Tabla de Contenidos
Przedrostki orto-, meta- i para- reprezentują starożytny system nazewnictwa, który reprezentował trzy możliwe wzorce podstawień w dipodstawionych monocyklicznych związkach aromatycznych pochodzących z benzenu. Bez względu na to, który z podstawionych atomów węgla w pierścieniu jest traktowany jako węgiel macierzysty, podstawienie może prowadzić tylko do powstania trzech różnych izomerów pozycyjnych z podstawnikami w pozycjach 2, 3 lub 4 względem pierwszego atomu węgla. Każdy z tych izomerów nazywany jest odpowiednio izomerem orto, meta i para.
wzorzec podstawienia orto
Przedrostek orto- jest używany do reprezentowania wzoru podstawienia, w którym oba podstawniki sąsiadują ze sobą. Oznacza to, że orto- reprezentuje wzór podstawienia 1,2 dwupodstawionego pierścienia aromatycznego, jak pokazano poniżej:
Podstawienie orto może być również reprezentowane przez symbol o-, który zastępuje liczby 1,2- stosowane jako przedrostki wskazujące pozycje podstawników. Te ostatnie odpowiadają systematycznej numeracji zalecanej przez Międzynarodową Unię Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC).
Przykłady związków orto-podstawionych
Poniższy obraz pokazuje trzy przykłady dipodstawionych benzenów, które wykazują podstawienie orto lub 1,2. Jak widać we wszystkich przypadkach, oba podstawniki znajdują się na sąsiednich atomach węgla. Pierwsze dwa przykłady obejmują nazwy zwyczajowe, pod którymi znane są te aromatyczne pochodne, i we wszystkich przypadkach nazwy są przedstawione przy użyciu zarówno przedrostka orto (lub jego symbolu o-), jak i numeracji zalecanej przez IUPAC.
wzór meta- podstawiania
Przedrostek meta- wskazuje na podstawienie 1,3, w którym grupy podstawników są oddzielone jednym atomem węgla, jak pokazano poniżej:
Podobnie jak w przypadku podstawienia orto, podstawienie meta może być również reprezentowane przez literę m- oraz numerację 1,3 zalecaną przez IUPAC.
Przykłady związków meta-podstawionych
Poniższy obraz przedstawia meta – izomery tych samych związków pokazanych powyżej. W tym przypadku można zaobserwować wzór podstawienia 1,3, w którym podstawniki pierścienia są oddzielone jednym atomem węgla. Ponownie, nazwy pospolite i systematyczne są wyświetlane przy użyciu zarówno przedrostka meta – (lub jego symbolu m-), jak i numeracji zalecanej przez IUPAC.
Wzór podstawienia dla –
Przedrostek para – wskazuje wzór podstawienia 1,4, w którym podstawniki znajdują się w przeciwnych pozycjach w pierścieniu, jak pokazano poniżej:
Tak jak poprzednio, zastąpienie for może być również reprezentowane przez literę p-, jak również przez numerację 1,4 zalecaną przez IUPAC.
Przykłady para-podstawionych związków
Poniższy rysunek przedstawia para -izomery tych samych związków, które przedstawiono w dwóch poprzednich przykładach. W tym przypadku wzór podstawienia 1,4 można zaobserwować z podstawnikami w przeciwnych pozycjach pierścienia. Ponownie, nazwy pospolite i systematyczne są pokazane przy użyciu zarówno przedrostka dla – (lub jego symbolu p-), jak i zalecanej przez IUPAC numeracji 1,4.
Dodatkowe zastosowania przedrostków orto- , meta- i para-
Jak wspomniano na początku artykułu, ten system przedrostków jest używany głównie w nomenklaturze dipodstawionych związków aromatycznych. Jednak będąc względnym systemem pozycjonowania, jest również często używany do wskazania pozycji jednego lub dwóch atomów węgla w pierścieniu benzenowym w odniesieniu do interesującego podstawnika.
W takich przypadkach przedrostki orto- , meta- i para- niekoniecznie wskazują bezwzględne pozycje 1,2, 1,3 i 1,4 pierścienia, ale raczej obie pozycje 2, 3 i unikalną 4 pozycji w odniesieniu do określonego podstawnika lub węgla w pierścieniu, tak jakby ten węgiel był węglem 1 (chociaż może tak nie być).
W tej sytuacji nie ma znaczenia, czy związek ma dwa podstawniki, czy nie, ponieważ pozycje orto, meta i para są używane tylko do identyfikacji względnych pozycji w pierścieniu, a niekoniecznie rzeczywistej pozycji podstawników.
