compuestos aromáticos · lectura recomendada •wade, l. química orgánica. capítulo 16....
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Compuestos Aromáticos Luis Eduardo Hernández
Lectura Recomendada
• Wade, L. Química Orgánica. Capítulo 16.
• Propiedades de los Hidrocarburos Aromáticos.
• Heterociclos aromáticos. McMurry. Capítulo 15.
El Benceno
2
3
1
4
6
5
2
3
1
4
6
5
2
3
1
4
6
5
CH21 2
3
CH24
Butadieno Ciclohexatrieno
El Benceno
• Claves: • Todos los carbonos son sp2
• Ángulos de 120° entre todos sus átomos
• Comportamiento ondulatorio de los electrones
• Fase de orbitales moleculares π
El Benceno
Conjugación de orbitales π
Estabilidad del Benceno
Br2
CCl4
Br
Br
2 mol Br2
CCl4
Br
Br
Br
Br
3 mol Br2
CCl4
No hay reacción
Baja reactividad = estabilidad. Las reacciones con anillos de benceno y afines necesitan condiciones más drásticas. ¿Qué hace al benceno tan ESTABLE?
Aromaticidad H2
Catalizador
Aromaticidad • Estructura cíclica
• Orbital p sin hibridar
• Traslape de orbitales p, estructura plana
• Deslocalización de electrones
• Energía electrónica disminuye
• Cumplir la regla de Hückel “Si número de electrones π en el sistema es 4N + 2, el sistema es aromático. Si es 4N, el sistema es antiaromático” N = 0,1,2…
Compuestos Aromáticos
Plano, e- en orbitales p conjugados, regla Hückel = Son aromáticos
O
Benceno Furano
C H-
Ión ciclopentadienilo
O
Ciclopropenona
N NH
Piridina Pirrol
NH
N
Imidazol
N
NN
NH
Purina
Heterociclos Aromáticos
N
Piridina
pKa = 5.2N+
HpKb= 8.8
Piridinio
Piridina
Par de electrones libres en orbital sp2 perpendicular a la nube de electrones π. Es una base medianamente débil, NO nucleofílica.
Heterociclos Aromáticos Pirrol
Base muy débil porque los pares de electrones no están disponibles.
NH
Pirrol
N+
H
HPar de e- libre DENTRO del
anillo para completar el sistema aromático
Base muy débil pKb = 13.6 Pirrolidonio. Ácido. pK
a= 0.4
N+H
H
H
Heterociclos Aromáticos
NN
Pirimidina
Pares de electrones libres en
orbital sp2, NO son parte del
sistema aromático. Básicos
Imidazol
N
NH
Par de e- básico ubicados en sp2
Par de e- NO básico ubicados
en orbital p dentro del sistema
aromático
NNH
3O+
H2O
N+
NH
NNH H
3O+
H2O
H N+ NH
Pirimidina e Imidazol
Heterociclos Aromáticos
N
N
N
N
O
OCH3
CH3
CH3
Cafeína
N
N
N
NH
O
O
CH3
CH3
Teofilina Teobromina
N
NH
N
N
O
O
CH3
CH3
Indique cuantos e- π tienen las estructuras dibujadas. ¿Son aromáticos, no aromáticos o antiaromáticos?
Pregunta Examen
N
NH
O
NH2
Citosina
NH
NH
O
O
CH3
Timina
NH
NH
O
O
Uracilo
Las estructuras que se muestran son parte de las bases fundamentales de los ácidos nucléicos ADN y ARN, muestre que son aromáticos y dibuje estructuras de resonancia para cada una de ellas.
Pregunta Examen
N
N
NH
N
Purina
La purina tiene 4 nitrógenos. Indique cuál es el N más básico de los 4 y explique el por qué.
O S
vrs
El azufre es un átomo menos electronegativo que el oxígeno, más grande, más polarizable, más nucleofílico. Entre el furano y el tiofeno, cual podríamos esperar que tenga una mayor energía de resonancia.
Nomenclatura de Derivados de Benceno Con Cadenas de Carbonos
CH3CH2
CH3
CH3
CH
Tolueno Estireno Xileno Fenilacetileno
Con Heteroátomos
OH NH2 SH N+
O
O-
Fenol Anilina Tiofenol Nitrobenceno
OCH3
Anisol
F
Fluorobenceno Ácido bencensulfónico
S
OO
OHCl
Clorobenceno
Nomenclatura de Derivados de Benceno Con Otros Grupos Funcionales
O
H
O
CH3
O
OH
O
Benzaldehído Acetofenona Ácido Benzóico Difenilcetona
Con Dos Sustituyentes
X
Y
X
Y
X
Y
Se debe indicar la posición en la cual se encuentran ambos sustituyentes
orto -o meta -m para -p
Nomenclatura Derivados de Benceno
OH
CH3
OH
Cl
NH2
CH3
OH
OH
CH3
CH3
o-metilfenol o-cresol
o-clorofenol o-hidroxiclorobenceno
o-metilanilina o-aminotolueno
o-hidroxifenol o-xileno o-metiltolueno
Cl
Cl
CH3
OH
Cl
CO3H
NH2
CH2
m-diclorobenceno m-metilfenol m-hidroxitolueno
ácido m-cloroperbenzóico
m-aminoestireno
Nomenclatura Derivados de Benceno
S
O
O
OHOH O
CH3
NH
OHO
Ácido p-toluensulfónico p-hidroxitolueno p-metilanisol p-xileno
p-acetaminofenol para-acetaminofenol
paracetamol acetaminofen
S
O
O
ONa
H3C(H2C)11
p-dodecilbencensulfonato de sodio (un detergente)
Nomenclatura Derivados de Benceno
p-fenilbenceno
O
OH
O
OH
Ácido o-ftálico Ácido ftálico
O
OH
O
OH
Ácido m-ftálico Ácido isoftálico
O
OH
OH
O
Ácido p-ftálico Ácido terftálico
A un anillo de benceno como sustituyente se le llama FENILO. A la familia de derivados del benceno se les llama ARILOS.
2-fenilbutano
NR2
R1
Arilaminas
X
Halogenuros de Arilo
Propiedades Físicas
• Anillos aromáticos son más planos, más rígidos por lo que tienen mejor empaquetamiento = puntos de fusión más altos.
• Insolubles en agua, hidrocarburos.
• Halogenuros de fenilo: más densos que el agua.
Espectroscopía IR
Indica la sustitución del anillo
C = C
Luis Eduardo Hernández Parés
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