E-mail:, 名古屋大学 広報室 Tel:052-789-4999 Fax:052-789-3240 Tel:052-789-2016 Fax:052-788-6272 ベンゼン環には2個以上の官能基を導入することができる.官能基をベン ゼンに2個導入した化合物を二置換ベンゼンと呼ぶ *5.二置換ベンゼンにお いては,置換基どうしの相対的な位置関係が 3パターン生じる.たとえば–ch 3 二置換ベンゼン(R≠R’)の置換位置を NMR 解析で決定する ベンゼン環上の2つの水素核の相対位置における典型的な結合定数 2つの水素(H a, H b)がオルトの位置関係にある場合、その結合定数(J ab)は 6–10 Hz 程度の大 きさとなる。 Tel:03-3512-3528 Fax:03-3222-2068 ¥æ¥­çš„には、触媒の ルイス 酸 を変えて収率のよい方法が行われているようである。 ベンゼン環が3つ置換してる時の構造異性体を探すのが苦手なんですけれどオルトメタパラみたいな基本パターンってありますか?センターに向けて暗記します! Sandmeyer反応 (銅塩を用いた置換反応) 12.3.1.2. 他の求核剤による置換 E-mail:, Nature Chemistry(ネイチャー・ケミストリー), Synthesis and characterization of hexaarylbenzenes with five or six different substituents enabled by programmed synthesis, Shin Suzuki, Yasutomo Segawa, Kenichiro Itami, Junichiro Yamaguchi. 豊富なため、求核反応は少ない。以下に求核置換反応の典型例を3つ示す。 ベンゼンの求電子置換反応(Hの置換)と異なり、出発物のベンゼン環上に電気陰性度の大きなヘテロ原子を もち、それが置換されていることに注意する。 こりやすいかが変化する。. oh hno 3 sub ch 3c o h 2so 4 ch 3 s o o no 2 hno 3 h 2so 4 k s/k h = 1000 k s/k h = 10-8 14.2. 一置換ベンゼンの反応性 2) +iの置換基:ベンゼンより少し反応しやすい -ch3, -r, -ar, ..... 1) +rの置換基:ベンゼンよ … (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); オルト位にある水素の影響を受けるのは当然として、メタ位にある水素の影響まで受けるようになります。, ベンゼン環にアミノ基やヒドロキシ基が結合している場合、これらの置換基は電子供与基となります。, ピークの出現位置が違うものの、どのピークがどの水素原子なのか置換基の位置から推測できます。. 二置換ベンゼン. 置換ベンゼンで芳香族求電子置換反応を行うと… ベンゼン環上の置換基(g)の種類によって、オルト・メタ・パラの二置換体ができる ベンゼン環上の置換基(g)は、 オルト/パラの二置換体を与えるもの(オルト−パラ配向性)= 反応性が高い と呼ばれる。 4.二つアルコールがある場合はジオール、三つの場合はトリオールと呼ばれる場合もある 1 1 2 4 4 合物を反応させると、ベンゼンスルホン酸を生成することができる。このときの求電子試薬はhso 3 である。 配向性 ベンゼンに第二の置換基を導入するとき、場所の候補としてオルト、メタ、パラの位置がある。 もくじ. ている。1245tbb(3)は 前述したように光照射で1235 tbb(11)を 与えるが(11)は300℃ に加熱するとイ ソブチレンを放出して1,3,5-ト リーt-ブチルベンゼンを 与える。この条件下で1245tbb(3)は 完全に安定であ る13)。 12dbb(1)を ニトロ化するとモノニトロ体(13), 大山 健志 - 3 - 濃硫媒,加温 +ho-no2 +h2o 置換 ベンゼン 硝酸 ニトロベンゼン 一般に,有機化合物の分子中のh 原子がニトロ基-no2 で置換される反応をニトロ化と いい,c 原子に結合したニトロ基をもつ化合物をニトロ化合物という。 ケクレはベンゼンの1置換体は常に1種類だけ生じ、一方2置換体は3種の異性体(オルト・メタ・パラ)が生じることを根拠にこの構造を提唱している。この構造は、ケクレが夢の中でヒントを得たとされ … 例えば、n種類の置換基の組み合わせから考えられる置換ベンゼンの 分子数 N は、 N = (2 n + 2 n 2 + 4 n 3 + 3 n 4 + n 6 )/12 で表され(バーンサイドの定理)、その構造多様性は有機 こすことができるのです。 