Vliv více substituentů

Už víme, co jsou substituenty I. a II. třídy. Nyní si ukážeme, jak si poradit s více substituenty na benzenovém jádře. Podíváme se na první reakci. Vidíme, že se jedná o halogenaci. Snažíme se na benzenový kruh navázat chlor. Otázkou je, kam přesně se naváže. Abychom to zjistili, musíme se podívat na to, do jaké třídy patří substituenty na benzenovém jádru. Začneme s methylovou skupinou, která je substituentem I. třídy. Bude směřovat chlor do ortho- a para-poloh. Tohle je ortho-poloha a tohle je také ortho-poloha. Díky symetrii jsou tyto dvě polohy stejné. Para-poloha je zabrána touto nitroskupinou. Do para-polohy už nemůžeme v tomto případě nic přidat. Zaměříme se na nitroskupinu. Do jaké třídy patří tato skupina? V předchozím videu jsme si již ukazovali, že je to substituent II. třídy. Meta-polohy vůči nitroskupině jsou na stejných uhlících, které jsme si už předtím označili a díky symetrii jsou totožné. Ukázalo se, že oba substituenty usměrňují substituci na stejné místo. Můžeme tedy nakreslit produkt. Na benzenovém kruhu jsou substituenty, methylová skupina a nitroskupina. Můžeme si vybrat, jakýkoli z těchto dvou uhlíků, tenhle nebo tenhle. Nezáleží na tom, který si vybereme, díky symetrii molekuly budou produkty shodné. Dáme chlor na jednu z těchto pozic, ortho- vůči methylové skupině a meta- vůči nitroskupině. Dostaneme jediný produkt. Ukážeme si další příklad podíváme se na tuhle reakci. Jde o sulfonaci, tedy na benzenový kruh navážeme SO₃H. Otázkou je, kam se naváže. Opět se musíme zamyslet nad substituenty. Nejdříve nás zajímá OH skupina, o které víme, že je substituentem první třídy. Nové substituenty bude orientovat do ortho- a para- poloh. Podíváme se, kde jsou tyto polohy na našem benzenu. Tohle je ortho poloha a opět je díky symetrii stejná jako tato. Para poloha je znovu obsazena touto methylovou skupinou. Když se zamyslíme nad methylovou skupinou... Methylová skupina je také substituent I. třídy. Jaké polohy jsou ortho- a meta- vůči methylové skupině? Tato dvě místa jsou ortho-, jsou identická díky symetrii. Para-poloha je zabrána OH skupinou. Nyní máme příklad, kde dva ortho- a para- orientující substituenty směřují do různých poloh. Když chceme rozlišit, který z nich vyhraje, musíme se zamyslet nad aktivující silou těchto dvou substituentů. Silněji aktivující substituent bude řídit přicházející skupinu. V tomto případě je silnější aktivující skupinou OH skupina. Tohle je silnější aktivující skupina. Methylová skupina je slabší aktivační skupina, to už jsme viděli v předchozích videích. SO₃H se proto připojí na tento uhlík, který je, stejně jako předtím, díky symetrii totožný s tímto. Nakreslíme si produkt této sulfonační reakce. Načrtneme si benzenový kruh a ještě jeden tady. Tenhle se moc nepovedl. Na benzenovém jádře máme OH skupinu a methylovou skupinu. Protože je OH silnější aktivující skupina, přidáme SO₃H do ortho-polohy vůči OH. Tohle je konečný produkt této reakce. Udělejme ještě jeden příklad. K čemu dojde při této reakci? Jedná se o halogenační reakci, kdy na benzenové jádro budeme přidávat chlor. Jako vždy se podíváme na substituenty. O methylové skupině víme, že je ortho- a para- orientující. Označíme si ortho- a para-polohy k methylové skupině. Tohle je ortho-poloha a tohle je ortho-poloha. Tentokrát je para poloha volná, takže bychom mohli navázat chlor sem. Podíváme se na to, co ještě je na kruhu. Máme tu další substituent, kterým je chlor. Už víme, že chlor a obecně halogeny jsou ortho- a para-orientující, a to díky volným elektronovým párům na chloru. Takže chlor je ortho- a para- orientující. Co je v pozici ortho- vůči chloru? Tahle poloha je ortho. Takže tohle místo a tohle místo. Máme více možných produktů. Začneme si je kreslit. Jeden z produktů bude mít chlor v této poloze. Nakreslíme si to. Máme tu benzenový jádro, na něm methylovou skupinu a tady navázaný chlor. A druhý chlor můžeme přidat do téhle pozice. Podívejme se na jinou polohu. Tohle je další možný produkt. Nakreslíme si ho taky. Je tu benzenové jádro, methylovou skupinu a chlor, který byl už ve výchozí látce. A chlor přidáme do téhle polohy. A nakonec se podívejme na to, co by se stalo, kdyby se chlor chtěl dostat sem do téhle polohy napravo. Zjistíme, že je tu moc velké sterické bránění, takže se tam chlor nedostane. Methylová skupina je objemná a stejně tak chlor, což brání dalšímu chloru, aby se naadoval sem. Vznik tohoto produktu není pozorován ve větších množstvích. Můžeme říct, že tento produkt nevzniká. Máme dva hlavní produkty této reakce. Takhle tedy musíme přemýšlet nad syntézou, nad řídícími efekty, pokud máme více substituentů. Nejříve si musíme říct, kam bude který substituent orientovat, potom se zamyslet nad silou aktivace a nakonec na sterickým bráněním, abychom věděli, jaké produkty vzniknou.