Disubstituierte Benzole

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Disubstituierte Benzole
Name ortho meta para Isomerengemisch
gleiche
Substituenten
1,2-Di-X-benzol.svg 1,3-Di-X-benzol.svg 1,4-Di-X-benzol.svg Same Substituents V.1.svg
verschiedene
Substituenten
1-X-2-Y-benzol.svg 1-X-3-Y-benzol.svg 1-X-4-Y-benzol.svg Different Substituents V.1.svg

Die disubstituierten Benzole bilden eine große Stoffgruppe aromatischer Verbindungen. Die Struktur besteht aus einem Benzolring mit zwei angefügten Substituenten, die sowohl gleich als auch verschieden sein können. Durch deren unterschiedliche Anordnung ergeben sich drei Konstitutionsisomere mit gleicher Summenformel. Je nach Anordnung spricht man vom ortho-, meta- oder para-Isomer.

Namensgebung[Bearbeiten]

Stammverbindungen[Bearbeiten]

In den meisten Fällen bilden die einfach substituierten Benzole neue Stammverbindungsnamen: mit –OH das Phenol, mit –NH2 das Anilin, mit –OCH3 das Anisol, mit –CH3 das Toluol. Mit der Nitrogruppe bzw. Halogensubstituenten entstehen dagegen keine neuen Stammverbindungsnamen.

Phenol2.svg Aniline.svg Anisol.svg Toluol.svg Nitrobenzol.svg Chlorobenzene-2D-skeletal.png Phenylmethanol.svg Benzaldehyde.png Benzoesäure.svg
Phenol Anilin Anisol Toluol Nitrobenzol Chlorbenzol Benzylalkohol Benzaldehyd Benzoesäure

Historische Namensgebung[Bearbeiten]

Betrachtet man die Substituentenkombinationen an Aromaten am Beispiel der Methylgruppe (–CH3) und der Hydroxygruppe (–OH), so kann man schon sehr unterschiedliche Namenskombinationen und Entstehungsformen feststellen. In allen Fällen tragen die Verbindungen Trivialnamen.

  • Die drei Dimethylbenzole besitzen einen gemeinsamen Stammnamen, nämlich Xylol. Die Unterscheidung erfolgt lediglich durch die Angabe der Substituentenstellung, z. B. durch Kennzeichnung mit ortho-, meta- oder para-.
  • Die drei Dihydroxybenzole besitzen hingegen keinen gemeinsamen Stammnamen. Die drei Isomere besitzen drei völlig eigenständige und unterschiedliche Namen – Brenzcatechin, Resorcin und Hydrochinon –, die sich auf deren Herkunft und Entdeckung beziehen.
  • Im dritten Fall der Kombination beider Substituenten kann man die Verbindungen als Methylphenole oder Hydroxytoluole ansehen. In diesem Fall besitzen diese Verbindungen einen neuen Trivialnamen – Kresol –, der wiederum auf deren Herkunft und Entdeckung zurückgeht. Die Unterscheidung erfolgt z. B. wieder durch Kennzeichnung mit ortho-, meta- oder para-.
Benzol
(–H)
Toluol
(–CH3)
Phenol
(–OH)
Toluol
(–CH3)
Dimethylbenzole
Xylole
Ortho-Xylol - ortho-xylene 2.svgMeta-Xylol - meta-xylene 2.svgPara-Xylol - para-xylene 2.svg
Methylphenole, Hydroxytoluole
Kresole
O-Kresol.svgM-Kresol.svgP-Kresol.svg
Phenol
(–OH)
Dihydroxybenzole
Brenzcatechin.svgResorcin.svgHydrochinon.svg
o: Brenzcatechin, m: Resorcin, p: Hydrochinon

Systematische Namensgebung[Bearbeiten]

Bei einer mehr systematischen Namensgebung ist folgende Rangfolge der Stammverbindungen festzustellen: Benzoesäure, Benzaldehyd, Benzylalkohol, Phenol, Anilin, Anisol, Toluol, Nitrobenzol, Halogenbenzole. Beim Zusammentreffen zweier Stammverbindungen mit eigenem Namen entsteht z. B. aus Benzaldehyd und Anisol die Stoffgruppe der Methoxybenzaldehyde, das para-Isomer besitzt zusätzlich den Trivialnamen Anisaldehyd.

