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SSS-Regel

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SSS-Regel

Werden Aromaten und Benzolringe im Chemieunterricht behandelt, so triffst du auch auf die KKK- und SSS-Regel. Mit diesen Regeln kannst du bestimmen, ob etwa ein Brom-Atom an die Seitenkette oder direkt an den Kern des Aromaten gebunden werden soll.

Bei der KKK- und SSS-Regel handelt es sich genauer gesagt um Regeln zur Reaktionsselektivität bei Substitutionsreaktionen – dazu gehören beispielsweise die Chlorierung, bei der ein Chlor-Atom gebunden wird, oder Bromierung, bei der ein Brom-Atom gebunden wird. Diese Reaktionen finden an alkyl-substituierten Aromaten statt. Zu den Aromaten, die in einer Substitutionsreaktion reagieren können, zählen Toluol oder Ethylbenzol.

KKK- und SSS-Regel – Der Unterschied

SSS Regel Darstellung aromatischer Kern und Seitenkette an Toluol StudySmarterAbbildung 1: Darstellung aromatischer Kern und Seitenkette an Toluol

Die Grafik zeigt dir den Aufbau von Toluol, an dem die KKK- und SSS-Regel am besten verdeutlicht werden können.

Bei Toluol handelt es sich um einen sogenannten Aromaten, der aus einer farblosen Flüssigkeit besteht. In der Industrie wird er hauptsächlich aus Erdöl gewonnen. Eine andere Bezeichnung für Toluol ist Methylbenzol. Der Name stammt daher, dass Toluol aus einem Benzolring und einer Methylgruppe aufgebaut ist.

Die Summenformel sieht folgendermaßen aus:

SSS Regel Summenformel Toluol StudySmarter

Die KKK-Regel

Die KKK-Regel sagt aus, dass die Substitutionsreaktion am aromatischen Kern der Verbindung stattfindet. Dafür benötigst du jedoch Kälte und einen Katalysator. Somit sind die drei K eine Abkürzung für:

  • Kälte
  • Katalysator
  • Kern

Die KKK-Regel leitet sich von der elektrophilen Substitutionsreaktion ab. Diese Reaktion findet nur unter der Gegenwart eines Katalysators (Reaktionsbeschleuniger) wie Eisen (III)-bromid, also Eisentribromid (SSS Regel Eisentribromid StudySmarter), statt. Dabei steigert der Katalysator die Elektrophilie des angreifenden Elektrophils.

Eine Wärmezufuhr würde den Reaktionsverlauf so begünstigen, dass die aliphatischen Seitenketten den bevorzugteren Reaktionspartner darstellen. Deswegen findet diese Reaktion in einem kälteren bis milderen Milieu statt und spielt sich am aromatischen Ring selbst ab – die aliphatischen Seitenketten wiederum werden dabei nicht angegriffen.

Aromatisch: Bei Aromaten handelt es sich um regelmäßig angeordnete (planare), in einem Ring angeordnete (cyclische) Moleküle. Sie besitzen zudem konjugierende, also "wandernde" Doppelbindungen.

Aliphatisch: Aliphatisch sind alle Kohlenwasserstoffatome, die nicht aromatisch sind. Das sind beispielsweise gesättigte, ungesättigte, cyclische und acyclische chemische Verbindungen aus Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H).

Elektrophilie: Die Elektrophilie stellt in der Chemie ein abstraktes Maß dar. Es misst sozusagen die Fähigkeit eines elektrophilen (="elektronenliebenden") Moleküls mit einem anderen Molekül (mit einer erhöhten Elektronendichte) zu reagieren.

Die SSS-Regel:

Die SSS-Regel gibt an, dass die Reaktion unter bestimmten Bedingungen an der aliphatischen Seitenkette, und nicht wie bei der KKK-Regel am Kern, stattfindet. Diese Substitutionsreaktion bedingt hohe Temperaturen und eine Bestrahlung. Somit stehen die drei S für:

  • Strahlung / Sonne
  • Siedehitze
  • Seitenkette

Diese aufgelisteten Bedingungen lassen sich von der radikalischen Substitutionen an aliphatischen Verbindungen ableiten: Dabei findet diese Reaktion nur bei hohen Temperaturen statt, da die Siedehitze von vielen organischen Lösungsmitteln wie Toluol bei 100–200 °C liegt.

Zudem muss die Reaktion unter Bestrahlung (Sonnenlicht, UV-Lampe etc.) ablaufen, da sich erst dann Radikale bilden, die du für radikalische Substitutionsreaktion benötigst.

Die aromatischen Ringe dagegen werden bei diesen Bedingungen nicht angegriffen.

