- Aromatische Verbindungen
Aromatische Verbindungen. Die chemischen Verbindungen organischer Abstammung werden nach ihrer Ableitung in zwei Hauptgruppen eingeteilt, nämlich in die aromatische und die aliphatische Reihe. Aromatische Verbindungen sind Körper, die mit dem Benzol (C6H6) oder Verbindungen, die in Beziehung zum Benzol liehen, zusammenhängen; ihr Name rührt daher, daß viele Vertreter dieser Körperklasse einen angenehmen Geruch – Aroma – besitzen. Die aliphatischen Verbindungen oder Fettkörper dagegen lassen sich vom Methan (CH4) ableiten. Die Gruppe der fetten Verbindungen hat ihren Namen dem Umstand zu danken, daß die tierischen und pflanzlichen Fette zu ihnen zählen.
Den Anstoß zur Untersuchung aromatischer Verbindungen gaben Liebig und Wöhler 1832 durch ihre klassischen »Unterteilungen über das Radikal der Benzoesäure«. Die theoretischen Vorstellungen über die Konstitution der aromatischen Verbindungen beruhen auf den Sätzen, die August Kekulé 1865 ausgesprochen hat. Danach leiten sich alle aromatischen Verbindungen von dem Benzol ab (Benzoltheorie von Kekulé), einem Kohlenwasserstoff C6H6, dessen sechs Kohlenstoffatome einen geschlossenen Ring bilden, in dem sie abwechselnd doppelt und einfach aneinander gebunden sind, während die vierte, noch freie Affinität durch Wasserstoff gesättigt wird; vgl. beistehende Konstitutionsformel.
[301] Die aromatischen Verbindungen sind nun vom Benzol durch Ersatz der Wasserstoffatome ableitbar. Werden diese durch Alkylradikale ersetzt, so entsteht die homologe Reihe der Benzolkohlenwasserstoffe, deren bekannteste Vertreter das Toluol C6H5 ∙ CH3, die Xylole C6H4(CH3)2, die Cymole
u.s.w. sind. Ebenso wird der Wasserstoff durch die Halogene, die Sulfo-, die Nitro-, die Hydroxylgruppe ersetzt; letztere Körperklasse ist die der Phenole. Die Nitrogruppe kann zur Amidogruppe reduziert werden: es entstehen die aromatischen Basen, wie Anilin C6H5 ∙ NH2, die Toluidine
u.s.w. Als Zwischenprodukte treten hierbei die Azoverbindungen (s.d.) auf, während die Basen durch salpetrige Säure in die Diazoverbindungen (s.d.) umgewandelt werden. Durch Ersatz des Wasserstoffs durch die Karboxylgruppe entsteht die Klasse der aromatischen Säuren (s.d.) – Benzoesäure C6H5 ∙ COOH, Phthalsäure C6H4(COOH)2; wird ein weiteres Wasserstoffatom am Benzolkern durch eine Hydroxylgruppe ersetzt, so haben wir statt der Benzoesäure die Salizyllaure C6H4(OH)(COOH). – Bei den Aldehyden vertritt die Gruppe CHO, bei den Ketonen die Gruppe CO ∙ R (R = Kohlenwasserstoffrest) den Wasserstoff, z.B. C6H5 ∙ CHO Benzaldehyd, C6H5 ∙ CO ∙ CH3 Acetophenon. – Auch aromatische Alkohole sind bekannt, wie der Benzylalkohol C6H5 ∙ CH2 ∙ OH ferner Derivate mit längeren Substituenten, so z.B. C6H5 ∙ CH2 ∙ COOH, Phenylessigsäure oder C6H5 ∙ CH = CH ∙ COOH, Zimtsäure. Bei solchen Verbindungen unterscheidet man den Benzolkern und die sogenannte Seitenkette. – Schließlich können mehrere Benzolreste direkt oder durch Vermittlung einzelner Kohlenstoffatome zu neuen Kohlenwasserstoffen zusammentreten, von denen dann wiederum analoge Derivate existieren:
Zu diesen durch Substitution abgeleiteten Benzolderivaten treten nun noch die durch Addition entstehenden, indem eine Reihe von Benzolabkömmlingen befähigt ist, unter Sprengung der doppelten Bindungen zwei, vier und sechs Atome Chlor, Brom oder Wasserstoff zu binden. Unter diesen Verbindungen sind die Terpene C10H16, Kohlenwasserstoffe, die in naher Beziehung zum Cymol C10H14 stehen, die bekanntesten.
