7/23/2019 Compuestos Aromaticos 2F

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INSTITUTO TECNOLOGICO DE DURANGO

QUIMICA ORGANICA

COMPUESTOS AROMATICOS

PROFESORA. Ing. Verónica Romo Viggers

ALUMNA Va!eria I"#a$ana %aro &amora

No. Con"ro! '()()*+,

-ORGULLO GUINDA

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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 tienenolor, y muchos compuestos fragantes no son aromáticos.

La característica común de todos los hidrocarburosaromáticos es que presentan un anillo cíclico de seis átomos decarbono con tres enlaces dobles alternados y sin embargo nopresentan las reacciones típicas de los alquenos (adición yoidación del doble !enlace".

#e$ule propuso en %&' las dos estructuras siguientes para lamol)cula aromática más sencilla, el *enceno+

Supuso que la mol)cula real era un intermedio entre las dos.

osteriormente se obser-ó que el benceno es plano y que todossus carbonos son equi-alentes siendo la distancia / de %012 3. La

moderna teoría de orbitales moleculares, eplica la estructura del

benceno suponiendo que los orbitales p de los átomos de carbono

crean una densidad electrónica continua paralela al plano del anillo

y los electrones de dichos orbitales p, están deslocali4ados a lo

largo del anillo lo que hace que estos supuestos dobles enlaces no

sean atacados. 5ntonces la estructura del benceno se representará

de la siguiente forma+

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5sta deslocali4ación de electrones hace que la mol)cula seamuy estable, lo que podría demostrarse de la siguiente manera+

 67 8 / 9&0' #cal:mol

Si hubiese tres dobles enlaces+ 67 8 / 9&0' 1 8 / &0&#cal:mol.

Sin embargo para el benceno+

67 8 / ;20& #cal:mol

lo que indica que la mol)cula es más estable ya que se desprendemenos energía en la reacción.

 

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 Los principales hidrocarburos aromáticos son+

ompuesto <ombre fusión 

(="

ebullición(="6ensidad a 9!

= (gr:cm

1

 "

*enceno , &!,% !,&>2

?olueno / 2, %%!,' !,&'>

o / ileno / 9,9 %;;,; !,&&!

m / ileno / ;>,2 %12,% !,&';

p / ileno %1,1 %1&,; !,&'%

*ifenilo '2,9 9; ///////

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5stireno / 1!,' %;,9 !,2!'

<aftaleno &!,1 9%& ///////

 3ntraceno 9%',9 1;! ///////

 

@no de os compuestos mas sencillo y que se conoció primero con

la estructura característica de los compuestos aromáticos fue elhidrocarburo benceno, por ello se dice que son hidrocarburos

deri-ados del benceno.

*5<5<O

5sta formado por un anillo de forma heagonal, es decir de '

átomos de carbono unidos entre si alternadamente por enlaces

dobles y simples deslocali4ados, que le confieren estabilidad.

Son hidrocarburos que en el anillo o ciclo esta formado solamente

por átomos de carbono.

resentan carácter aromático debido fundamentalmente a la

deslocali4ación de lo enlaces dentro del anillo.

La primera estructura del *enceno es propuesta por 3ugust #e$ule

en %&>9.

A5SO<3<B3 5< 5L *5<5<O

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5l benceno es un hibrido de resonancia de las dos estructuras de

#e$ule. 5sta representación implica que los electrones pi están

deslocali4ados, con un orden de enlaces de %. entre los atomos de

carbono adyacentes. Las longuitudes de los enlaces carbón/

carbono del benceno son mas cortas que las de los enlaces

sencillos, y mas largas que las de los enlaces dobles.

A5A5S5<?3BO< OA*B?3L 65L *5<5<O

5l benceno es un anillo plano de atomos de carbono con hibridación

sp9 y con todos los orbitales p no hibridados alineados y solapados.

La longuitud de todos los enlaces carbono/carbono es de %,12>C y

todos los angulos de enlace son de %9!C

La conDugacion y la deslocali4acion de los electrones en el benceno

proporcionan a este compuesto una estabilidad mayor de los ciclos

no conDugados.

AOB56365S E@BFB3S

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5l benceno es un líquido incoloro de olor fuerte, más ligero que elagua (68!.&&2 g:cm1".

5l benceno hier-e a &!.%C y funde a .;CG á % atm de presión.

5l benceno es tóico, y resulta muy peligroso respirar sus -aporesen periodos largos. Se caracteri4a por ser insoluble en agua, peromuy soluble en disol-entes orgánicos como etanol, )ter, disulfuro de

carbono, cicloheano, etc..

5l benceno es un buen disol-ente orgánico, disuel-e el hule natural,las grasas, numerosas resinas, el a4ufre, el fósforo, el yodo, la cera,el caucho, el alcanfor, etc..

ropiedades Euímicas del *enceno

5l benceno y sus homólogos (compuestos aromáticos", poseen una

gran estabilidad química y solo reaccionan a condiciones especialesy con el uso de catali4adores apropiados. Sus reacciones lapodemos clasificar en dos grupos+

• Aeacciones con destrucción de carácter aromático

• Aeacciones de sustitución electrofílica

H@5<?5S 65 7B6AO3A*@AOS 3AOF3?BOS

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Las principales fuentes de hidrocarburos aromáticos son ladestilación de la hulla y una serie de procesos petroquímicos, enparticular la destilación catalítica, la destilación del petróleo crudoy la alquilación de hidrocarburos aromáticos de las series más

baDas. Los aceites esenciales, que contienen terpenos y p/cimeno, tambi)n pueden obtenerse de los pinos, los eucaliptos ylas plantas aromáticas y son un subproducto de las industriaspapeleras que utili4an pulpa de pino. Los hidrocarburospolicíclicos se encuentran en las atmósferas urbanas

