Разлика между версии на „Арени“

м
интервал след запетая; козметични промени
м (°C)
м (интервал след запетая; козметични промени)
[[ImageФайл:Benzene circle.svg|thumbмини|100px|Бензеновият пръстен]]
'''Ароматен въглеводород''' или '''арен'''<ref>Definition IUPAC [[Gold Book]] [http://www.iupac.org/goldbook/A00435.pdf Link]</ref> (понякога арилов въглеводород)<ref>[http://diss.kib.ki.se/2003/91-7349-549-2/thesis.pdf Mechanisms of Activation of the Aryl Hydrocarbon Receptor] by Maria Backlund, Institute of Environmental Medicine, Karolinska Institutet</ref> е [[въглеводород]] с циклична структура и делокализиран [[π-електронен секстет]]. Терминът ''ароматни'' е предложен преди определянето на физическия механизъм за ароматност и произлиза от факта, че много от тези съединения имат сладникав [[аромат]]. [[Конфигурация]]та на шестте [[въглерод]]ни атома в ароматните съединения е известна като ''пръстен на [[бензен]]а'', по името на възможно най-простия въглеводород, бензена (''ост.'' бензол). Ароматните въглеводороди могат да бъдат моноциклични или полициклични.
 
 
* Моноядрени арени
Моноядрените арени са изградени от едно бензеново ядро ([[FileФайл:Benzol.svg|20px]]). Това са бензенът и неговите хомолози.
 
[[FileФайл:Hexa-peri-hexabenzocoronene-3D-spacefill.png|мини|Хекса-пери-хексабензокоронен]]
 
* Полиядрени арени
 
== Бензен и производните му ==
[[ImageФайл:Ortho-meta-para.svg|thumbмини|200px|Орто-, мета-, и пара-ориентация при бензен]]
Бензеновите производни имат между един и шест заместители, свързани към централното ядро. Примери на бензенови производни само с един заместител са [[фенол]]ът, който носи хидроксилна група, и [[толуен]]ът с метилова група. Когато има повече от един заместител в пръстена, тяхната пространствена ориентация стават важна, като се делят на ''орто-'', ''мета-'', и ''пара-'' ориентирани. Така например, при трите изомера за [[крезол]]а, метилова и хидроксилна групи може да бъдат поставени в непосредствена близост една от друга (''орто''), през една позиция (''мета'') или една срещу друга (''пара''). [[Ксиленол]]ът има две метилови групи в допълнение към хидроксилната група и за тази структура съществуват 6 изомера.
 
== Ароматност ==
=== Правило на Хюкел за ароматност ===
През 1931 г. [[Ерих Хюкел]] извежда т.нар. '''4n+2 правило'''. То гласи, че плоските циклични спрегнати системи са '''ароматни''', ако имат (4n+2) π-електрона (n=1,2,3...), и '''неароматни''', ако имат 4n π-електрона в пръстена. Бензенът има 4n+2=6 π-електрона (n=1) и е ароматен. [[Циклобутадиен]]ът има 4 π-електрона (n=1) и е антиароматен (крайно неустойчив, получен 1965 г. при -78 &nbsp;°C и веднага се [[Димеризация|димеризира]]). Следователно наличието на циклична (затворена) спрегната π-система е необходимо, но не е единствено условие за ароматност.<ref name=":0">Марко Кирилов, Георги Нейков и др. – Химия и опазване на околната среда – профилирана подготовка 12. клас – Булвест 2000 – София 2007 – ISBN 978-954-18-0366-0</ref> За да бъде едно съединение ароматно, е необходимо да се спази преди всичко и правилото на Хюкел. Правилото обобщено гласи, че в молекулата на съединението трябва:<ref name="Петров">„Органична химия“, Галин Петров, УИ „Св. Климент Охридски“, София, 2006, ISBN-10: 954-07-2382-5</ref>
# да се съдържат атоми, свързани в пръстен (като освен C-атоми в пръстена могат да участват и други атоми – [[хетероциклични съединения]]);
# броят на π-електроните от нехибридните p-AO в пръстена да са равни на 4''n''+2 (Хюкел), като ''n''=0, 1, 2, 3 и т.н.;
 
