Tabla de Contenidos
Prefixele orto-, meta- și para- reprezintă un sistem de nomenclatură antic care a reprezentat cele trei modele posibile de substituție în compușii aromatici monociclici disubstituiți derivați din benzen. Indiferent de care dintre atomii de carbon substituiți din ciclu este luat ca carbon părinte, disubstituția poate da naștere doar la trei izomeri poziționali diferiți cu substituenți la pozițiile 2, 3 sau 4 în raport cu primul carbon. Fiecare dintre acești izomeri se numește izomer orto, meta și, respectiv, para.
model de substituție orto
Prefixul orto- este folosit pentru a reprezenta modelul de disubstituție în care ambii substituenți sunt adiacenți unul altuia. Adică, orto- reprezintă modelul de substituție 1,2 al inelului aromatic disubstituit, așa cum se arată mai jos:
Substituția orto poate fi reprezentată și prin simbolul o- care înlocuiește numerele 1,2- folosite ca prefixe pentru a indica pozițiile substituenților. Acestea din urmă corespund numerotării sistematice recomandate de Uniunea Internațională de Chimie Pură și Aplicată (IUPAC).
Exemple de compuși orto-substituiți
Imaginea de mai jos prezintă trei exemple de benzeni disubstituiți care prezintă fie substituție orto, fie 1,2. După cum se poate observa în toate cazurile, ambii substituenți sunt pe atomi de carbon adiacenți. Primele două exemple includ denumirile comune prin care sunt cunoscuți acești derivați aromatici și în toate cazurile denumirile sunt afișate folosind atât prefixul orto (sau simbolul său o-) cât și numerotarea recomandată de IUPAC.
model de meta- substituție
Prefixul meta- indică o substituție 1,3 în care grupările substituente sunt separate de un carbon, așa cum se arată mai jos:
Ca și în cazul substituției orto, substituția meta poate fi reprezentată și prin litera m-, precum și prin numerotarea 1,3 recomandată de IUPAC.
Exemple de compuși meta-substituiți
Imaginea de mai jos prezintă meta – izomerii aceiași compuși prezentați mai sus. În acest caz, se poate observa modelul de substituție 1,3 în care substituenții inelului sunt separați de un carbon. Din nou, numele comune și sistematice sunt afișate folosind atât prefixul meta – (sau simbolul său m-) cât și numerotarea recomandată de IUPAC.
Model de înlocuire pentru –
Prefixul para – indică un model de substituție 1,4 în care substituenții sunt în poziții opuse pe inel, așa cum se arată mai jos:
Ca și până acum, înlocuirea pentru poate fi reprezentată și prin litera p-, precum și prin numerotarea 1,4 recomandată de IUPAC.
Exemple de compuși parasubstituiți
Următoarea imagine prezintă izomerii para ai acelorași compuși prezentați în cele două exemple anterioare. În acest caz, modelul de substituție 1,4 poate fi observat cu substituenții în poziții opuse pe inel. Din nou, numele comune și sistematice sunt afișate folosind atât prefixul pentru – (sau simbolul său p-), cât și numerotarea recomandată de IUPAC 1,4.
Utilizări suplimentare ale prefixelor orto- , meta- și para-
După cum sa menționat la începutul articolului, acest sistem de prefixe este utilizat în principal în nomenclatura compușilor aromatici disubstituiți. Cu toate acestea, fiind un sistem de poziționare relativă, este adesea folosit pentru a indica poziția unuia sau a doi atomi de carbon ai inelului benzenic în raport cu un substituent de interes.
În aceste cazuri, prefixele orto- , meta- și para- nu indică neapărat pozițiile absolute 1,2, 1,3 și 1,4 ale inelului, ci mai degrabă atât 2, 3 poziții, cât și 4 unice. poziție față de un anumit substituent sau carbon de pe inel, ca și cum acel carbon ar fi carbonul 1 (deși poate să nu fie).
În această situație, este irelevant dacă compusul are doi substituenți sau nu, deoarece pozițiile orto, meta și para sunt folosite doar pentru a identifica pozițiile relative pe inel și nu neapărat poziția actuală a substituenților.