またそれは裏を返せば、 ベンゼンの性質をよく理解しないと、 有機化学が丸暗記になってしまうということ。 ぜひ読み飛ばさずに読んでみてください。 NMR(核磁気共鳴)は化合物の構造決定のときに重要です。プロトン(水素)の環境を調べることで、構造式を推測できるようになります。, ただNMRをあなたが実施するとき、特別な知識が必要になるものとしてベンゼン環があります。ベンゼン環について、どのようにカップリングするのか理解しておかないと、NMRのピークを見たときに構造式を推測することができません。, ベンゼン環で特に重要なのは、オルト位やメタ位の環境がどうなっているのかだといえます。これにより、化学シフトの様子が異なってきます。同時に、ベンゼン環に存在する置換基も重要だといえます。, NMRでは、ベンゼン環の化学シフトがどうなるのか理解するからこそ、構造決定できるといえます。そこで、どのようにベンゼン環での1H-NMRを理解すればいいのか解説していきます。, アルキル鎖のカップリングであれば、隣の水素にだけ着目すればいいです。隣にある水素の影響を受けて、カップリングします。その結果、以下のようにピークが分裂します。, これと同じことはベンゼン環でも起こります。ただベンゼン環の場合、オルト位にある水素の影響を受けるのは当然として、メタ位にある水素の影響まで受けるようになります。そのため、少し複雑なピークが出現します。, ベンゼン環のパラ位にある水素については、カップリングの影響を受けません。そのため無視できますが、オルト位とメタ位については、プロトン(水素)がどのようなピークを示すのか理解しなければいけません。, その他の水素との距離が近ければ、その分だけプロトンは大きく影響を受けるようになります。ベンゼン環のオルト位について、水素原子が存在する場合、J値は大きくなります。, 一方でメタ位にある水素原子の影響を受けるのがベンゼン環です。隣の炭素原子に水素が結合しているのは当然として、別の水素原子も確認しなければいけません。そこで、ベンゼン環のNMR(核磁気共鳴)ではメタ位にも着目しましょう。, これをメタカップリングといいますが、ベンゼン環のメタ位に水素原子がある場合、J値は1~3Hzとなるのが一般的です。, オルト位に比べると距離が離れるため、その分だけJ値が低くなってしまうのがメタカップリングです。, それでは、実際にベンゼン環を有する化合物のNMRを測定すると、どのようにピークが観察されるのでしょうか。実例をもとに考えなければ理解できないため、ここでは複数の事例を提示しながら確認していきます。, この化合物の場合、オルトカップリングだけすることになります。隣にある水素原子とのみ、相互作用してカップリングします。その結果、2つのダブレットが表れます。, 人によっては、「1と1’がメタ位で相互作用し、カップリングするのではないか」と考えるかもしれません。ただ、1と1’の水素は完全に性質が同じです。自分に対して相互作用することはないため、結果としてメタカップリングは起こりません。, なお、NMRで観測されるベンゼン環のプロトンは2H(水素原子2つ分)となります。同じ性質の水素原子が2つあるため、プロトン2つ分の積分値が計測されると理解しましょう。, 1の位置からは、相互作用するのは2のプロトンだけです。その結果、オルトカップリングによってダブレットになります。, 一方で2の水素原子はどうでしょうか。一番目に、1のプロトンの影響を受けます。つまり、オルトカップリングします。さらに、3の位置にある水素原子の影響も受けてメタカップリングします。以下のようになります。, オルトカップリングとメタカップリングの両方を考慮すると、四重線としてスペクトルが出現するのです。, 1のプロトンからみると、2の水素原子でオルトカップリングします。そのため、ダブレットになります。また、3と4のプロトンとメタカップリングするため、それぞれのダブレットについて、小さいトリプレットが観測されます。, 一方、2の水素原子と相互作用するのは1と3のプロトンだけです。オルトカップリングすることにより、トリプレットが表れます。, 3の水素原子では、2のプロトンとオルトカップリングをしてダブレットになります。その後、1と4の水素とメタカップリングし、小さいトリプレットが表れます。, また4の水素原子だと、1と3の水素原子とメタカップリングします。その結果、非常に小さいトリプレットが出現します。, オルト位にそれぞれ置換基をもつベンゼン環があるとします。このとき、NMR(核磁気共鳴)でのピークスペクトルはどのようになるのでしょうか。, 1の水素では、2のプロトンとオルトカップリングします。つまり、ダブレットになります。その後、3のプロトンとメタカップリングします。