Post on 21-Dec-2015
HIDROCARBUROS AROMÁTICOS
GINNA PAOLA TRUJILLO P.QUÍMICA INDUSTRIAL ORGÁNICACIENCIAS Y HUMANIDADESUNIVERSIDAD DE AMÉRICA
HIDROCARBUROS AROMÁTICOS
En 1825 Michael Faraday aisló un hidrocarburo nuevo del gas de alumbrado al que llamó “bicarburo de hidrógeno”, nueve años después, Eilhardt Mitscherlich, preparó la misma sustancia calentando ácido benzoico con cal obteniendo un hidrocarburo de fórmula empírica CnHn
O
OH+ CaO
calor+ CaCO3
HIDROCARBUROS AROMÁTICOS
Debido a las características organolépticas en cuanto a aromas que presentan los compuestos derivados del benceno, inicialmente se les reconoció como hidrocarburos aromáticos. Casi todos estos derivados se obtenían de diferentes plantas.
La goma de bencina es obtenida del árbol de Java en Sumatra. La palabra “Benzoina” proviene del equivalente frances Benjoin que proviene del Árabe “luban jawi” que significa “incienso de java”.
CH3
BENCENO TOLUENO
Teniendo en cuenta que la fórmula molecular del benceno es C6H6 y la del tolueno es C7H8, indican que como los alquenos y los alquinos estos son compuestos insaturados y deberían sufrir reacciones de adición sobre sus enlaces dobles, sin embargo esto
HIDROCARBUROS AROMÁTICOS
NO SUCEDENO SUCEDE
HIDROCARBUROS AROMÁTICOS
+
FeBr3
Br2
CCl4
NO HAY REACCIÓN
Br
A pesar de las reacciones que sufra el benceno su estructura A pesar de las reacciones que sufra el benceno su estructura carbonada sigue invariable. El benceno es inerte a los reactivos que carbonada sigue invariable. El benceno es inerte a los reactivos que se adicionan a alquenos y alquinosse adicionan a alquenos y alquinos
Estructura de KEKULE
En 1866, August Kekulé, basó la estructura del benceno en tres razonamientos
1. El benceno es C6H6
2. Todos los hidrógenos del benceno son equivalentes
3. Se requieren cuatro enlaces para cada carbono
HC1
HC2
CH3
CH 4
CH 5
HC
6
Estructura de KEKULÈ
Los derivados 1,2 y 1,6 del benceno deberían ser isómeros es decir compuestos químicamente diferentes
C1
HC2
CH3
CH 4
CH 5C6
C1
C2
CH3
CH 4
CH 5
HC
6
X
XX
X
Derivado 1,2-disustituido Derivado 1,6-disustituido
Estructura de KEKULÈ
Debido a que no se conocían tales casos de isomerismo en derivados del benceno y no podían separarse ninguno , Kekulé sugirió que podían existir tales isómeros pero se convierten muy rápidamente.
C
HC
CH
CH
CH
C
C
C
CH
CH
CH
HC
X
XX
X
Estructuras resonantes
Equivalente a
Como un hibrido de las dos estructuras de Kekulé, el benceno es representado por un hexágono que contiene un circulo en su interior. Este símbolo fue sugerido por primera vez por Sir Robert Robinson. Pero se prefieren las estructuras de Kekulé especialmente cuando se describen las reacciones del benceno
Sustituciones del anillo de benceno
A.
B.
C.
D.
E. F.
A. Aromáticos monosustituidos
B. Aromáticos disustituidos
C. Aromáticos polisustituidos
D. Aromáticos polinucleares
E. Aromaticos polinucleares monosustituidos
F. Aromáticos polinucleares polisustituidos
Nomenclatura de los derivados del benceno
Br
• Todos los compuestos que presentan un anillo de Todos los compuestos que presentan un anillo de benceno son aromáticos; muchos de los derivados benceno son aromáticos; muchos de los derivados del benceno se designan por la unión del nombre del benceno se designan por la unión del nombre del sustituyente como un prefijo al del sustituyente como un prefijo al bencenobenceno. .
bromobencenobromobenceno
NO2
terter-butilbenceno-butilbencenonitrobencenonitrobenceno
• Otros derivados monosustituidos poseen nombres Otros derivados monosustituidos poseen nombres comunes que son aceptados por la comunes que son aceptados por la IUPACIUPAC
Nomenclatura de los derivados del benceno
CH3 metilbenceno tolueno
CH
O
bencencarbaldehído benzaldehído
C
O
OH
ácido bencencarboxilico ácido benzóico
CH
CH2 vinilbenceno estireno
Nombre sistemático Nombre comúnNombre sistemático Nombre común
Nomenclatura de los derivados del benceno
OH bencenol fenol
OCH3
metoxibenceno anisol
NH2 bencenamina anilina
Nombre sistemático Nombre comúnNombre sistemático Nombre común
C
O
CH3
metil fenil cetona acetofenona
Nomenclatura de derivados disustituidos
• Para poder nombrar los derivados disustituidos del benceno es necesario identificar la posición respecto a los dos sustituyentes en el anillo.
