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SISTEMAS AROMÁTICOS

Son hidrocarburos derivados del benceno. El benceno se caracteriza por una inusual estabilidad, que le viene dada por la particular disposición de los dobles enlaces conjugados.

CARACTERÍSTICAS

• Propiedades Aromáticas. 
• Anillo de tipo especial.
• Existen otros compuestos anulares de comportamiento similar.
• Presentan sustitución electrofílica.

DESCUBRIMIENTO DE BENCENO 

• El benceno se aisló por primera vez en 1825 por Michael Faraday.
•  La fórmula empírica del nuevo compuesto era CH. La síntesis de este compuesto se consiguió en 1834 por Eilhard Mistscherlich al calentar ácido benzoico, aislado de la goma de benjuí, en presencia de cal.
• En la última parte del siglo XIX se descubrieron muchos otros compuestos que parecían estar relacionados con el benceno pues tenían bajas relaciones hidrógeno/carbono y aromas agradables y por eso a este grupo de compuestos se les denominó hidrocarburos aromáticos.
• El término aromático se aplica en la actualidad a una serie de compuestos cuya estabilidad y reactividad es semejante a la del benceno, independientemente de su olor.

CARACTERÍSTICAS DEL BENCENO

• El Benceno da un producto monosustituído C6H5Y cuando se produce el reemplazo de un      solo H.
• El Benceno da tres productos disustituídos isómeros C6H4Y2 o C6H4YZ
• Experimenta reacciones de sustitución más que de adición: el Benceno resiste a la adición (destrucción del anillo), en cambio se sustituye fácilmente (conservando su sistema anular).
• El Benceno libera menos energía. Esto significa que presenta mayor estabilidad.

PROPIEDADES FÍSICAS DEL BENCENO

• Líquido de olor agradable.
•  Muy volátil.
• Menos denso que el agua.
• Insoluble en agua, pero soluble en compuestos orgánicos.

PROPIEDADES QUÍMICAS DEL BENCENO

• Sufre reacciones típicas de Sustitución electrofílica como la halogenación, nitración, sulfonación y alquilación.
• Las reacciones de adición, como la hidrogenación, se producen solo en presencia de catalizadores y a alta temperatura.

ESTRUCTURA RESONANTE DEL BENCENO

• Las estructuras de Kekulé satisfacen las condiciones para la resonancia. Son estructuras que solo difieren en la disposición de los e- . El benceno es un híbrido entre ambas estructuras de Kekulé.
•  Las 36 kcal de energía que el benceno no libera se encuentran como energía de Resonancia y es la responsable de las propiedades aromáticas que presenta.

¿CÓMO SE NOMBRAN ?

Reciben este nombre debido a los olores intensos, normalmente agradables, que presentan en su mayoría. El nombre genérico de los hidrocarburos aromáticos mono y policíclicos es "areno" y los radicales derivados de ellos se llaman radicales "arilo". 

Todos ellos se pueden considerar derivados del benceno, que es una molécula cíclica, de forma hexagonal y con un orden de enlace intermedio entre un enlace sencillo y un doble enlace. Experimentalmente se comprueba que los seis enlaces son equivalentes, de ahí que la molécula de benceno se represente como una estructura resonante entre las dos fórmulas propuestas por Kekulé, en 1865, según el siguiente esquema:

Cuando el benceno lleva un radical se nombra primero dicho radical seguido de la palabra "-benceno".

Si son dos los radicales se indica su posición relativa dentro del anillo bencénico mediante los números 1,2; 1,3 ó 1,4, teniendo el número 1 el sustituyente más importante. Sin embargo, en estos casos se sigue utilizando los prefijos "orto", "meta" y "para" para indicar esas mismas posiciones del segundo sustituyente.

En el caso de haber más de dos sustituyentes, se numeran de forma que reciban los localizadores más bajos, y se ordenan por orden alfabético. En caso de que haya varias opciones decidirá el orden de preferencia alfabético de los radicales.

Cuando el benceno actúa como radical de otra cadena se utiliza con el nombre de "fenilo".

