Tabla de Contenidos
Az orto-, meta- és para- előtagok egy ősi nómenklatúra-rendszert képviselnek, amely a benzolból származó diszubsztituált monociklusos aromás vegyületek három lehetséges helyettesítési mintáját képviseli. Függetlenül attól, hogy a szubsztituált gyűrűs szénatomok közül melyiket tekintjük kiindulási szénnek, a diszubsztituáció csak három különböző helyzeti izomert eredményezhet, amelyekben az első szénatomhoz viszonyítva a 2., 3. vagy 4. helyzetben vannak szubsztituensek. Ezen izomerek mindegyikét orto-, meta- és para-izomernek nevezik.
orto helyettesítési minta
Az orto- előtag a diszubsztitúciós mintát jelöli, amelyben mindkét szubsztituens szomszédos egymással. Vagyis az orto- a diszubsztituált aromás gyűrű 1,2 szubsztitúciós mintázatát jelenti, az alábbiak szerint:
Az orto szubsztitúciót a szubsztituensek helyzetét jelző előtagként használt 1,2-es számokat helyettesítő o- szimbólum is ábrázolhatja. Ez utóbbiak megfelelnek a Tiszta és Alkalmazott Kémia Nemzetközi Uniója (IUPAC) által javasolt szisztematikus számozásnak.
Példák orto-szubsztituált vegyületekre
Az alábbi képen három példa látható olyan diszubsztituált benzolokra, amelyek orto vagy 1,2 szubsztitúciót mutatnak. Mint minden esetben látható, mindkét szubsztituens a szomszédos szénatomokon van. Az első két példa azokat a közönséges neveket tartalmazza, amelyekről ezek az aromás származékok ismertek, és minden esetben az orto előtag (vagy annak o- szimbóluma) és az IUPAC által javasolt számozás használatával szerepelnek a nevek.
meta- helyettesítési minta
A meta- előtag egy 1,3 szubsztitúciót jelöl, amelyben a szubsztituens csoportokat egy szénatom választja el, az alábbiak szerint:
Az orto szubsztitúcióhoz hasonlóan a meta-helyettesítés is jelölhető m- betűvel, valamint az IUPAC által javasolt 1,3 számozással.
Példák metaszubsztituált vegyületekre
Az alábbi képen a fent bemutatott vegyületek meta – izomerjei láthatók. Ebben az esetben az 1,3 szubsztitúciós mintázat figyelhető meg, amelyben a gyűrűszubsztituenseket egy szénatom választja el. A gyakori és szisztematikus nevek ismét a meta – (vagy annak m-) előtaggal és az IUPAC által javasolt számozással jelennek meg .
Helyettesítő minta a –
A para – előtag egy 1,4-es szubsztitúciós mintát jelöl, amelyben a szubsztituensek a gyűrűn ellentétes helyzetekben vannak, az alábbiak szerint:
Az eddigiekhez hasonlóan a helyettesítést p- betűvel, valamint az IUPAC által javasolt 1,4-es számozással is jelölhetjük.
Példák para-szubsztituált vegyületekre
A következő képen az előző két példában szereplő azonos vegyületek para – izomerjei láthatók. Ebben az esetben az 1,4 szubsztitúciós mintázat megfigyelhető, ha a szubsztituensek a gyűrű ellentétes helyzetében vannak. A gyakori és szisztematikus nevek ismételten a – előtaggal (vagy annak p- jelével), valamint az IUPAC által javasolt 1,4-es számozással jelennek meg .
Az orto- , meta- és para- előtagok további használata
Mint a cikk elején említettük, ezt az előtagrendszert főként a diszubsztituált aromás vegyületek nómenklatúrájában használják. Azonban, mivel egy relatív pozicionáló rendszer, gyakran használják a benzolgyűrű egy vagy két szénatomjának helyzetének jelzésére a kérdéses szubsztituenshez képest.
Ezekben az esetekben az orto- , meta- és para- előtagok nem feltétlenül a gyűrű abszolút 1,2, 1,3 és 1,4 pozícióját jelzik, hanem mindkettőt 2, 3 pozíciót és az egyedi 4-et. pozíciót a gyűrű egy adott szubsztituenséhez vagy szénatomjához képest, mintha ez a szénatom 1 lenne (bár lehet, hogy nem az).
Ebben a helyzetben irreleváns, hogy a vegyületnek két szubsztituense van-e vagy sem, mivel az orto-, meta- és para-helyzeteket csak a gyűrű relatív helyzetének azonosítására használjuk, és nem feltétlenül a szubsztituensek tényleges helyzetét.
