske aromatiske forbindelser, selv om de har seksleddede aromatiske ringer som i tilfellet med pyridin. Årsaken til denne begrensningen er at i disse tilfellene er de forskjellige posisjonene der substituenter kan kobles sammen ikke like med hverandre på grunn av tilstedeværelsen av heteroatomet.

Til slutt kan orto-, meta- og para- ikke brukes i nomenklaturen av disubstituerte aromatiske ringer som ikke har 6-karbonringer.

Referanser

ACD Labs. (nd). Regel A-12. Substituerte aromatiske forbindelser (MONOKYKLISKE HYDROKARBONER) . ADC Labs. https://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/79/r79_61.htm#a_12_3

Carey, F. (2021). Organisk kjemi (9. utg .). MCGRAW HILL UTDANNING.

Navngi benzenene. (2015, 18. juli). https://chem.libretexts.org/@go/page/32469

Opprinnelse til «ortho», «meta», «para» . (2016, 17. oktober). Kjemi Stack Exchange. https://chemistry.stackexchange.com/questions/61153/origin-of-ortho-meta-para

-Annonse-

mm
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados

Flammefargetesten