أشهر أنواع التفاعلات في المركبات الآروماتية
(1) الإستبدال الإلكتروفیلي Electrophilic substitution
(2) الاستبدال النيوكليوفيلي Nucleophilic substitution
أولاً/ الإستبدال الإلكتروفیلي فى الأنظمة الأروماتية
- إن أغلب تفاعلات الاستبدال على الأنظمة الأروماتية تسير عبر ميكانيكية إلكتروفيلية، وهذا يعنى أن الكيان الذي يهاجم الحلقة الأروماتية عادةً ما يكون إلكتروفيلاً (Electrophile) سواء أكان حاملاً لشحنة موجبة، أو جزئ مستقطب.
- ويرجع السبب في مهاجمة الحلقات الأروماتية بالباحثات عن الشحنة الموجبة، إلى وجود الكثافة الإلكترونية π غير المتموضعة (Delocalized p electrons) والتي تعتبر أيضاً من أهم أسباب وجود الخاصية الأروماتية لهذه الطائفة من المركبات.
- ومما تجدر الإشارة إليه أن المركبات الأروماتية يمكن أن تتفاعل عبر مسار استبدال نيوكلوفيلي، وهنا يشترط وبشكل عام أن يحتوى المركب الاروماتي على مجاميع ساحبة قوية للإلكترونات، بالإضافة إلى أن ظروف التفاعل في هذه الحالة تختلف وبشكل كبير عن الحالة الأولى أيضاً فإن المجموعات المستبدلة هنا عادة ما تكون مجموعات ذات تأثير حثي inductive effect
أنواع تفاعلات الأستبدال الألكتروفيلي الأروماتي
ويشمل الاستبدال الالكتورفيلي الاروماتى العديد من التفاعلات، والتي تعتبر ذات أهمية كبيرة في مجال التخليق العضوي نذكر منها ما يلي:
(1) الألكلة (Alkylation) وتتضمن إدخال مجموعة R- على النظام الآروماتي.
(2) الأسيلة (Acylation) وتتضمن إدخال مجموعة COR- على النظام الآروماتي.
(3) السلفنة (Sulphonation) وتتضمن إدخال مجموعة SO3H- على النظام الآروماتي.
(4) الهلجنة (Hylogenation) وتتضمن إدخال مجموعة X- على النظام الآروماتي.
(5) النيترة (Nitration) وتتضمن إدخال مجموعة NO2- على النظام الآروماتي.
(6) النترزة (Nitrozation) وتتضمن إدخال مجموعة NO- على النظام الآروماتي.
(7) تكوين مركبات الآزو (Diazotization)
(8) تفاعل ريمر - تايمان وتتضمن إدخال مجموعة CHO- على الحلقة الأروماتية.
- المخطط التالي يوضح بشكل مختصر هذة التفاعلات:
وسيتم وضع كتاب أسفل الإجابة يوضح ميكانيكة التفاعل لهذه التفاعلات جميعها.
ثانياً/ الاستبدال النيوكليوفيلي على الأنظمة الأروماتية
من المتوقع أن تكون عملية مهاجمة الحلقة الأروماتية بالنيوكليوفيلات غير محببة، وأن تكون التفاعلات التي تسير بهذه الطريقة صعبة مقارنةً بتفاعلات الاستبدال الالكتروفيلي، ومما يؤكد ذلك هو عدم إمكانية إجراء تفاعلات الاستبدال النيكلوفيلي على البنزين نفسه
- كذلك فإن هاليدات الأريل تعتبر ذات فاعلية منخفضة تجاه النيوكلوفيلات مثل OH- ، -NH2 ، CN- ، -RO وهذا ما جعل تفاعلات الاستبدال النيوفيلي الاروماتي ذات أهمية أقل من نظيراتها الالكتروفيلية في الخليق العضوي.
- ويمكن أن تعزى صعوبة مهاجمة النيوكليوفيلات للحلقة الأروماتية إلى ما يلي:
(1) التنافر المتوقع أن يحدث بين النيوكليوفيل (-Nu) والسحابة الإلكترونية (π) للنظام الأروماتي.
(2) عدم إمكانية استيعاب الشحنة السالبة المتكونة نتيجة ارتباط النيوكليوفيل بالحلقة خلافاً لما يحدث في حالة الهجوم الإلكتروفيلي، ويرجع ذلك إلى وجود النظام الإلكتروني π المتبادل.
شروط حدوث تفاعلات الاستبدال النيوكليوفيلي
وفي حقيقة الأمر يمكن أن تحدث تفاعلات الاستبدال النيوكليوفيلي على الأنظمة الأروماتية بشرط وجود مجموعات معينة، وفي مواقع محددة على الحلقة، هذه المجموعات تعمل على تنشيط المركب تجاه هذا النوع من التفاعلات، وكأمثلة على ذلك ما يلي:
(1) لا يتفاعل الكلوروبنزين مع هيدروكسيد الصوديوم إلا عند درجات الحرارة المرتفعة، والتي تتجاوز 300 درجة مئوية
(2) يمكن تحضير البارانيتروفينول من معالجة الباراكلورونيتروبنزين بهيدروكسيد الصوديوم، وعند درجة حرارة 160 درجة مئوية.
(3) كذلك بازدياد عدد المجموعات الساحبة في الوضع أورثو وبارا، تزداد فاعلية الحلقة الاروماتية، فمثلاً يمكن استبدال ذرة الكلور في المركب 6,4,2 ثلاثي نيتروكلوروبنزين بمجموعة هيدروكسيل عن طريق معاملة المركب المذكور بالماء والتسخين.
تصنيف تفاعلات الاستبدال النيوكليوفيلي
ويمكن تصنيف تفاعلات الاستبدال النيوكليوفيلي، التي تتم على الأنظمة الأروماتية إلى ثلاث أنواع هي:
(1) تفاعلات منشَّطة بوجود مجموعة أو مجموعات ساحبة للإلكترونات Electron withdrawing groups ، تقع أورثو أو بارا بالنسبة للمجموعة المستبدلة.
(2) التفاعلات التي تتم على أملاح الدايازونيوم (Diazonium salts) والتى يتم فيها استبدال شق الدايازونيوم بالنيوكلوفيل.
(3) التفاعلات المحفزة بقاعدة قوية، والتي تسير عبر تكوين المركب الوسطي - الأراين (Aryne Intermediate)
تحميل كتاب رائع لشرح التفاعلات فى الكيمياء الآروماتية
- هذا الكتاب تحت عنوان (مدخل إلى ميكانيكا التفاعلات العضوية) باللغة العربية.
- ويتضمن الكتاب مايلي:
الفصل (1): مفاهيم أساسية
الفصل (2): تأثيرات التركيب على الفعالية.
الفصل (3): طرق تحديد ميكانيكيات التفاعلات العضوية
الفصل (4): الأستبدال الإلكتروفيلي على الأنظمة الآروماتية.
الفصل (5): الأستبدال النيوكليوفيلي على الأنظمة الآروماتية.
الفصل (6): الأستبدال النيوكليوفيلي على ذرة الكربون المشبعة.
الفصل (7): الإضافة الإلكتروفيلية على الرابطة المزدوجة
الفصل (8): الإضافة الإلكتروفيلية إلى الرابطة المزدوجة
الفصل (9): الإضافة على مجموعة الكربونيل
الفصل (10): تفاعلات الحذف
تحميل الكتاب :
مدخل إلى ميكانيكا التفاعلات العضوية
نتمنى لكم قراءة ممتعة ونرجو أن يكون الكتاب مفيداً لكم.