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TEMA 5 COMPUESTOS AROMÁTICOS 5.1 ... - Webgarden

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<strong>5.1</strong>- INTRODUCCIÓN:<br />

<strong>TEMA</strong> 5<br />

<strong>COMPUESTOS</strong> <strong>AROMÁTICOS</strong><br />

Basta con anteponer el nombre del grupo sustituyente a la palabra benceno.<br />

Hay otros muchos que se conocen por sus nombres comunes:<br />

Química Orgánica Biología<br />

José Luis Ravelo – Dpto. de Q.O.<br />

Si existen grupos unidos al anillo, hay que identificarlos y sus posiciones, Primero<br />

orden alfabético y segundo el menor número posible del sustituyente.


5.2- ESTRUCTURA DEL BENCENO.<br />

Química Orgánica Biología<br />

José Luis Ravelo – Dpto. de Q.O.<br />

Actualmente representamos la estructura bencénica de Kekulé mediante la estructura:<br />

Hechos destacables:<br />

a) El benceno sólo daba un único producto de monosustitución.<br />

b) El benceno da tres productos disustituidos isómeros.<br />

c) La estructura bencénica de Kekulé corresponde a una que llamaríamos<br />

ciclohexatrieno.<br />

d) Los calores de hidrogenación y combustión del benceno son menores de lo esperado.


Química Orgánica Biología<br />

José Luis Ravelo – Dpto. de Q.O.<br />

e) Todos los enlaces carbono-carbono del benceno son iguales y de una longitud<br />

intermedia entre enlaces simples y dobles.<br />

5.2.1- Descripción orbitálica del benceno. Regla de Hückel.<br />

Para que una sustancia sea aromática, tiene que cumplir fundamentalmente dos<br />

requisitos:<br />

1) La molécula tiene que ser plana, es decir que todos los carbonos tienen que<br />

presentar hibridación sp 2 .<br />

2) Debe de cumplir la regla de Hückel: las nubes π deben contener un total de<br />

(4n+2) electrones π, siendo n un número natural (0,1,2,3,…etc).<br />

benceno<br />

4n + 2 = 6<br />

n = 1<br />

+<br />

catión<br />

ciclopropenilo<br />

4n + 2 = 6<br />

n = 0<br />

:<br />

anión<br />

ciclopropenilo<br />

4n + 2 = 4<br />

n = 0,1,2, ..<br />

+ : N<br />

catión<br />

H<br />

cicloheptatrienilo naftaleno pirrol<br />

4n + 2 = 6<br />

n = 1<br />

4n + 2 = 10<br />

n = 2<br />

- +<br />

ciclobutadieno<br />

4n + 2 = 4<br />

n = 0,1,2, ..<br />

catión<br />

ciclopentadienilo<br />

4n + 2 = 4<br />

n = 0,1,2, ..<br />

4n + 2 = 6<br />

n = 1


5.3- REACCIONES DE SUSTITUCIÓN (SEAr). MECANISMO.<br />

Química Orgánica Biología<br />

José Luis Ravelo – Dpto. de Q.O.<br />

Las reacciones características del benceno implican sustitución, en la que se conserva el<br />

sistema anular estabilizado por resonancia.<br />

El mecanismo sería el siguiente:<br />

Primera etapa:<br />

Segunda etapa:


Diagrama de energía potencial:<br />

La reacción sigue por tanto una cinética de segundo orden:<br />

5.3.1- Reacción de halogenación:<br />

V = K [C6H6] [ E + ]<br />

Química Orgánica Biología<br />

José Luis Ravelo – Dpto. de Q.O.<br />

El benceno es normalmente poco reactivo en presencia de halógenos, puede activarse<br />

mediante el uso de ácidos de Lewis (FeX3, AlX3).<br />

Br2 + [A] Br + + [ABr] -<br />

La característica de los ácidos de Lewis es su habilidad para aceptar pares de electrones.


Ataque del benceno al intermedio electrofílico:<br />

Ataque de la base y recuperación de la aromaticidad:<br />

5.3.2- Reacción de Nitración.<br />

Generación del electrófilo (ion nitronio):<br />

Veamos el mecanismo:<br />

Ataque del benceno al ion nitronio:<br />

Química Orgánica Biología<br />

José Luis Ravelo – Dpto. de Q.O.


Pérdida del protón y formación del nitrobenceno:<br />

5.3.3- Reacción de sulfonación.<br />

Formación del Trióxido de Azufre:<br />

O<br />

HO S OH<br />

O<br />

:<br />

:<br />

Química Orgánica Biología<br />

José Luis Ravelo – Dpto. de Q.O.<br />

O<br />

O<br />

O<br />

-<br />

+ H O S OH<br />

H O S OH2 + : O S OH<br />

+<br />

O<br />

O<br />

O<br />

:<br />

:<br />

O S<br />

Estructuras resonantes del trióxido de azufre:<br />

Veamos el mecanismo:<br />

Ataque del benceno al electrófilo:<br />

O<br />

O<br />

: :<br />

:<br />

+ H 2O<br />

+ H 3O<br />

:<br />

H<br />

:<br />

:<br />

- H 2O<br />

+ O<br />

O S<br />

:<br />

O


Protonación, pérdida del protón y formación del ácido bencenosulfónico:<br />

La sulfonación es reversible:<br />

Veamos el mecanismo de la desulfonación:<br />

5.3.4- Reacción de alquilación de Friedel-Crafts.<br />

Química Orgánica Biología<br />

José Luis Ravelo – Dpto. de Q.O.<br />

La reactividad del haloalcano aumenta en el orden: RI < RBr < RCl < RF. Algunos<br />

ácidos de Lewis típicos son: BF3, FeCl3, AlCl3 y AlBr3.<br />

R Cl + AlCl3 AlCl4 + R +<br />

-<br />

Lo mejor es ver el mecanismo con un ejemplo:<br />

1º Formación del carbocatión:

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