Sind jedoch Nitrogruppen bzw. Halogensubstituenten beteiligt, ändert sich der Name der Stammverbindungen nicht. Aus Toluol werden dann z. B. die Nitrotoluole, aus Benzaldehyd die Brombenzaldehyde.

Die Tabelle beinhaltet eine Zusammenstellung aller Kombinationen sehr gängiger Substituenten:

Benzol
(–H)
Toluol
(–CH3)
Phenol
(–OH)
Anisol
(–OCH3)
Anilin
(–NH2)
Nitrobenzol
(–NO2)
Halogenbenzol
(–F/–Cl/–Br/–I)
Toluol
(–CH3)
Dimethylbenzole
Xylole
Hydroxytoluole
Methylphenole
Kresole
Methoxytoluole
Methylanisole
Kresylmethylether
Aminotoluole
Methylaniline
Toluidine
Nitrotoluole Fluortoluole
Chlortoluole
Bromtoluole
Iodtoluole
Phenol
(–OH)
Dihydroxybenzole
o: Brenzcatechin,
m: Resorcin,
p: Hydrochinon
Methoxyphenole
Hydroxyanisole
o: Guajacol
Aminophenole
Hydroxyaniline
(kein Trivialname)
Nitrophenole Fluorphenole
Chlorphenole
Bromphenole
Iodphenole
Anisol
(–OCH3)
Dimethoxybenzole
o: Veratrol
Aminoanisole
Methoxyaniline
Anisidine
Nitroanisole Fluoranisole
Chloranisole
Bromanisole
Iodanisole
Anilin
(–NH2)
Diaminobenzole
Phenylendiamine
Nitroaniline Fluoraniline
Chloraniline
Bromaniline
Iodaniline
Nitrobenzol
(–NO2)
Dinitrobenzole Fluornitrobenzole
Chlornitrobenzole
Bromnitrobenzole
Iodnitrobenzole
Halogenbenzol
(–F/–Cl/–Br/–I)
Difluorbenzole
Dichlorbenzole
Dibrombenzole
Diiodbenzole
Benzylalkohol
(–CH2OH)
Methylbenzylalkohole Hydroxybenzylalkohole
o: Salicylalkohol
Methoxybenzylalkohole
p: Anisalkohol
Aminobenzylalkohole Nitrobenzylalkohole Fluorbenzylalkohole
Chlorbenzylalkohole
Brombenzylalkohole
Iodbenzylalkohole
Benzaldehyd
(–CHO)
Methylbenzaldeyde
Tolualdehyde
Hydroxybenzaldehyde
o: Salicylaldehyd
Methoxybenzaldehyde
p: Anisaldehyd
Aminobenzaldehyde
o: Anthranilaldehyd
Nitrobenzaldehyde Fluorbenzaldehyde
Chlorbenzaldehyde
Brombenzaldehyde
Iodbenzaldehyde
Benzoesäure
(–COOH)
Methylbenzoesäuren
Toluylsäuren
Hydroxybenzoesäuren
o: Salicylsäure
Methoxybenzoesäuren
p: Anissäure
Aminobenzoesäuren
o: Anthranilsäure
Nitrobenzoesäuren Fluorbenzoesäuren
Chlorbenzoesäuren
Brombenzoesäuren
Iodbenzoesäuren
Benzolsulfonsäure
(–SO3H)
Toluolsulfonsäuren Phenolsulfonsäuren
o: Sozolsäure
Anisolsulfonsäuren Aminobenzolsulfonsäuren
o: Orthanilsäure,
m: Metanilsäure,
p: Sulfanilsäure
Nitrobenzolsulfonsäuren Fluorbenzolsulfonsäuren
Chlorbenzolsulfonsäuren
Brombenzolsulfonsäuren
Iodbenzolsulfonsäuren