Wie du sehen kannst, werden bei der Auflistung der KKK- und SSS-Regel zuerst die Bedingungen der Reaktion genannt und zuletzt, wo diese Reaktion dann stattfindet, wenn diese Bedingungen erfüllt sind. Es ist also hilfreich, dir diese Reihenfolge und Abkürzungen zu merken.

KKK- und SSS-Regel – Beispiel Substitutionsreaktion

Toluol kann mit dem Element Brom (Br) sowohl eine elektrophile als auch eine radikalische Substitutionsreaktion eingehen. Je nachdem, um welche Reaktion es sich handelt, erhältst du das Brom entweder am Benzolring von Toluol oder an dessen Methylgruppen-Seitenkette.

Zusammengefasst gibt es hierbei also zwei denkbare Szenarien:

  • Bromierung der Seitenkette (radikalische Substitution)
  • Bromierung am aromatischen Ring (elektrophile Substitution)

Beide wirst du jetzt genauer kennenlernen.

Radikalische Substitution von Brom und Toluol nach der KKK-Regel

SSS Regel Beispiel Allgemeine Substitutionsreaktion nach der SSS-Regel StudySmarterAbbildung 2: Allgemeine Substitutionsreaktion nach der SSS-Regel

In der obigen Abbildung siehst du die radikalische Substitutionsreaktion von Brom und Toluol. Dabei wird Licht und Hitze gebraucht. Das liegt daran, dass Toluol prinzipiell eher reaktionsträge ist. Letztlich bindet sich das Brom dann an die Methylgruppen-Seitenkette (SSS Regel Methan StudySmarter) des Benzolrings. Dabei wird ein Wasserstoffatom (H) substituiert. Das bedeutet, das Wasserstoffatom wurde durch das Brom-Atom ausgetauscht.

Elektrophile Substitution von Brom und Toluol nach der KKK-Regel

SSS Regel Allgemeine Substitutionsreaktion nach der KKK-Regel StudySmarterAbbildung 3: Allgemeine Substitutionsreaktion nach der KKK-Regel

Auch hierbei siehst du die allgemeine Reaktionsgleichung von Brom mit Toluol. Es handelt sich dabei um eine elektrophile Substitution. Hier kommt ein Katalysator ins Spiel, um die Reaktion auszuführen. Als Katalysator wird Eisen (III)-bromid (SSS Regel Eisentribromid StudySmarter) verwendet.

Wie du am Ende der Reaktion sehen kannst, hat sich das Brom-Atom an den aromatischen Kern gebunden. Dieses Brom-Atom bindet sich dabei meistens gegenüber der Methyl-Gruppe. Das andere Brom-Atom (Br) reagiert schließlich mit einem Wasserstoff-Atom (H) zur sogenannten Bromwasserstoffsäure (HBr).

Schrittabfolge der radikalischen und elektrophilen Substitution im Überblick

Damit du dir die zuvor gezeigten Reaktionsgleichungen besser erschließen kannst, findest du im Folgenden einen kleinen Überblick über die Schrittabfolge sowohl von der radikalischen, als auch von der elektrophilen Substitution. Dabei reagiert Toluol weiterhin mit Brom.

SSS Regel Schrittabfolge der radikalischen und elektrophilen Substitution StudySmarterAbbildung 4: Schrittabfolge der radikalischen und elektrophilen Substitution im Überblick

Du möchtest mehr über die Substitutionsreaktionen erfahren? Schaue dafür einfach in den entsprechenden Artikel.

SSS-Regel - Das Wichtigste

  • Bei der KKK- und SSS-Regel handelt es sich um Regeln zur Reaktionsselektivität bei Substitutionsreaktionen.
    • Dazu gehört die Chlorierung oder die Bromierung.
    • Diese Reaktionen finden an alkyl-substituierten Aromaten statt.
    • Zu den Aromaten, die in einer Substitutionsreaktion reagieren können, zählen Toluol oder Ethylbenzol.
  • KKK-Regel = radikalische Substitutionsreaktion:
    • Kälte
    • Katalysator
    • Kern
  • SSS-Regel = elektrophile Substitutionsreaktion:
    • Strahlung / Sonne (-nlicht)
    • Siedehitze
    • Seitenkette

Häufig gestellte Fragen zum Thema SSS-Regel

Die SSS-Regel gibt an, dass die Reaktion unter bestimmten Bedingungen an der aliphatischen Seitenkette, und nicht wie bei der KKK-Regel am Kern, stattfindet. Diese Substitutionsreaktion bedingt hohe Temperaturen und eine Bestrahlung.

Bei der SSS-Regel handelt es sich um eine elektrophile Substitutionsreaktion. Dabei wird beispielsweise ein Brom-Atom an den aromatischen Kern eines Benzolrings gebunden. Bei der KKK-Regel wiederum geht es um eine radikalische Substitution, bei der das Brom-Atom dann an die Seitenkette des Benzolrings gebunden wird. Zudem weisen beide Reaktionen unterschiedliche Reaktionsbedingungen auf. 