Példák az orto- , meta- és para- kiegészítő alkalmazásokra
Aktiváló csoportok és orto-para rendezők: a benzolgyűrűben bizonyos funkciós csoportok, mint például a hidroxilcsoport és az aminocsoport jelenléte a gyűrűvel szomszédos és az említett csoportokhoz képest ellentétes helyzetű szénatomokat okoz. További reagensek elektrofil aromás szubsztitúciós reakciókhoz.
Ez azt jelenti, hogy ha egy –OH csoportot tartalmazó aromás vegyület elektrofil szubsztitúción megy keresztül, nagyobb valószínűséggel fordul elő az orto pozícióban lévő szénatomokon (a két szomszédos szénatomon) és az orto helyzetben lévő szénatomon. az –OH csoporthoz képest, mint a két metaszénen. Tehát az ilyen típusú szubsztituenseket aktivátoroknak (mivel gyorsabbá teszik a reakciót) és orto-para rendezőnek nevezik, mivel a reakció főleg ezekre a szénatomokra irányul.
Kettőnél több szubsztituenst tartalmazó vegyületeknél: Ha három vagy több szubsztituenst tartalmazó gyűrűnk van, akkor az orto- , meta- és para- előtagokat használhatjuk egyesek relatív helyzetének jelzésére másokhoz képest, függetlenül attól, hogy a A vegyület nem nevezhető orto-, meta- vagy para-izomernek (mivel a nómenklatúrában ezek az előtagok csak a diszubsztituált gyűrűkre vonatkoznak). Például a 2,4,6-trinitrotoluolban, amelynek szerkezete az alábbiakban látható, azt mondhatjuk, hogy az összes nitrocsoport (–NO 2) metapozícióban vannak egymáshoz képest. Azt is mondhatjuk, hogy közülük kettő (a 2-es és 6-os pozícióban lévők) a metilcsoporthoz képest orto helyzetben, míg a másik para helyzetben (a 4-es szénatomban) van.
Az orto- , meta- és para- előtagok eredete
Az orto- , meta- és para- előtagok a görög előtagokból származnak. Ortho- a görög orthos – szóból származik , ami helyes vagy helyes. A meta- előtag a következőt jelenti, aminek van értelme, hiszen az orto pozíciót a pozíció követi. Végül a para- görögül azt jelenti, hogy szomszédos, kívül vagy ellen. Jelen esetben az utolsó jelentést (ellen) használjuk, mivel, mint láttuk, ez a benzolgyűrű ellenkező szénatomja.
Ezeket az előtagokat eredetileg Wilhelm Körner vezette be a szerves kémiába 1867-ben, bár más jelentéssel, mint a mai. A Royal Society of Chemistry (a Brit Kémiai Királyi Társaság) csak 1879-ig fogadta el konszenzussal ortho, meta és para, hogy jelezze a fent leírt helyettesítést.
Annak ellenére, hogy egy meglehetősen régi nómenklatúra-rendszer, az IUPAC továbbra is engedélyezi a használatát. Nem ajánlott azonban, különösen a heterociklusos aromás vegyületekkel kapcsolatos kétértelműség miatt.
Az orto- , meta- és para- előtagok korlátai
Ez egy relatív pozicionáló rendszer, amely csak a benzolból származó vegyületekre alkalmazható hidrogénatomok helyettesítésével. Mint ilyen, nem alkalmazható policiklusos aromás vegyületekre, mint például a naftalinból, antracénből és fenantrénből származó vegyületekre, hogy csak néhányat említsünk.
Az orto, meta és para elnevezés sem használható heterociklusos aromás vegyületekben, még akkor sem, ha hattagú aromás gyűrűkkel rendelkeznek, mint a piridin esetében. Ennek a korlátozásnak az az oka, hogy ezekben az esetekben a különböző helyzetek, amelyekben a szubsztituensek kapcsolódhatnak, nem egyenlőek egymással a heteroatom jelenléte miatt.
Végül az orto-, meta- és para- nem használhatók a 6 szénatomos gyűrűt nem tartalmazó diszubsztituált aromás gyűrűk nómenklatúrájában.
Hivatkozások
ACD Labs. (nd). A-12 szabály. Helyettesített aromás vegyületek (MONOCIKLUS SZÉNhidrogének) . ADC Labs. https://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/79/r79_61.htm#a_12_3
Carey, F. (2021). Szerves kémia (9. kiadás ). MCGRAW HILL OKTATÁS.
A benzolok elnevezése. (2015, július 18.). https://chem.libretexts.org/@go/page/32469
Az «ortho», «meta», «para» eredete . (2016, október 17.). Chemistry Stack Exchange. https://chemistry.stackexchange.com/questions/61153/origin-of-ortho-meta-para