Просто казано едно циклично съединение е ароматно, ако в пръстена му се редуват двойни и прости връзки и ако съдържа 2, 6, 10, 14, 18 или 26... наброй π-електрони в него:
* '''2''' (n=0 при [[циклопропенилиев катион]] -[[Файл:Cyclopropenyl Cation.jpg|framelessбезрамка|46x46px]])
* '''6''' (n=1 при бензен – [[Файл:Benzol.svg|framelessбезрамка|36x36px]], [[пирол]] [[Файл:Pyrrole structure.png|framelessбезрамка|52x52px]]и циклопентадиенилнатрий – виж долу)
* '''10''' (n=2 при [[нафтален]] – [[Файл:Naftalen.svg|framelessбезрамка|52x52px]])
* '''14''' (n=3 при [[антрацен]] – [[Файл:Anthracen.svg|framelessбезрамка|78x78px]] и [[фенантрен]] – [[Файл:Fenantrene.svg|framelessбезрамка|49x49px]])
* '''18''' (n=4 при [[анулен]] – [[Файл:(18)Annulene.svg|framelessбезрамка|57x57px]])
* '''26''' (n=6 при [[хем]]ът на [[хемоглобин]]а) са с '''ароматни свойства''' и са [[Компланарност|копланарни]]. Това правило е потвърдено с многобройни синтезирани за целта съединения, но има и такива, които не отгова­рят на правилото, а имат ароматен характер, напр. [[пирен]].<ref name=":1">М. Николов и др. – Учебник по Химия за студенти по медицина и стоматология – Трето издание – АРСО София 2012 – ISBN: 978-954-8967-26-Х</ref>
Ако пръстеновидно съединение има нечетен брой редуващи се двойни връзки, то най-вероятно е ароматно.
=== Примери за други ароматни съединения ===
==== Циклопентадиенилнатрии ====
[[Файл:Sodium_cyclopentadienide-B.gif|link=https://bg.wikipedia.org/wiki/Файл:Sodium_cyclopentadienide-B.gif|thumbмини|155x155px|Структура на циклопентадиенилнатрии]]
От [[циклопентадиен]] след изместване водороден атом от метиленовата си група с [[Натрий]] се получава '''циклопентадиенилнатрий''', в пръстена на който се съдържат 6 спрегнати π-електрона (4x1+2 = 6), което го прави ароматно съединение. <ref name=":1" />
 
==== Фероцен ====
[[Файл:Fe-2Cp_schraeg.png|link=https://bg.wikipedia.org/wiki/Файл:Fe-2Cp_schraeg.png|leftляво|thumbмини|Структурна формула на '''фероцен''']]
Водороден атом може да се замести и с халогенмагнезилна група като напр. C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>MgBr. Продукт на реакцията е циклопентадиенилмагнезиев бромид, който реагира с [[железен дихлорид]] и дава кристалното съединение '''бис-циклопентадиенилжелязо''' (портокале­в цвят) наречено [[Фероцен|'''фероцен''']] от [[Роберт Удуърт]]. Фероценът съдържа два петатомни пръсте­на, изградени от СН-групи. Във всеки от тях четирите π-електрона от π-връзките и двойката електрони от аниона на СН-групата (про­излязла, от СН<sub>2</sub>-групата) образуват общ π-секстет. Така фероценът има два π-секстета и притежава ароматен характер (по­добно на бензена). Двете ядра са копланарни. Железният атом в това съединение е свързан с петте C-атома на всеки от пръстените подобно на сандвич. „Сандвичевата“ структура на фероцена е потвърдена по рентгенографски път. Фероценът може да реа­гира с ацетилхлорид, като дава диацетилно производно (синтез по Фридел-Крафтс).<ref name=":1" />
[[Файл:Bifenyl.svg|link=https://bg.wikipedia.org/wiki/Файл:Bifenyl.svg|thumbмини|160x160px|Структура на '''бифенил''']]
[[Файл:Naphthalin.svg|link=https://bg.wikipedia.org/wiki/Файл:Naphthalin.svg|leftляво|thumbмини|139x139px|Структура на '''нафтален''']]
Множество важни химически съединения са производни на бензена, вследствие на заместване на един или повече от водородните му атоми с друга функционална група. Примери за прости бензенови производни са [[фенол]], [[толуен]] и [[анилин]]. Бензеновият остатък (радикал), участващ в различни други съединения, се нарича фенил или фенилова група. Свързването на две бензенови ядра дава [[бифенил]] C<sub>6</sub>H<sub>5</sub>-C<sub>6</sub>H<sub>5</sub>. Последваща загуба на водороден атом води до образуването на полициклични ароматни въглеводороди, като [[нафтален]], [[антрацен]]. Краят на свързването на бензеновите ядра се осъществява при безводородната [[Алотропия|алотропна форма]] на въглерода – [[графит]].