Кіріспе

Бензол сақиналарына бекітілген молекулалардың орны. Арен алмастыру схемалары органикалық химияның IUPAC номенклатурасының бір бөлігі болып табылады және олар ароматикалық көмірсутектерде сутек атомынан өзге топтардың бір-біріне қатысты орналасуын көрсетеді.

Орто-, мета- және пара- алмастыру

Орто-субституцияда екі субституент бір-біріне іргелес орналасады, оларды 1 және 2 деп нөмірлеуге болады. Диаграммада бұл орындар R және орто деп белгіленген. Мета-субституцияда субституенттер 1 және 3 позицияларды иеленеді (диаграммадағы R және метаға сәйкес). Пара-субституцияда субституенттер қарама-қарсы жақтарда орналасады (1 және 4 позициялар, диаграммадағы R және параға сәйкес). Толуидиндер осы үш түрдегі алмастырудың мысалы болып табылады.

Синтез

Электрон беретін топтар, мысалы, амино, гидроксил, алкил және фенил топтары көбінесе орто/пара бағыттайды, ал электронды тартып алатын топтар, мысалы, нитро, нитрил және кетон топтары мета бағыттайды.

Қасиеттері

Конкреттілігі қосылысқа байланысты әр түрлі болғанымен, қарапайым екі рет алмастырылған арендерде үш изомердің қайнау температуралары шамамен бірдей болады. Дегенмен, параизомер әдетте үш изомердің ішінде ең жоғары еру температурасына және белгілі бір еріткіште ең төмен ерігіштікке ие.

Орто және пара изомерлерді бөлу

Электрон бергіш топтар орто және пара-бағыттайтын болғандықтан, осы изомерлерді бөлу синтетикалық химияда жиі кездесетін мәселе. Бұл изомерлерді бөлу үшін бірнеше әдіс бар: Бағандық хроматография көбінесе осы изомерлерді бөліп шығарады, себебі орто изомері пара изомерінен көбінесе полюстік қасиеттерімен ерекшеленеді. Фракциялық кристалдау арқылы таза пара өнім алуға болады, бұл әдіс пара изомерінің орто изомеріне қарағанда нашар еритіну қасиетіне негізделген, сондықтан ол бірінші болып кристалданады. Орто изомерінің бірге кристалдануын болдырмау үшін сақ болу қажет. Көптеген нитроқосылыстардың орто және пара изомерлерінің қайнау температуралары айқын түрде ерекшеленеді. Осы изомерлерді көбінесе дистилляция арқылы бөлуге болады. Бөлінген изомерлерді диазоний тұздарына түрлендіріп, одан әрі таза орто немесе пара қосылыстарды синтездеуге қолдануға болады.

Ипсо, мезо және пери алмастыру

Ипсо алмастыру электрофильді ароматты алмастырудағы аралық қосылыста бірдей сақиналық орынды бөлісетін екі алмастырушыны сипаттайды. Триметилсилил, трет-бутил және изопропил топтары тұрақты карбокациялар түзетін болғандықтан, олар ипсо-бағыттауыш топтар болып табылады. "Мезо" алмастыруы – алмастырушылардың бензилдік орынды иеленуін білдіреді. Бұл каликсарендер және акридиндер сияқты қосылыстарда кездеседі. "Пери" алмастыруы нафталендерде 1 және 8 орындағы алмастырушылар үшін жүзеге асады.

Кино және теле алмастыру

Цине-алмастыруда кіретін топ шығып кететін топтың орнына іргелес орналасады. Мысалы, цине-алмастыру арин химиясында байқалады. "Теле"-алмастыру, егер жаңа орны сақинада бір атомнан артық қашықтықта болса, жүзеге асады.

Шығу тегі

Орто, мета және пара префикстері грек тілінен шыққан, сәйкесінше «дұрыс», «кейін», «жанында» деген мағыналарды білдіреді. Қазіргі мағынасымен байланысы бірден көзге көрінбейді. Орто термині тарихи тұрғыдан бастапқы қосылысты көрсету үшін қолданылған, ал изомерлер көбінесе мета қосылыстары деп аталған. Мысалы, ортофосфор қышқылы мен триметафосфор қышқылының аромдық заттармен ешқандай қатысы жоқ. Сондай-ақ, пара термині тек өте жақын байланысты қосылыстарды белгілеу үшін сақталған. Осылайша, Йонс Якоб Берзелиус 1830 жылы тартар қышқылының рацемиялық түрін «паратартар қышқылы» деп атаған (басқа қолданыстан қалған термин: рацемиялық қышқыл). Орто, мета және пара префикстерін ди-субституцияланған аромдық сақиналардың изомерлерін ажырату үшін қолдануды 1867 жылы Вильгельм Кёрнер бастады, бірақ ол 1,4 изомеріне орто префиксін, ал 1,2 изомеріне мета префиксін қолданды. Ал 1869 жылы неміс химигі Карл Грэбе бірінші рет орто, мета, пара префикстерін ди-субституцияланған аромдық сақинадағы (атап айтқанда, нафталинде) субституенттердің нақты салыстырмалы орналасуын көрсету үшін пайдаланды. 1870 жылы неміс химигі Виктор Мейер Грэбе жүйесін бензолға алғаш рет қолданды. Қазіргі номенклатура 1879 жылы Химиялық қоғам тарапынан енгізілді.