Przykłady dodatkowych zastosowań orto- , meta- i para-
Grupy aktywujące i dyrektorzy orto-para: w pierścieniu benzenowym obecność pewnych grup funkcyjnych, takich jak grupa hydroksylowa i grupa aminowa, powoduje, że węgle sąsiadujące i znajdujące się w przeciwnych pozycjach pierścienia w stosunku do wspomnianych grup są Więcej odczynników do elektrofilowych reakcji podstawienia aromatycznego.
Oznacza to, że jeśli związek aromatyczny, który ma grupę –OH, ulega podstawieniu elektrofilowemu, jest bardziej prawdopodobne, że nastąpi to na atomach węgla znajdujących się w pozycji orto (dwa sąsiednie atomy węgla) oraz na węglu znajdującym się w pozycji orto. w odniesieniu do grupy –OH niż na dwóch meta-węglach. Tak więc tego typu podstawniki nazywane są aktywatorami (ponieważ przyspieszają reakcję) i orto-para-kierunkami, ponieważ reakcja jest skierowana głównie na te atomy węgla.
W związkach z więcej niż dwoma podstawnikami: Jeśli mamy pierścień z trzema lub więcej podstawnikami, możemy użyć przedrostków orto- , meta- i para-, aby wskazać względne pozycje niektórych względem innych, niezależnie od faktu, że związku nie można nazwać izomerem orto, meta lub para (ponieważ w nomenklaturze przedrostki te odnoszą się tylko do pierścieni dwupodstawionych). Na przykład w 2,4,6-trinitrotoluenie, którego budowę pokazano poniżej, możemy powiedzieć, że wszystkie grupy nitrowe (–NO 2) znajdują się w metapozycji względem siebie. Można też powiedzieć, że dwa z nich (te w pozycjach 2 i 6) znajdują się w pozycji orto w stosunku do grupy metylowej, a druga w pozycji para (ta przy węglu 4).
Pochodzenie przedrostków orto- , meta- i para-
Przedrostki orto- , meta- i para- pochodzą od przedrostków greckich. Ortho- pochodzi od greckiego orthos -, co oznacza właściwy lub prawidłowy. Przedrostek meta- oznacza następny, co ma sens, ponieważ jest to pozycja następująca po pozycji orto. Wreszcie para- w języku greckim oznacza przylegający do, na zewnątrz lub przeciw. W niniejszym przypadku używane jest ostatnie znaczenie (przeciw), ponieważ, jak widzieliśmy, jest to przeciwny atom węgla w pierścieniu benzenowym.
Te przedrostki zostały pierwotnie wprowadzone do chemii organicznej przez Wilhelma Körnera w 1867 r., chociaż miały inne znaczenie niż to, które podaje się dzisiaj. Dopiero w 1879 roku Królewskie Towarzystwo Chemii (Royal Society of British Chemistry) przyjęło w drodze konsensusu orto, meta i para, aby wskazać podstawienie opisane powyżej.
Pomimo tego, że jest to dość stary system nomenklatury, IUPAC nadal pozwala na jego użycie. Jednak nie jest to zalecane, zwłaszcza ze względu na niejednoznaczność, która może powstać w przypadku heterocyklicznych związków aromatycznych.
Ograniczenia przedrostków orto- , meta- i para-
Jest to względny system pozycjonowania, który można zastosować tylko do związków pochodzących od benzenu przez podstawienie ich atomów wodoru. W związku z tym nie można go stosować do wielopierścieniowych związków aromatycznych, takich jak pochodne naftalenu, antracenu i fenantrenu, by wymienić tylko kilka.
Nomenklatury orto, meta i para nie można również stosować w heterocyklicznych związkach aromatycznych, nawet jeśli mają one sześcioczłonowe pierścienie aromatyczne, jak w przypadku pirydyny. Powodem tego ograniczenia jest to, że w tych przypadkach różne pozycje, w których podstawniki mogą być połączone, nie są sobie równe ze względu na obecność heteroatomu.
Wreszcie orto-, meta- i para- nie mogą być używane w nomenklaturze dwupodstawionych pierścieni aromatycznych, które nie mają pierścieni 6-węglowych.
Bibliografia
Laboratoria ACD (nd). Reguła A-12. Podstawione związki aromatyczne (MONOCYKLICZNE WĘGLOWODORY) . Laboratoria ADC https://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/79/r79_61.htm#a_12_3
Carey, F. (2021). Chemia organiczna ( wyd . 9). EDUKACJA MCGRAW HILL.
Nazewnictwo benzenów. (2015, 18 lipca). https://chem.libretexts.org/@go/page/32469
Pochodzenie „orto”, „meta”, „para” . (2016, 17 października). Wymiana stosu chemii. https://chemistry.stackexchange.com/questions/61153/origin-of-ortho-meta-para