• Para lo anterior se hace uso de los prefijos orto, meta y para.
21
X
y
3
1
X
y 4
1
X
y
21
X
y
3
1
X
y 4
1
X
yorto- meta- para-
XX y y YY pueden ser sustituyentes pueden ser sustituyentes iguales o diferentesiguales o diferentes
Nomenclatura de derivados disustituidos
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
Derivados disustituidos XILENO
orto-xileno meta-xileno para-xileno
Cl
F
NO2
CH3
C
CH3
Derivados disustituidos con diferentes sustituyentes
O CH3
orto-fluor-clorobencenometa-nitrotolueno
para-yodoacetofenona
Nomenclatura de derivados polisustituidos
6
54
3
21
CH3
NO2
NO2
O2N
Los prefijos orto, meta y para no son útiles en aromáticos polisustituidos ya que solo indican posiciones 1,2; 1,3 y 1,4 respectivamente; siendo insuficientes para tres o más sustituyentes en el anillo.
Para aromáticos polisustituidos es necesario entonces indicar con números las posiciones de los sustituyentes con respecto al sustituyente principal así:
2,4,6-trinitrotolueno
6
54
3
21
NH2
CH3
CH2CH3
3-etil-2-metilanilina
Benceno como sustituyente
Si el anillo de benceno es un sustituyente es nombrado como fenilo:fenilo:
OH
OH
O
2-feniletanol ácido 2-fenilacetico
bifenilo
Aromáticos polinucleares Son compuestos Son compuestos
aromáticos polinucleares, aromáticos polinucleares, sólidos resultantes de la sólidos resultantes de la destilación del alquitran destilación del alquitran de hullade hulla
Naftaleno Naftaleno Antraceno Antraceno Fenantreno Fenantreno
7
65
8
43
21
BICÍCLICO
POLICÍCLICO
7
65
8
10
9
43
21 8
76 5
109
4 32
1
Naftaleno
Antraceno Fenantreno
Reducción de Birch Una reacción orgánica reportada en 1944 por el químico
australiano Arthur Birch. En la que en principio se convierten los anillos de benceno en 1,4-ciclohexadienos, donde dos átomos de hidrógeno se unen a los extremos de la estructura del anillo.
NH3 Na LiETANOL
ter-BUTANOL H
H H
H
[Na(NH3)x]+e-
Reacción de sustitución electrofílica aromática
NITRACIÓNH+ HNO3
H2SO4
30-40 ºC
NO2
+ H2O
SULFONACIÓNH+ HOSO2OH
SO2OH
+ H2O
HALOGENACIÓN
H+ Br2
FeBr3Br
+ HBr
H+ Cl2 FeCl3
Cl
+ HCl
Reacción de sustitución electrofílica aromática
ALQUILACIÓN DE FRIEDEL-CRAFTS
H+ (CH3)3CCl AlCl3
0ºC+ HCl
ACILACIÓN DE FRIEDEL-CRAFTS
H+ CH3CH2CCl AlCl3
0ºC
CCH2CH3
+ HCl
OO
GRUPO ACILO
RC
O
Velocidad y regioselectividad en sustitución electrofílica aromática
2ª Sustitución 1. ¿Cuál es el efecto de un sustituyente en la velocidad de la
reacción de sustitución electrofílica aromática?2. ¿Cuál es el efecto de un sustituyente en la regioselectividad
de la reacción de sustitución electrofílica aromática?
El tolueno sufre una nitración 20-25 veces más rápido que el benceno. El tolueno es más reactivo ya que el CH3- activa el anillo.
De otra parte el trifluorometilbenceno sufre nitración 40.000 veces más lento que el benceno. Es menos reactivo ya que el CF3- desactiva el anillo
NITRACIÓNCH3 CF3
TOLUENO BENCENO TRIFLUOROMETILBENCENO
Velocidad y regioselectividad en sustitución electrofílica aromática
2ª Sustitución
CH3
HNO3
H2SO4+
CH3
NO2
63%
+
CH3
NO2
3%
CH3
NO2
34%
CF3
HNO3
H2SO4+
CF3
NO2
6%
+
CF3
NO2
91%
CF3
NO2
3%
Activante orientadorActivante orientadorortoorto- - parapara--
Desactivante orientadorDesactivante orientadormetameta--
Activantes y desactivantes del anillo
-NH2-NHR
-NR2
-OH
Activantes muy fuertes
Orientadores –orto –para
Activantes fuertes
-NHCR
O
-OR
Orientadores –orto –para
Activantes
-OCR
O
-R
-Ar
HC CH2
Orientadores –orto –para
Activantes y desactivantes del anillo
-C-H
O
-halógenos(F, Cl, Br, I)
DesactivantesDesactivantes Orientadores Orientadores –orto –para –orto –para
Desactivantes fuertesDesactivantes fuertes
-C-R
O
-C-OH
O
-C-OR
O
-C-Cl
O
-C N -SO3H
Orientadores Orientadores –meta –meta