Die drei SSS sind eine Abkürzung für:


  • Strahlung / Sonne
  • Siedehitze
  • Seitenkette

Die Bedingungen der SSS-Regel lassen sich von der radikalischen Substitutionen an aliphatischen Verbindungen ableiten: Dabei findet diese Reaktion nur bei hohen Temperaturen statt, da die Siedehitze von vielen organischen Lösungsmitteln wie Toluol bei 100 - 200°C liegt. Zudem muss die Reaktion unter Bestrahlung (Sonnenlicht, UV-Lampe, ...) ablaufen, da sich erst dann Radikale bilden. 

Finales SSS-Regel Quiz

Frage

Was bedeuten die Abkürzungen bei der KKK-Regel?

Antwort anzeigen

Antwort

Kern

Frage anzeigen

Frage

Was bedeuten die Abkürzungen bei der SSS-Regel?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Strahlung / Sonne
  • Siedehitze
  • Seitenkette
Frage anzeigen

Frage

Bei der KKK- und SSS- Regel handelt es sich um Regeln zur 1) ... bei Substitutionsreaktionen - dazu gehört beispielsweise die Chlorierung oder die 2) .... Diese Reaktionen finden an alkyl-substituierten 3) ... statt. Zu den Aromaten, die in einer Substitutionsreaktion reagieren können, zählen 4) ... oder Ethylbenzol. 

Antwort anzeigen

Antwort

1) Reaktionsselektivität 

2) Bromierung 

3) Aromaten 

4) Toluol 

Frage anzeigen

Frage

Die KKK-Regel sagt dir aus, dass die Substitutionsreaktion am aromatischen Kern der Verbindung stattfindet. Dafür bedingen sich jedoch Kälte und der Einsatz eines Katalysators.

Antwort anzeigen

Antwort

Richtig

Frage anzeigen

Frage

Die KKK-Regel leitet sich von der elektrophilen Substitutionsreaktion ab. Diese Reaktion findet nur unter der Gegenwart eines Katalysators statt. Dabei steigert der Katalysator die Elektrophilie des angreifenden Elektrophils. 


Was ist hierbei mit Elektrophilie gemeint?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Elektrophilie stellt in der Chemie ein abstraktes Maß dar. Es "misst" die Fähigkeit eines elektrophilen (="elektronenliebenden") Moleküls mit einem anderen Molekül (mit einer erhöhten Elektronendichte) zu reagieren. 

Frage anzeigen

Frage

Richtig oder Falsch?


Eine Wärmezufuhr bei der elektrophilen Substitution würde den Reaktionsverlauf verlangsamen.


Antwort anzeigen

Antwort

Falsch, eine Wärmezufuhr bei der elektrophilen Substitution würde den Reaktionsverlauf sogar begünstigen.

Frage anzeigen

Frage

Was gibt die SSS-Regel an?

Antwort anzeigen

Antwort

Die SSS-Regel gibt an, dass die Reaktion unter bestimmten Bedingungen an der aliphatischen Seitenkette, und nicht wie bei der KKK-Regel am Kern, stattfindet. Diese Substitutionsreaktion bedingt hohe Temperaturen und eine Bestrahlung.

Frage anzeigen

Frage

Warum kann die radikalische Substitution nur unter Bestrahlung ablaufen?

Antwort anzeigen

Antwort

Die radikalische Substitution kann nur unter Bestrahlung (Sonnenlicht, UV-Lampe, ...) ablaufen, da sich erst dann Radikale bilden, die du für Substitutionsreaktion benötigst.

Frage anzeigen

Frage

Nenne die zwei Verbindungen, die Toluol mit Brom eingehen kann. Erwähne auch, wie die dazugehörige Reaktion genannt wird.

Antwort anzeigen

Antwort

Toluol kann folgende zwei Verbindungen mit Brom eingehen


  • Bromierung der Seitenkette (radikalische Substitution)
  • Bromierung am aromatischen Ring (elektrophile Substitution)
Frage anzeigen

Frage

Was sind Aromaten?

Antwort anzeigen

Antwort

Bei Aromaten handelt es sich um regelmäßig angeordnete (planare), in einem Ring angeordnete (cyclische) Moleküle. Sie besitzen zudem konjugierende, also "wandernde" Doppelbindungen. 

Frage anzeigen

Frage

Was sind aliphatische Kohlenstoffatome?

Antwort anzeigen

Antwort

Aliphatisch sind alle Kohlenwasserstoffatome, die nicht aromatisch sind. Das sind beispielsweise gesättigte, ungesättigte, cyclische und acyclische chemische Verbindungen aus Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H). 

Frage anzeigen
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