その結果、ダブレットはさらに2つに分裂します。同じ現象は4の水素原子でも起こります。, 一方、2のプロトンはどうでしょうか。2のプロトンは1と3の水素原子とオルトカップリングしてトリプレットになります。その後、4の水素原子とメタカップリングし、それぞれのピークは2つに割れます。3の水素原子のスペクトルは、2の水素のピークと同じようになります。, なおオルト位の置換基が同じ場合、1と4、2と3の水素原子は性質が同じです。つまり、完全に同じものとみなすことができます。その結果、観測されるスペクトルのピークは重なります。, 一方、置換基が一つだけのベンゼン環では、NMRのピークはどのように観測されるのでしょうか。, まず、1の水素原子に着目しましょう。このとき、2のプロトンとオルトカップリングしてダブレットになります。その後、3の水素原子と相互作用して、ピークはさらに2つに割れます。, 注意点として、1と1’は同じ水素です。そのため、メタカップリングはしません。また同じ性質の水素のため、ピークは重なり、水素2つ分の積分比で観測されます。自分と同じ性質の水素原子とは相互作用しないと理解すればいいです。, 一方、2の水素原子はどうでしょうか。2のプロトンは1と3の水素原子とオルトカップリングします。そのため、トリプレットが観測されます。2’は同じ性質の水素なので、メタカップリングすることはありません。, また3の水素原子だと、2と2’の水素原子とオルトカップリングします。そのため、トリプレットになります。その後、1と1’の水素原子とメタカップリングします。その結果、それぞれのピークは小さいトリプレットとなります。, このように考えて、ベンゼン環のNMRスペクトルを見ていきましょう。また次に考えるべきは、NMRの化学シフト(ピーク出現の位置)がどうなるかといえます。つまり、ピークが低磁場・高磁場のどこに観測されるのか理解しなければいけません。, 同じベンゼン環であっても、置換基によって電子密度が異なります。そこで、置換基ごとの影響がどのようになるのか、前もって学んでおくようにしましょう。, 考え方や原理は難しくないものの、NMRで出現したピークがどの水素原子なのか把握するため、化学シフトへの理解は必須です。, 電子密度が高いとき、より多くのエネルギーを与えないとピークは観測されません。ベンゼン環の置換基では、電子供与基としてアミノ基(-NH2)やヒドロキシ基(-OH)などが知られています。, アルキル鎖に窒素原子や酸素原子がある場合、電気陰性度の関係で電子は引っ張られ、結果として電子密度は低くなります。つまり、NMRの化学シフトでは低磁場シフトします。より低磁場にピークが観測されるのです。, 一方でベンゼン環にアミノ基やヒドロキシ基が結合している場合、これらの置換基は電子供与基となります。つまり、ベンゼン環の電子密度が高くなります。その結果、電子供与基の影響を受ける水素原子だと、高磁場にピークが観測されます。, 例えば、これらの置換基は代表的な電子供与基として知られています。もちろん、メチル基などアルキル鎖も電子供与基です。, 一方で電子吸引基も存在します。ベンゼン環の電子を引き寄せることで、ベンゼン環の電子密度を低める置換基になります。これら電子吸引基には、以下が知られています。, これらの影響をプロトンが受けると、NMRでの化学シフトは低磁場にピークが観測されます。例えば、以下の化合物があるとします。, 1の水素原子では、隣に電子供与基(-OH)が存在します。そのため、化学シフトは高磁場シフトすると考えられます。一方、2の水素原子は隣に電子吸引基(-NO2)があります。つまり、2のプロトンは低磁場にピークが表れます。, 1と2の原子は、同じ形でピークが表れます。しかし、化学シフトの位置は異なります。ピークの出現位置が違うものの、どのピークがどの水素原子なのか置換基の位置から推測できます。, 電子供与基や電子吸引基は覚えるしか方法がありません。そのため置換基の性質を理解した後、NMRの化学シフトがどこに表れるのか予測し、ピークごとに帰属できるようにしましょう。, NMRで最も頻繁に利用されるのが1H-NMRであり、最初の段階では1H-NMRのみ理解しておけば問題ありません。, アルキル鎖のカップリングについては、隣の炭素に結合する水素原子の影響を考えればいいです。しかしベンゼン環では、オルト位だけでなくメタ位の水素原子の影響も受けます。そこで、NMRのピークがどのように表れるのか理解しましょう。, また、置換基の影響による化学シフトも重要です。低磁場・高磁場とどこにピークが出現するのか推測しなければいけません。, こうしてピークの形や化学シフトの場所を予測できれば、それぞれのピークごとに帰属させることができます。また化合物の構造決定が可能になります。