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: