Tabla de Contenidos
Præfikserne ortho-, meta- og para- repræsenterer et gammelt nomenklatursystem, der repræsenterede de tre mulige substitutionsmønstre i disubstituerede monocykliske aromatiske forbindelser afledt af benzen. Uanset hvilket af de substituerede ringcarbonatomer, der tages som modercarbon, kan disubstitution kun give anledning til tre distinkte positionelle isomerer med substituenter i positionerne 2, 3 eller 4 i forhold til det første kulstof. Hver af disse isomerer kaldes henholdsvis en ortho-, meta- og para-isomer.
ortho substitutionsmønster
Præfikset ortho- bruges til at repræsentere mønsteret af disubstitution, hvor begge substituenter støder op til hinanden. Det vil sige, ortho- repræsenterer 1,2-substitutionsmønsteret af den disubstituerede aromatiske ring, som vist nedenfor:
Ortho-substitution kan også repræsenteres af symbolet o-, som erstatter tallene 1,2-, der bruges som præfikser for at angive substituenternes positioner. Sidstnævnte svarer til den systematiske nummerering anbefalet af International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC).
Eksempler på ortho-substituerede forbindelser
Billedet nedenfor viser tre eksempler på disubstituerede benzener, der udviser enten ortho- eller 1,2-substitution. Som det kan ses i alle tilfælde, er begge substituenter på tilstødende carbonatomer. De første to eksempler inkluderer de almindelige navne, som disse aromatiske derivater er kendt under, og i alle tilfælde er navnene vist ved hjælp af både ortho-præfikset (eller dets symbol o-) og nummereringen anbefalet af IUPAC.
meta- substitutionsmønster
Præfikset meta- angiver en 1,3-substitution, hvor substituentgrupperne er adskilt af et kulstof, som vist nedenfor:
Som i tilfældet med ortho-substitution, kan meta-substitution også repræsenteres af bogstavet m- såvel som med nummereringen 1,3 anbefalet af IUPAC.
Eksempler på meta-substituerede forbindelser
Billedet nedenfor viser meta – isomererne af de samme forbindelser vist ovenfor. I dette tilfælde kan 1,3-substitutionsmønsteret observeres, hvor ringsubstituenterne er adskilt af et carbonatom. Igen vises almindelige og systematiske navne ved hjælp af både præfikset meta – (eller dets symbol m-) og den anbefalede IUPAC-nummerering.
Substitutionsmønster for –
Præfikset para – angiver et 1,4 substitutionsmønster, hvor substituenterne er i modsatte positioner på ringen, som vist nedenfor:
Som før kan substitutionen for også repræsenteres med bogstavet p-, samt med nummereringen 1,4 anbefalet af IUPAC.
Eksempler på para-substituerede forbindelser
Det følgende billede viser para -isomererne af de samme forbindelser vist i de to foregående eksempler. I dette tilfælde kan 1,4-substitutionsmønsteret observeres med substituenterne i modsatte positioner på ringen. Igen vises almindelige og systematiske navne med både præfikset for – (eller dets symbol p-) og den anbefalede 1,4-nummerering af IUPAC.
Yderligere anvendelser af præfikserne orto- , meta- og para-
Som nævnt i begyndelsen af artiklen anvendes dette præfiks-system hovedsageligt i nomenklaturen af disubstituerede aromatiske forbindelser. Da det imidlertid er et relativt positioneringssystem, bruges det også ofte til at angive positionen af et eller to carbonatomer i benzenringen i forhold til en substituent af interesse.
I disse tilfælde angiver præfikserne orto- , meta- og para- ikke nødvendigvis de absolutte 1,2, 1,3 og 1,4 positioner af ringen, men derimod både 2, 3 positioner og de unikke 4 position i forhold til en bestemt substituent eller carbon på ringen, som om det carbon var carbon 1 (selvom det måske ikke er det).
I denne situation er det irrelevant, om forbindelsen har to substituenter eller ej, da ortho-, meta- og para-positionerne kun bruges til at identificere relative positioner på ringen og ikke nødvendigvis den faktiske position af substituenter.
