Patrón de sustitución de areno

Los patrones de sustitución de areno son parte de la nomenclatura de la química orgánica IUPAC y señalan la posición de sustituyentes distintos del hidrógeno en relación entre sí en un hidrocarburo aromático .

• En la sustitución orto , dos sustituyentes ocupan posiciones una al lado de la otra, que pueden numerarse 1 y 2. En el diagrama, estas posiciones están marcadas como R y orto .
• En la meta -sustitución los sustituyentes ocupan las posiciones 1 y 3 (correspondientes a R y meta en el diagrama).
• En la para -sustitución , los sustituyentes ocupan los extremos opuestos (posiciones 1 y 4, correspondientes a R y para en el diagrama).

Las toluidinas sirven como ejemplo de estos tres tipos de sustitución.

Los grupos donadores de electrones, por ejemplo, los grupos amino , hidroxilo , alquilo y fenilo , tienden a ser directores orto / para , y los grupos atractores de electrones, como los grupos nitro , nitrilo y cetona , tienden a ser directores meta .

Aunque las particularidades varían según el compuesto, en arenos disustituidos simples, los tres isómeros tienden a tener puntos de ebullición bastante similares. Sin embargo, el isómero para suele tener el punto de fusión más alto y la solubilidad más baja en un disolvente determinado de los tres isómeros. ^[1]

Dado que los grupos donadores de electrones son directores orto y para , la separación de estos isómeros es un problema común en la química sintética. Existen varios métodos para separar estos isómeros:

• La cromatografía en columna a menudo separará estos isómeros, ya que el orto es más polar que el para en general.
• La cristalización fraccionada se puede utilizar para obtener un producto para puro , basándose en el principio de que es menos soluble que el orto y, por lo tanto, cristalizará primero. Se debe tener cuidado para evitar la cocristalización del isómero orto . ^[2]
• Los isómeros orto y para de muchos compuestos nitro tienen puntos de ebullición muy diferentes . Estos isómeros a menudo se pueden separar por destilación. Estos isómeros separados se pueden convertir en sales de diazonio y se pueden utilizar para preparar otros compuestos orto o para puros . ^[3]

• 
  ipso - sustitución.
• 
  meso - sustitución.
• 
  peri - sustitución.

• La sustitución ipso describe dos sustituyentes que comparten la misma posición de anillo en un compuesto intermedio en una sustitución aromática electrofílica . Los grupos trimetilsililo , terc -butilo e isopropilo pueden formar carbocationes estables , por lo tanto, songrupos directores ipso .
• La meso -sustitución se refiere a los sustituyentes que ocupan una posición bencílica . Se observa en compuestos como los calixarenos y las acridinas .
• La peri -sustitución ocurre en los naftalenos para los sustituyentes en las posiciones 1 y 8. ^{[ cita requerida ]}

• En la cine -sustitución , el grupo entrante ocupa una posición adyacente a la ocupada por el grupo saliente . Por ejemplo, la cine -sustitución se observa en la química de los arinos . ^[4]
• La telesustitución ocurre cuando la nueva posición está a más de un átomo de distancia en el anillo. ^[5]

Los prefijos orto , meta y para se derivan del griego y significan correcto , siguiente y al lado , respectivamente. La relación con el significado actual quizás no sea obvia. La descripción orto se utilizó históricamente para designar el compuesto original, y a un isómero a menudo se le llamaba compuesto meta . Por ejemplo, los nombres triviales ácido ortofosfórico y ácido trimetafosfórico no tienen nada que ver con los aromáticos. Del mismo modo, la descripción para se reservaba solo para compuestos estrechamente relacionados. Así , Jöns Jakob Berzelius originalmente llamó a la forma racémica del ácido tartárico "ácido paratartárico" (otro término obsoleto: ácido racémico ) en 1830. El uso de los prefijos orto , meta y para para distinguir isómeros de anillos aromáticos disustituidos comienza con Wilhelm Körner en 1867, aunque aplicó el prefijo orto a un isómero 1,4 y el prefijo meta a un isómero 1,2. ^{[6] [7]} Fue el químico alemán Karl Gräbe quien, en 1869, utilizó por primera vez los prefijos orto -, meta -, para - para indicar ubicaciones relativas específicas de los sustituyentes en un anillo aromático disustituido (a saber, naftaleno ). ^[8] En 1870, el químico alemán Viktor Meyer aplicó por primera vez la nomenclatura de Gräbe al benceno . ^[9] La nomenclatura actual fue introducida por la Chemical Society en 1879. ^[10]

Se dan ejemplos del uso de esta nomenclatura para los isómeros del cresol , C ₆ H ₄ (OH)(CH ₃ ):

• 
  o -cresol
• 
  m -cresol
• 
  p -cresol

Hay tres isómeros de sustitución de areno del dihidroxibenceno (C ₆ H ₄ (OH) ₂ ): el isómero orto catecol , el isómero meta resorcinol y el isómero para hidroquinona :

• 
  catecol
• 
  resorcinol
• 
  hidroquinona

Hay tres isómeros de sustitución de areno del ácido bencenodicarboxílico (C ₆ H ₄ (COOH) ₂ ): el isómero orto ácido ftálico , el isómero meta ácido isoftálico y el isómero para ácido tereftálico :

• 
  ácido ftálico
• 
  ácido isoftálico
• 
  ácido tereftálico

Estos términos también se pueden utilizar en sistemas aromáticos heterocíclicos de seis miembros, como la piridina , donde el átomo de nitrógeno se considera uno de los sustituyentes. Por ejemplo, la nicotinamida y la niacina muestran sustituciones meta en un anillo de piridina, mientras que el catión de la pralidoxima es un isómero orto .

• 
  niacina
• 
  nicotinamida
• 
  pralidoxima

• Descriptor (química)
• Isómero
• Isomería estructural