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Chemie Test – Zweitsubstitution am Benzol-Derivat

Welche der folgenden Aussagen sind richtig?

1) Liegt ein bereist einfachsubstituiertes Benzol vor, so kann man bei einer Zweitsubstitution (elektrophile aromatische Substitution) aufgrund des bereits vorhandenen Substituenten vorhersagen, an welche Position der Zweitsubstituent dirigiert wird. Dabei wird ein Zweitsubstituent entweder in ortho- bzw. para-Stellung oder meta-Stellung dirigiert.



2) Substituenten 1. Ordnung (Erniedrigung der Elektronendichte) dirigieren den zweiten Substituenten in ortho- und para-Stellung. Substituenten 2. Ordnung (Erhöhung der Elektronendichte) dirigieren den zweiten Substituenten in meta-Stellung. 




3)  Die rein statistische Erwartung für ortho/para-Produkt beträgt ca. 67:33. Dies ist aber reine "Statisik", in der Realität aber wird das Verhältnis ortho- oder para-Stellung durch viele Bedindungen beeinflusst,v.a. aber durch sterische Effekte, hierbei führen voluminöse Substituenten zu einer Erhöung des para-Anteils.




4) Zusätzlich kann bei der elektrophilen aromatischen (Zweit-)Substitution die Reaktionsgeschwindigkeit im Vergleich zum Benzol vorhergesagt werden. Erhöht der bereits vorhandene Substituent am Benzolring die Elektronendichte sinkt die Reaktionsgeschwindigkeit (im Vergleich zu Benzol), diese Substituenten wirken desaktivierend. Wird die Elektronendichte am Benzolring durch den Substituenten erniedrigt, wird die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht, solche Substituenten wirken aktivierend.


5) Beispiel: der -NO2-Substituent ist ein elektrozenziehender Substituent (-I und -M-Effekt). Bei der Zweitsubstitution wird ein Zweitsubstituent daher an meta-Postion dirigiert.


6) Die wichtigsten Substituenten im Überblick 
 


























































Substituent Substituenteneffekt Orientierung
-OH -I und +M-Effekt ortho und para
-OR -I und +M-Effekt ortho und para
-NH2, -NHR, -NR2 -I und +M-Effekt ortho und para
-Alkylrest +I und +M-Effekt ortho und para
-Halogene (z:B. -Cl, -Br) -I und +M-Effekt ortho und para
-NO2 -I und -M-Effekt meta
-NR3+ -I-Effekt meta
-COX -I und -M-Effekt meta
-CN -I und -M-Effekt meta


7) Kurz zum Mechanismus der Zweitsubstitution: es handelt sich um eine elektrophile aromatische Substitution. Eine nukleophile Subsitution an Aromaten ist zwar auch möglich, diese findet aber in der Regel nur an (bereits) di- oder polysubstituierten Aromaten statt.


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