A53BO<5S 5< 5L 3<BLLO *5<5<O

%./ Sustitución electrofilica aromatica. onstituye la reacción mascaracterística del anillo aromatico. 6ependiendo del electrófiloque se incorpora al anillo aromatico tenemos+

I 7alogenacion

I <itración

ISulfonacion

I3lquilación

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I3lcilacion

73LOJ5<3BO<

onsiste en la sustitución del 7 por el l y *r 

La función del catali4ador (acido de LeKis" es contribuir a crear partículas electrofilicas acti-as debido a la polari4ación de los

enlaces entre los atomos del halógeno.

<B?A3BO<

onsiste en la sustitución de un hidrogeno del ciclo, por un nitro(<O9". La reacción se reali4a con una me4cla de acido nítrico ysulfúrico concentrado.

5l anillo del benc)nico es un dador de electrones o nucleofilo y elcatión nitronio que se forma (<O9 " es el electrófilo.

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S@LHO<3BO<

onsiste en la sustitución de un hidrogeno en el nucleobenc)nico por un grupo sulfonico. La reacción se reali4acalentando el hidrocarburo aromatico con 79SO; concentrado conformación de acido sulfonicos aromati4ados.

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65ABM36OS 65L *5<5<O

Los hidrocarburos aromáticos y sus deri-ados son compuestoscuyas mol)culas están formadas por una o más estructuras deanillo estables del tipo antes descrito y pueden considerarsederi-ados del benceno de acuerdo con tres procesos básicos+

%. por sustitución de los átomos de hidrógeno por radicales dehidrocarburos alifáticos,

 9. por la unión de dos o más anillos de benceno, ya sea

directamente o mediante cadenas alifáticas u otros radicalesintermedios,

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1. por condensación de los anillos de benceno.

USOS

La importancia económica de los hidrocarburos aromáticos haaumentado progresi-amente desde que a principios del siglo NBNse utili4aba la nafta de alquitrán de hulla como disol-ente delcaucho. 5n la actualidad, los principales usos de los compuestosaromáticos como productos puros son+ la síntesis química deplásticos, caucho sint)tico, pinturas, pigmentos, eplosi-os,pesticidas, detergentes, perfumes y fármacos. ?ambi)n seutili4an, principalmente en forma de me4clas, como disol-entes ycomo constituyentes, en proporción -ariable, de la gasolina

 3<?B3AOF3?BB636.

Las mol)culas con antiaromaticidad o pseudoaromaticidad son deltipo sistemas cíclicos, conteniendo enlaces alternati-os simples

y doble enlaces, donde la energía del electrón pi del compuesto

antiaromático es mayor que aquel de su contrapartida de cadena

abierta. 3sí, los compuestos antiaromáticos son inestables y

altamente reacti-osG frecuentemente esos compuestos

antiaromáticos se distorsionan entre sí fuera de planaridad para

intentar resol-er esta inestabilidad. Los compuestos antiaromáticos

usualmente fallan con la regla de 7c$el de aromaticidad.

5Demplos de sistemas antiaromáticos son el ciclobutadieno (3", el

catión ciclopentadienil (*" y el anión ciclopropenil (".

5l ciclooctatetraeno es un sistema ;n, pero ni aromático o

antiaromático debido a que las mol)cules escapan de la geometría

plana.

or adición o eliminación de un par de electrones -ía una reacción

redo, un sistema P puede con-ertirse en aromático y ser más

estable que el compuesto original no/ o antiaromático, por eD. el

dianión ciclooctatetraenuro.

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Los criterios de B@3 para antiaromaticidad son los que siguen+%

%. La mol)cula debe tener ; n P electrones, donde n es

cualquier número entero.

9. La mol)cula debe ser cíclica.

1. La mol)cula debe tener un sistema conDugado electrón pi.

;. La mol)cula debe ser planar.

Sin embargo, muchos químicos acuerdan en la definición basada en

empirismo (o en simulación" de obser-aciones energ)ticas.

Se ha obser-ado que la diferencia de energía entre los compuestos

aromáticos y antiaromáticos disminuye al incrementarse eltamaQo. or eD., el sistema %9/pi difenileno es un compuesto

antiaromático pero estable y aún comercialmente disponible. La

baDa energía que penali4a la antiaromaticidad es tambi)n

demostrada en el par pira4ina / dihidropira4ina+

 

5l compuesto de la i4q. es un aromático de %; electrones(-alor <BS /9',% ppm" que puede ser reducido en unafuerte reacción eot)rmica al compuesto antiaromático de %'electrones (<BS 9>,> ppm" en la derecha. La dihidropira4inalentamente con-ierte hacia atrás a la pira4ina baDo la acciónde oígeno. Se muestra que otros factores de electrones puedensobrepotenciar la aromaticidad.

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La antiaromaticidad se e-idencia por espectroscopia AF< con losprotones internos <7 cambiando baDando de %! ppm a 9% ppm.Los -alores <BS compara !,> para A (no/aromático" y (antiaromático" para / y otro en eperimentación in silico predice

que * es realmente más estable que 3.