Darstellung[Bearbeiten]

Die Darstellung gelingt durch Einführung z. B. einer Nitrogruppe oder Halogengruppe, oder durch Umwandlung eines schon bestehenden Zweitsubstituenten, z. B. durch Methylierung einer Phenolgruppe zur Methoxygruppe.

Eigenschaften[Bearbeiten]

Schmelz- und Siedepunkte[Bearbeiten]

Die Siedepunkte der drei Isomere liegen häufig nah beieinander, während ihre Schmelzpunkte sich deutlich unterscheiden. Das para-Isomer, das die höchste Symmetrie aufweist, besitzt zumeist den höchsten Schmelzpunkt.

Acidität und Basizität[Bearbeiten]

2- und 4-Nitrophenol besitzen gegenüber dem 3-Nitrophenol einen niedrigeren pKs-Wert; damit sind deren Aciditäten größer. Bei der ortho- und para-Form kann das Phenolat-Ion eine Doppelbindung auf die elektronenziehende Nitrogruppe (−M-Effekt) verschieben. Das zweite O kann dort einen negativen Ladungsschwerpunkt ausbilden. Bei der meta-Form ist das nicht möglich.

Die Nitroaniline besitzen gegenüber dem Anilin (4,603[1]) deutlich niedrigere pKs-Werte; die elektronenziehende Nitrogruppe (−M-Effekt) setzt die Basizität herab. Ein Proton kann daher deutlich schlechter aufgenommen werden.

Intramolekulare Wasserstoffbrücken[Bearbeiten]

Können sich intramolekulare Wasserstoffbrücken ausbilden, so hat dies u. a. Auswirkungen auf die Schmelzpunkte und die Löslichkeit in Wasser.

intramolekulare Wasserstoffbrücke
O-Nitrophenol Wasserstoffbrücke.svg O-Nitroanilin Wasserstoffbrücke.svg 2-Nitrobenzaldehyd Wasserstoffbrücke.svg 2-Aminobenzaldehyd Wasserstoffbrücke.svg Anthranilsäure Wasserstoffbrücke.svg Salicylaldehyd Wasserstoffbrücke.svg Salicylsäure Wasserstoffbrücke.svg
2-Nitrophenol 2-Nitroanilin 2-Nitrobenzaldehyd 2-Aminobenzaldehyd Anthranilsäure Salicylaldehyd Salicylsäure

2-Nitrophenol bzw. 2-Nitroanilin besitzen den niedrigsten Schmelzpunkt, da sie eine intramolekulare Wasserstoffbrücke ausbilden können. Die beiden anderen Isomere bilden im Gegensatz dazu intermolekulare Wasserstoffbrücken aus. Bei 2-Nitrophenol bzw. 2-Nitroanilin ist Energie zum Aufbrechen dieser Brücken nicht erforderlich.

Die Nitrophenole sind in Wasser schwerlöslich, die Werte unterscheiden sich aber innerhalb dieser Gruppe. Die deutlich schlechtere Löslichkeit des 2-Nitrophenols in Wasser lässt sich ebenfalls mit der intramolekularen Wasserstoffbrücke gut erklären. Das Molekül ist dadurch nach außen hin deutlich unpolarer. Dagegen sind die Löslichkeiten des 3- und 4-Nitrophenols etwa gleich und im Vergleich deutlich besser. Hier bilden sich nun zwischen der phenolischen Hydroxygruppe und Wasser eher intermolekulare Wasserstoffbrücken.

Siehe auch[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. CRC Handbook of Tables for Organic Compound Identification, Third Edition, 1984, ISBN 0-8493-0303-6.