ベンゼン環のNMRは少し特殊なため、その特徴を理解するようにしましょう。. ¥ç¨‹ã‚’経ることを特徴とする、式〔I〕で表される化合物の製造法および式〔viii〕で表される化合物。 化学反応と言うのは、簡単に言って、 結合が切れて、結合の組み合わせが変わって再び結合が再生されると言うことでした。 で、この考え方からすると反応と言うのは、 ・ラジカル ・陽イオン ・陰イオン のうちどれかが、結合を斬りにいく と言う反応にすべて 分類可能なんです! 詳しくはこちら そして、ベンゼン環への置換反応は、『陽イオン』がベンゼンの炭素と水素C-Hの間の結合に取って代わりにいくのです。 同じ物が3つですから順番は関係がなくなります。 紙にベンゼン環を書いてみればすぐにわかると思いますが、 1,2,3番が置換されたもの、2,3,4番が置換されたもの、3,4,5番が置換されたものは回転させると同じ物だとわかります。 い生成物になる事も予想がつく(※ サイエンス社の例の教科書では、cf 3 を電子求引性として考えている。 1.1 置換基による共鳴効果(r効果); 2 ベンゼン環の配向性は電子供与性・電子吸引性で異なる. E-mail:, 科学技術振興機構 研究プロジェクト推進部 置換基が3つのベンゼン環でのカップリング 次に、上図のような配置で置換基が3つあるベンゼン環を考えていきます。 1の位置からは、相互作用するのは2のプロトンだけです。 含窒素ヘテロ環以外にも、チオフェンがベンゼン等価体として機能します。先程のピリダジンの例では1,3,4-チアジアゾールが等価体として機能していましたが、芳香族の-c=c-が-s-と置換できるという訳で … E-mail:, 科学技術振興機構 広報課 3など) 電子供与基が置換したベンゼン類は、オルト位、およびパラ位への 求電子置換反応はカチオン中間体の共鳴異性体の一部が電子供 与基によって安定化されるために優先して進行する。 mUk5?f P/ * sv P^-+ f à µ¥¹©´` +f » µ µ n-OHn-ORn-NH 3 ¼ R El オルト位 〒102-8666 東京都千代田区四番町5番地3 ベンゼンの二置換体には、オルト・メタ・パラの位置が置換された3つの構造異性体がある。 1 芳香族求電子置換反応は場所が異なる. 宮﨑 亜矢子、佐藤 綾人 今回は分かりやすい例として二置換ベンゼン(ベンゼン環に置換基が二つついた化合物)を例にカップリングパターンを見ていきたいと思います。 ① 対称な1,2-二置換ベンゼン 54 3 6 78 azulene (2) 2個の置換基がベンゼン環に結合している時: (a) 両置換基が1,2-の関係 → ortho(オルト) → o- (b) 両置換基が1,3-の関係 → meta(メタ) → m- (c) 両置換基が1,4-の関係 → para(パラ) → p- 例: 1,2-dimethylbenzene (o-dimethylbenzene) ョンディビジョン ニトロ基はベンゼン環の反応性を低くする hno3 h2so4 < 60 °c no2 hno3 h2so4 100 °c no2 no2 ベンゼン ニトロベンゼン 1,3-ジニトロベンゼン ・なぜ反応性が低くなるのか? ・なぜメタ体が主生成物? 次回 … Tel:03-5214-8404 Fax:03-5214-8432 12.3. ジアゾニウム塩を用いる置換ベンゼンの合成 ジアゾニウム塩の生成反応機構 12.3.1. ジアゾニウム塩の置換反応例 12.3.1.1. 〒102-0076 東京都千代田区五番町7 K’s五番町 ベンゼン環の核磁気共鳴:nmr分析 ベンゼン環のnmr 薬では、ほとんどの化合物でベンゼン環をもつ。そのため、ベンゼン環でのnmrのピークの出方を知ることは、とても重要となる。 ンボルと言われてきました。またベンゼンは、その多彩な機能と高い安定性のために、医農薬、香料、染料、プラスチック、液晶、エレクトロニクス材料に最もよく用いられる構造単位にもなっています。我々の生活はベンゼンなしでは成り立たないといっても過言ではありません。 ベンゼンに様々な機能を付与する鍵は、ベンゼン環に結合している6つの水素原子を様々な置換基に置き換え … 一置換ベンゼン ベンゼンの1か所から何か付いている場合 ①: ②とオルトカップリング、③とメタカップリング、①‘は自分と同じ環境にあるプロトンなのでカップリングはしない 三置換ベンゼン 二置換以上のベンゼンに対して新しく置換基を導入する際は、置換基の効果の和となる (i) 置換基の効果が同じ位置に効く場合 CH3 NO2 HNO3 H2SO4 ¦ã‹ã‚‰,\ 1,2-ジメチルベンゼン,\ 1,3-ジメチルベンゼン,\ 1,\ 4-ジメチルベンゼンとなる.