Exemple de aplicații suplimentare de orto- , meta- și para-
Grupări de activare și directori orto-para: într-un inel benzenic, prezența anumitor grupări funcționale, cum ar fi gruparea hidroxil și gruparea amino, determină atomi de carbon care sunt adiacenți și în poziția opusă a inelului față de grupările menționate. Mai mulți reactivi pentru reacții electrofile de substituție aromatică.
Aceasta înseamnă că, dacă un compus aromatic care are o grupare –OH suferă o substituție electrofilă, este mai probabil să apară pe atomii care sunt în poziție orto (cei doi atomi de carbon adiacenți) și pe carbonul care este în poziție orto. în raport cu grupa –OH decât pe cei doi metacarboni. Deci, aceste tipuri de substituenți se numesc activatori (pentru că fac reacția mai rapidă) și directori orto-para, deoarece reacția este direcționată în principal către acei carboni.
În compușii cu mai mult de doi substituenți: Dacă avem un inel cu trei sau mai mulți substituenți, putem folosi prefixele orto- , meta- și para- pentru a indica pozițiile relative ale unora față de altele, indiferent de faptul că compusul nu poate fi numit ca izomer orto, meta sau para (deoarece, în nomenclatură, aceste prefixe se aplică doar inelelor disubstituite). De exemplu, în 2,4,6-trinitrotoluen, a cărui structură este prezentată mai jos, putem spune că toate grupările nitro (–NO 2) sunt în poziție meta unul față de celălalt. Mai putem spune că doi dintre ei (cele din pozițiile 2 și 6) sunt în poziție orto față de grupa metil, în timp ce celălalt este în poziție para (cel din carbonul 4).
Originea prefixelor orto- , meta- și para-
Prefixele orto- , meta- și para- provin din prefixele grecești. Ortho- vine din grecescul orthos -, care înseamnă drept sau corect. Prefixul meta- înseamnă următorul, ceea ce are sens, deoarece este poziția care urmează poziției orto. În cele din urmă, para- în greacă înseamnă adiacent, în afara sau împotriva. În cazul de față, se folosește ultimul sens (împotrivă), deoarece, după cum am văzut, este carbonul opus din ciclul benzenic.
Aceste prefixe au fost introduse inițial în chimia organică de către Wilhelm Körner în 1867, deși cu un înțeles diferit de cel dat astăzi. Abia în 1879, Royal Society of Chemistry (Societatea Regală de Chimie Britanică) a adoptat prin consens orto, meta și para pentru a indica substituția descrisă mai sus.
În ciuda faptului că este un sistem de nomenclatură destul de vechi, IUPAC încă permite utilizarea acestuia. Cu toate acestea, nu este recomandat, în special din cauza ambiguității care poate apărea cu compușii aromatici heterociclici.
Limitări ale prefixelor orto- , meta- și para-
Acesta este un sistem de poziționare relativă care poate fi aplicat numai compușilor derivați din benzen prin înlocuirea atomilor lor de hidrogen. Ca atare, nu poate fi aplicat compușilor aromatici policiclici, cum ar fi cei derivați din naftalină, antracen și fenantren, pentru a numi câțiva.
Nici nomenclatura orto, meta și para nu pot fi utilizate în compușii aromatici heterociclici, chiar dacă au inele aromatice cu șase atomi ca în cazul piridinei. Motivul pentru această limitare este că, în aceste cazuri, diferitele poziții în care substituenții pot fi conectați nu sunt egale între ele din cauza prezenței heteroatomului.
În cele din urmă, orto-, meta- și para- nu pot fi utilizate în nomenclatura inelelor aromatice disubstituite care nu au inele cu 6 atomi de carbon.
Referințe
ACD Labs. (nd). Regula A-12. Compuși aromatici substituiți (HIDROCARBURI MONOCICLICE) . Laboratoarele ADC. https://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/79/r79_61.htm#a_12_3
Carey, F. (2021). Chimie organică ( ed . a 9-a). MCGRAW HILL EDUCAȚIE.
Numirea benzenilor. (2015, 18 iulie). https://chem.libretexts.org/@go/page/32469
Originea lui «ortho», «meta», «para» . (2016, 17 octombrie). Schimb de stivă de chimie. https://chemistry.stackexchange.com/questions/61153/origin-of-ortho-meta-para