Modèle de substitution d'Arène - Arene substitution pattern

Les modèles de substitution d'arène font partie de la nomenclature de chimie organique IUPAC et identifient la position des substituants autres que l' hydrogène les uns par rapport aux autres sur un hydrocarbure aromatique .

Substitution ortho , méta et para

Principaux schémas de substitution des arènes
  • En ortho- substitution , deux substituants occupent des positions côte à côte, qui peuvent être numérotées de 1 et 2. Dans le schéma, ces positions sont notées R et ortho .
  • En méta- substitution les substituants occupent les positions 1 et 3 (correspondant à R et méta sur le schéma).
  • En para- substitution , les substituants occupent les extrémités opposées (positions 1 et 4, correspondant à R et para sur le schéma).

Les toluidines servent d'exemple pour ces trois types de substitution.

Synthèse

Les groupes donneurs d'électrons, par exemple les groupes amino , hydroxyle , alkyle et phényle , ont tendance à être des ortho / para- directeurs, et les groupes attracteurs d'électrons tels que les groupes nitro , nitrile et cétone , ont tendance à être des méta- directeurs.

Propriétés

Bien que les spécificités varient selon le composé, dans les arènes disubstituées simples, les trois isomères ont tendance à avoir des points d'ébullition assez similaires. Cependant, l' isomère para a généralement le point de fusion le plus élevé et la solubilité la plus faible dans un solvant donné des trois isomères.

La séparation des ortho et para isomères

Étant donné que les groupes donneurs d'électrons sont à la fois des directeurs ortho et para , la séparation de ces isomères est un problème courant en chimie de synthèse. Plusieurs méthodes existent pour séparer ces isomères :

  • La chromatographie sur colonne séparera souvent ces isomères, car l' ortho est plus polaire que le para en général.
  • La cristallisation fractionnée peut être utilisée pour obtenir un produit para pur , en partant du principe qu'il est moins soluble que l' ortho et qu'il cristallisera donc en premier. Des précautions doivent être prises pour éviter la cocristallisation de l' isomère ortho .
  • Les isomères ortho et para de nombreux composés nitro ont des points d'ébullition assez différents . Ces isomères peuvent souvent être séparés par distillation. Ces isomères séparés peuvent être convertis en sels de diazonium et utilisés pour préparer d'autres composés ortho ou para purs .

Ipso , méso et péri substitution

Substitution cinéma et télé

  • Dans la substitution ciné , le groupe entrant occupe une position adjacente à celle occupée par le groupe sortant . Par exemple, la substitution ciné est observée dans la chimie des arynes .
  • La télé- substitution se produit lorsque la nouvelle position est à plus d'un atome sur l'anneau.

Origines

Les préfixes ortho , meta et para sont tous dérivés du grec , signifiant respectivement correct , suivant et à côté de . Le rapport au sens courant n'est peut-être pas évident. La description ortho était historiquement utilisée pour désigner le composé d'origine, et un isomère était souvent appelé le composé méta . Par exemple, les noms triviaux d' acide orthophosphorique et d' acide trimétaphosphorique n'ont rien à voir avec les aromatiques. De même, la description para était réservée uniquement aux composés étroitement apparentés. Ainsi Berzelius appela à l'origine la forme racémique de l'acide aspartique « acide paraaspartique » (autre terme obsolète : acide racémique ) en 1830. L'utilisation des préfixes ortho , meta et para pour distinguer les isomères des cycles aromatiques disubstitués commence avec Wilhelm Körner en 1867, bien que il a appliqué le préfixe ortho à un isomère 1,4 et le préfixe méta à un isomère 1,2. C'est le chimiste allemand Karl Gräbe qui, en 1869, a utilisé pour la première fois les préfixes ortho -, meta -, para - pour désigner des emplacements relatifs spécifiques des substituants sur un cycle aromatique disubstitué (à savoir le naphtalène ). En 1870, le chimiste allemand Viktor Meyer a appliqué pour la première fois la nomenclature de Gräbe au benzène . La nomenclature actuelle a été introduite par la Chemical Society en 1879.

Exemples

Des exemples d'utilisation de cette nomenclature sont donnés pour les isomères du crésol , C 6 H 4 (OH) (CH 3 ) :

Il existe trois isomères de substitution d'arène du dihydroxybenzène (C 6 H 4 (OH) 2 ) - l' isomère ortho catéchol , l' isomère méta résorcinol et l' isomère para hydroquinone :

Il existe trois isomères de substitution d'arène de l' acide benzènedicarboxylique (C 6 H 4 (COOH) 2 ) - l' isomère ortho de l'acide phtalique , l' isomère méta de l'acide isophtalique et l' isomère para de l'acide téréphtalique :

Ces termes peuvent également être utilisés dans des systèmes aromatiques hétérocycliques à six chaînons tels que la pyridine , où l' atome d' azote est considéré comme l'un des substituants. Par exemple, le nicotinamide et la niacine ont montré des substitutions méta sur un cycle pyridine, tandis que le cation de pralidoxime est un isomère ortho .

Les références