Eksempler på yderligere anvendelser af orto- , meta- og para-
Aktiverende grupper og ortho-para-styrere: i en benzenring bevirker tilstedeværelsen af visse funktionelle grupper såsom hydroxylgruppen og aminogruppen, at de carbonatomer, der er tilstødende og i den modsatte position af ringen i forhold til disse grupper Flere reagenser til elektrofile aromatiske substitutionsreaktioner.
Dette betyder, at hvis en aromatisk forbindelse, der har en –OH-gruppe, undergår elektrofil substitution, er det mere sandsynligt, at det forekommer på de carbonatomer, der er i ortho-positionen (de to tilstødende carbonatomer) og på carbonet, der er i ortho-positionen. med hensyn til –OH-gruppen end på de to meta-carbonatomer. Så disse typer af substituenter kaldes aktivatorer (fordi de gør reaktionen hurtigere) og ortho-para-direktører, fordi reaktionen hovedsageligt er rettet mod disse kulstoffer.
I forbindelser med mere end to substituenter: Hvis vi har en ring med tre eller flere substituenter, kan vi bruge præfikserne ortho- , meta- og para- til at angive nogles relative positioner i forhold til andre, uanset at forbindelse kan ikke navngives som en ortho-, meta- eller paraisomer (da disse præfikser i nomenklatur kun gælder for disubstituerede ringe). For eksempel, i 2,4,6-trinitrotoluen, hvis struktur er vist nedenfor, kan vi sige, at alle nitrogrupper (–NO 2) er i metaposition i forhold til hinanden. Vi kan også sige, at to af dem (dem i position 2 og 6) er i ortho-position i forhold til methylgruppen, mens den anden er i para-position (den ene i kulstof 4).
Oprindelse af præfikserne ortho- , meta- og para-
Præfikserne orto- , meta- og para- kommer fra græske præfikser. Orto- kommer af det græske orthos -, som betyder rigtigt eller rigtigt. Præfikset meta- betyder næste, hvilket giver mening, da det er positionen, der følger ortho-positionen. Endelig betyder para- på græsk støder op til, uden for eller imod. I det foreliggende tilfælde bruges den sidste betydning (imod), da det, som vi har set, er det modsatte kulstof i benzenringen.
Disse præfikser blev oprindeligt introduceret i den organiske kemi af Wilhelm Körner i 1867, dog med en anden betydning end hvad der er givet i dag. Det var først i 1879, at Royal Society of Chemistry (Royal Society of British Chemistry) vedtog ved konsensus ortho, meta og para for at indikere substitutionen beskrevet ovenfor.
På trods af at det er et betydeligt gammelt nomenklatursystem, tillader IUPAC stadig dets brug. Det anbefales dog ikke, især på grund af den tvetydighed, der kan opstå med heterocykliske aromatiske forbindelser.
Begrænsninger af præfikserne orto- , meta- og para-
Dette er et relativt positioneringssystem, der kun kan anvendes på forbindelser afledt af benzen ved substitution af deres brintatomer. Som sådan kan det ikke anvendes på polycykliske aromatiske forbindelser, såsom dem, der er afledt af naphthalen, anthracen og phenanthren, for at nævne nogle få.
Nomenklaturen ortho, meta og para kan heller ikke anvendes i heterocykliske aromatiske forbindelser, selv om de har seks-leddede aromatiske ringe som i tilfældet med pyridin. Årsagen til denne begrænsning er, at i disse tilfælde er de forskellige positioner, hvori substituenter kan forbindes, ikke ens med hinanden på grund af tilstedeværelsen af heteroatomet.
Endelig kan ortho-, meta- og para- ikke anvendes i nomenklaturen af disubstituerede aromatiske ringe, der ikke har 6-carbon ringe.
Referencer
ACD Labs. (nd). Regel A-12. Substituerede aromatiske forbindelser (MONOCYKLISKE HYDROCARBONS) . ADC Labs. https://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/79/r79_61.htm#a_12_3
Carey, F. (2021). Organisk kemi (9. udg .). MCGRAW HILL UDDANNELSE.
Navngivning af benzenerne. (2015, 18. juli). https://chem.libretexts.org/@go/page/32469
Oprindelse af «ortho», «meta», «para» . (2016, 17. oktober). Kemi Stack Exchange. https://chemistry.stackexchange.com/questions/61153/origin-of-ortho-meta-para