Los tres isómeros posibles para bencenos disustituídos son:

Si los dos grupos son diferentes y ninguno le confiere nombre especial, se los nombra sucesivamente terminando con la palabra benceno. Si uno de los grupos le confiere nombre especial, el compuesto se nombra como un derivado de la sustancia especial.

EJEMPLO

NOMENCLATURA

Si tiene unido más de dos grupos, se utilizan números para indicar las posiciones.

COMPUESTOS AROMATICOS

Los hidrocarburos aromáticos son compuestos insaturados de un tipo especial. Originalmente recibieron el nombre de aromáticos debido al aroma que algunos poseen. Sin embargo, no todos son odoríferos y muchos compuestos fragantes no son de tipo aromático.

 Uno de los compuestos más simples y que se conoció primero con la estructura especial característica de los compuestos aromáticos fue el hidrocarburo benceno.

FUENTES DE HIDROCARBUROS AROMÁTICOS

PROPIEDADES FÍSICAS

• Son compuestos de baja polaridad.
• Insolubles en agua
• Menos densos que el agua

Hasta no hace mucho y a pesar de su inflamabilidad, el benceno se usó ampliamente como disolvente. Este uso ha desaparecido prácticamente una vez que fue demostrado que el benceno es un cancerígeno. El tolueno ha reemplazado al benceno como disolvente orgánico barato, porque tiene propiedades similares como disolvente y no se ha demostrado que sea cancerígeno en los sistemas celulares y a los niveles que lo es el benceno.

CARÁCTER AROMÁTICO  REGLA DE HÜCKEL

• Compuestos aromáticos: aquellos que son semejantes al benceno.
•  Propiedades que presentan: contienen anillos aromáticos, alto grado de insaturación, sufren reacciones de sustitución electrofílica, son estables, bajos calores de combustión e hidrogenación, sustancias cíclicas (anillos de 5,6 y 7 átomos), moléculas planas.
•  Sustancia aromática: sustancia cuya molécula debe tener nubes cíclicas de e- p deslocalizados encima y debajo del plano de la molécula. Estas nubes p deben contener un total de (4n+2) e - p (Regla de Hückel)

EFECTO DE LOS GRUPOS SUSTITUYENTES

• Los grupos ya presentes en el anillo bencénico, afectan la reactividad, la velocidad de reacción y la orientación en la sustitución.
• Grupos activadores: donan carga al anillo, lo hacen más negativo y más reactivo que el benceno. Orientan a la posición orto-para.
• Grupos desactivadores: toman carga del anillo y lo hace menos reactivo que el benceno. Orienta posición meta (excepto los halógenos, directores orto-para).

 

HETEROCICLOS AROMÁTICOS

Compuestos Heterociclos : contienen uno o más átomos diferentes al carbono en el anillo.

 Piridina y pirimidina son heterociclos análogos del benceno. Son aromáticos.

PIRIDINA

La piridina es un líquido incoloro e inflamable que tiene un olor desagradable. Puede ser producida a partir del alquitrán crudo o de otras sustancias químicas. La piridina se utiliza como solvente y en la producción de muchos productos diferentes como medicinas, vitaminas, condimentos de alimentos, pesticidas, tintes, productos de goma, adhesivos e impermeabilizantes para telas. La piridina también puede formarse a partir de la degradación de muchos materiales naturales en el medio ambiente. Muchos de los alimentos que usted consume tienen aromatizantes que son el resultado de añadir compuestos complejos que contienen piridina.

Piridina tiene 32 kcal/mol de energía de resonancia, ligeramente menor que la del benceno

EL FURANO

 De los dos orbitales con dos pares de electrones del átomo de oxígeno en le furano, uno forma parte del sestete aromático y el otro no . La energía de resonancia del furano es 16 kcal/mol.

EJEMPLOS DE HETEROCICLOS 

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.

Estos tres hidrocarburos se obtienen del alquitrán de hulla, en el que el naftaleno es el más abundante de todos sus constituyentes (5%).

 VÍDEO

  

EJERCICIOS

RESOLUCIÓN PASO A PASO

FORMULAR LOS SIGUIENTES DERIVADOS DEL BENCENO

SOLUCIÓN