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COMPUESTOS AROMATICOSLic. Amalia Vilca Pérez
INTRODUCCIÓN
En los inicios de la química orgánica, la palabra aromático se usó para describir sustancias fragantes como el benzaldehído (de cerezas, durazno y almendras), el tolueno (del bálsamo de tolú) y el benceno (del destilado del carbón).
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Sin embargo, pronto se comprendió que las sustancias agrupadas como aromáticas se comportaban de manera químicamente distinta de como lo hace la mayoría de los otros compuestos orgánicos.
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En la actualidad, el término aromático se emplea para referirse al benceno y a los compuestos relacionados estructuralmente con él.
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Benceno
El benceno es un híbrido de resonancia de las dos estructuras de Kekulé. Esta representación implica que los electrones pi están deslocalizados, con un orden de enlace de 1,5 entre los átomos de carbono adyacentes. Las longitudes de los enlaces carbono-carbono del benceno son más cortas que las de los enlaces sencillos, y más largas que las de los dobles enlaces
La resonancia del benceno se puede representar dibujando un círculo dentro del anillo de seis miembros como una representación combinada
Representación orbital del benceno
El benceno es un anillo plano de átomos de carbono con hibridación sp2, y con todos los orbitales p no hibridados alineados y solapados. La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es de 1,397 Å y todos los ángulos de enlace son de 120º.
La conjugación y la deslocalización de los electrones en el benceno proporcionan a este compuesto una estabilidad mayor que la de los ciclos no conjugados. El término compuesto aromático se utiliza para describir un compuesto cíclico con dobles enlaces conjugados y que se estabiliza por resonancia.
Ejemplo de sustancias aromáticas
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CH3
tolueno
N+
O
-O
N+
O
O-
N+
O-O
trinitrotolueno
CH3
8
O
C
OH
O CH3
O
aspirina
O
C
NH
OH
CH3
acetaminofén
9
C
NH2
CH
CH2
O
OH
fenilalanina
HO
CHOO
VainillinaCH3
10
CH
CH3
CH3
CH2
CH
CH3
C
O
OH
ibuprofeno
HO
O
HO
H
N
morfina
HO
OCH3
H
H
H
estrona
NOMENCLATURA
NO2
nitrobenceno
11
Cl
clorobenceno
1 sustituyente
CH2CH3
etilbenceno
CH2CH2CH3
propilbenceno
CH3
tolueno
CHO
benzaldehído
COOH
ácido benzoico
OH
fenol
NH2
anilina
CH3
CH3
o-xilenoo-dimetilbenceno
1,2-dimetilbenceno
12
CH3
CH3
m-xilenom-dimetilbenceno1,3 dimetilbenceno
Di-sustituidosCH3
CH3
p-xilenop-dimetilbenceno
1,4-dimetilbenceno
Br
Cl
o-bromoclorobenceno1-bromo-2-clorobenceno
CH3
Cl
p-clorometilbencenop-clorotolueno
1-cloro-4-metilbenceno
CH3HO
p-cresol
SUSTITUYENTES EL ANILLO
Si muchos grupos están enlazados al anillo bencénico, debemos no sólo decir cuales son, sino también indicar sus posiciones relativas.
Un benceno disustituido puede tener tres isómeros, los cuales se diferencian entre sí por el uso de los prefijos orto (o-), meta (m-) y para (p-).
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
•o – diclorobenceno m – diclorobenceno p – diclorobenceno
NOMENCLATURA POR SUSTITUYENTE ESPECIAL
Si uno de los dos grupos es de la clase que le da un nombre especial a la molécula, el compuesto se nombra como un derivado de ese compuesto especial.
Ejemplos:
I
Br Br
NO2
CH3
NO2
p – bromoyodobenceno m – bromonitrobenceno o – nitrotolueno
OH
Cl Br
COOH NH2
Br
p – clorofenol ácido m - bromobenzoico o – bromoanilina
GRUPO QUE DA UN NOMBRE ESPECIAL
Si uno de los grupos que da un nombre especial está presente, entonces el compuesto se nombra asumiendo que el grupo especial está en la posición 1.
Ejemplos:
Cl
ClCl
I
Br
NO2
OH
Br NO2
1,3,5 – triclorobenceno
3 – yodo – 4 - bromonitrobenceno
3 – nitro – 5 – bromofenol
PROPIEDADES FÍSICAS
o Benceno y otros aromáticos son no polareso Insolubles en agua o Solubles en éter dietílico, CCl4, hexanoo El benceno es disolventeo Muchos compuestos del alquitrán de hulla
o contienen cuatro o más anillos fusionados, carcinógenos
o El benceno es tóxico, el tolueno es menos tóxico
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HIDROCARBUROS AROMÁTICOS POLINUCLEARES
Son compuestos aromáticos formados de dos o más anillos aromáticos. El naftaleno es el hidrocarburo aromático polinuclear más simple. Otros son el antraceno y el fenantreno.
naftaleno antraceno fenantreno
Estos tres hidrocarburos se obtienen del alquitrán de hulla,
en el que el naftaleno es el más abundante de todos sus constituyentes (5%).
EFECTO CANCERÍGENO DEL BENZO[A]PIRENO.
El benzo[a]pireno, uno de los carcinógenos más estudiados, se forma cuando los compuestos orgánicos experimentan una combustión incompleta. Sus efectos cancerígenos se deben a su epoxidación a óxidos de areno, los cuales pueden ser atacados por las bases nucleofílicas del ADN. Las cadenas de ADN modificadas no pueden transcribirse de forma adecuada y en la replicación producen mutaciones.
DIAMANTE Y GRAFITOEstructura del diamante y del grafito. El diamante es un retículo de átomos de carbono tetraédricos formando una estructura tridimensional tetraédrica. El grafito está formado por capas planas de anillos aromáticos bencénicos fusionados.
El diamante es la sustancia más dura que se conoce. El grafito es ligeramente más estable que el diamante
REACCIONES DE LOS COMPUESTOS AROMATICOS
Lic. Amalia Vilca Pérez
El producto final es formalmente el producto de sustitución de uno de los hidrógenos del anillo
aromático por un electrófilo y por tanto a este mecanismo se le denomina Sustitució electrófilica Aromática (SEAr)
REACCIONES DEL BENCENO
La reacción característica del benceno y de los hidrocarburos aromáticos es la sustitución aromática electrofílica.
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SUSTITUCIÓN ELECTRÓFILA AROMÁTICA (SEAR)
la aromaticidad no se pierde solamente se ha sustituido un hidrógeno por un grupo funcional.
REACCIONES DEL BENCENO
La reacción característica del benceno y de los hidrocarburos aromáticos es la sustitución aromática electrofílica.
HNO3
NO2
H2SO4
H 2 O+ +NITRACIÓN
SULFONACIÓN
SO3H
H 2 OH2SO4
SO3
+ +
Cl
SO3Cl2 H Cl
FeCl3
+ +
Br
SO3Br2
H Br
FeBr3
+ +
HALOGENACIÓN
FRIEDEL-CRAFTS Y HALOGENACION
H
+ CH3CHCH3
Cl
AlCl3
CH3CHCH3
+ HCl
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H
+ Cl2
Cl
+ HClFeCl3
X= Cl, Br
• Alquilación de Friedel-Crafts
• Halogenación