Die Isomerien innerhalb der Benzolreihe sind höchst mannigfaltig. Dieselben beruhen entweder auf der Isomerie der Seitenketten, z.B. Propylbenzol und Isopropylbenzol – Seitenkettenisomerie – oder auf der ungleichen Verteilung der Atome in den Seitenketten, z.B. Oxybenzoesäuremethylester und Methyloxybenzoesäure
Metamerie. Oder es findet sogenannte gemischte Isomerie statt, wenn ein Substituent einmal in den Benzolkern, das andre Mal in die Seitenkette tritt, z.B.
Monochlortoluol und C6H5 ∙ CH2Cl, Benzylchlorid. Die hauptsächlichste Art der Isomerie aber, die für die aromatischen Verbindungen charakteristisch ist, beruht auf dem Bau des Benzolmoleküls und wird durch die relativen Stellungen der Substituenten in demselben bedingt. Diese Isomerie wird als Orts-, Kern- oder Stellungsisomerie bezeichnet. Monosubstitutionsprodukte des Benzols existieren nur in einer Modifikation; es folgt daraus die Gleichwertigkeit aller sechs Wasserstoffatome.
Die Bisubstitutionsprodukte treten in drei Isomeren auf, die man als Ortho- (1–2), Meta- (1–3) und Para- (1–4) Derivate unterscheidet. Die Orthoderivate enthalten die Substituenten an zwei benachbarten Kohlenstoffen, die Metaderivate an zwei durch ein Kohlenstoffatom und die Paraderivate an zwei durch zwei Kohlenstoffatome getrennten Kohlenstoffen, z.B.
Die Verhältnisse komplizieren sich bei drei und mehr Substituenten. An charakteristischen Eigenschaften aromatischer Verbindungen im Gegensatz zu den aliphatischen sind folgende zu erwähnen: während die gesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffe durch konzentrierte Salpetersäure, konzentrierte Schwefelsäure, sowie durch Oxydationsmittel nur sehr schwer angegriffen werden und außerordentlich reaktionsfähige Halogenverbindungen bilden, verhalten sich die aromatischen Verbindungen den genannten Agentien gegenüber wie folgt: konzentrierte Salpetersäure wirkt ein unter Bildung von Nitrokörpern:
Dieses Reaktionsprodukt ist als Nitroprodukt gekennzeichnet dadurch, daß es zu einer Amidoverbindung – dem Anilin – reduziert werden kann. Konzentrierte Schwefelsäure liefert Sulfosäuren:
[302] Die Halogensubstitutionsprodukte sind wenig reaktionsfähig, d.h. die Halogenatome sind sehr fest gebunden. Bezüglich der Synthese aromatischer Verbindungen aus aliphatischen ist folgendes zu erwähnen: Beim Durchlesen der Dämpfe flüchtiger aliphatischer Verbindungen durch rotglühende Röhren entliehen neben andern Verbindungen auch solche aromatischer Natur, insbesondere wird Acetylen unter den angegebenen Umständen in Benzol verwandelt. Aceton wird durch Einwirkung von Schwefelsäure in Mesitylen (Trimethylbenzol 1, 3, 5) übergeführt. Der Aldehyd der Acetessigsäure geht, wenn man ihn aus seiner Natriumverbindung in Freiheit setzt, sofort in 1–, 3–, 5-Triacetylbenzol über. – Bezüglich des umgekehrten Ueberganges aromatischer Verbindungen in solche der Fettreihe s. Fettkörper.
Mezger.
http://www.zeno.org/Lueger-1904.
