ARENOS Y AROMATICIDAD

Aromaticidad Es una propiedad de hidrocarburos cíclicos conjugados en la que

los electrones de los enlaces dobles, libres de poder circular alrededor de un enlace a otro, sea enlace doble o simple, confieren a la molécula una estabilidad mayor que la conferida si dichos electrones permanecieran fijos en el enlace doble.

Al representar la molécula se dibujan los enlaces dobles en una configuración y, entre flechas, las demás configuraciones como oportunidades adicionales tengan los electrones de los enlaces dobles de formar otros enlaces alrededor del anillo aromático.

La molécula de benceno, por ejemplo, tiene varios estados de resonancia, dos de los cuales son:

Estos corresponden a los enlaces dobles alternándose con los enlaces simples.

Compuestos aromáticos

Son un grupo amplio de compuestos que contienen anillos cerrados de átomos de carbono. Los compuestos aromáticos presentan gran estabilidad por tener la estructura resonante asignada al benceno.

Algunos anillos aromáticos pueden contener también un átomo de oxígeno o de nitrógeno. Originalmente el término estaba restringido a un producto del alquitrán mineral, el benceno, y a sus derivados, pero en la actualidad incluye casi la mitad de todos los compuestos orgánicos; el resto son los llamados compuestos alifáticos.

Entre los compuestos aromáticos importantes se encuentran:

• Las hormonas • Las vitaminas, excepto la vitamina C; • prácticamente todos los condimentos• perfumes y tintes orgánicos, tanto sintéticos como

naturales • los alcaloides que no son alicíclicos• y sustancias como el trinitrotolueno (TNT) y los gases

lacrimógenos.

VITAMINA E

TIAMINA O VITAMINA B1

NICOTINA

FENILAMINA O ANILINA

CARACTERISTICAS DEL BENCENO Fue descubierto en 1825 por el científico inglés Michael Faraday, pero

hasta 1842 en que se descubrió la existencia del benceno en el alquitrán de hulla, no pudo disponerse de él en grandes cantidades. En la actualidad se obtienen del petróleo grandes cantidades de benceno, ya sea extrayéndolo directamente de ciertos tipos de petróleo en crudo o por tratamiento químico del mismo (reforming y ciclación).

La estructura de la molécula de benceno es de gran importancia en química orgánica. El primero en formular la teoría de la estructura de anillo de resonancia descrita anteriormente fue el químico alemán August Kekulé von Stradonitz, en 1865. Por diversos motivos, los científicos del siglo XX tuvieron dificultades para asimilar esta idea, y desarrollaron en su lugar una descripción molecular orbital de los electrones orbitando por toda la molécula en vez de por los átomos de carbono. En la década de 1980, tras nuevos estudios, se ha vuelto a la descripción de Kekulé, aunque con los electrones en órbitas deformadas alrededor de sus átomos concretos.

Es un líquido incoloro de olor característico y sabor a quemado, de fórmula C6H6. La molécula de benceno consiste en un anillo cerrado de seis átomos de carbono. Cada átomo de carbono está a su vez unido a un átomo de hidrógeno.

Aunque insoluble en agua, es miscible en cualquier proporción con disolventes orgánicos. El benceno es un disolvente eficaz para ciertos elementos como el azufre, el fósforo y el yodo, también para gomas, ceras, grasas y resinas, y para los productos orgánicos más simples. Es uno de los disolventes más empleados en los laboratorios de química orgánica. El benceno tiene un punto de fusión de 5,5 °C, un punto de ebullición de 80,1 °C, y una densidad relativa de 0,88 a 20 °C.

Son conocidos sus efectos cancerígenos, y puede resultar venenoso si se

inhala en grandes cantidades. Sus vapores son explosivos, y el líquido es violentamente inflamable. A partir del benceno se obtienen numerosos compuestos, como el nitrobenceno. También es empleado en la producción de medicinas y de otros derivados importantes como la anilina y el fenol. El benceno y sus derivados se encuentran incluidos en el grupo químico conocido como compuestos aromáticos.

DERIVADOS Tolueno: hidrocarburo incoloro,

presente en el alquitrán de hulla, con una densidad relativa de 0,86 y un punto de ebullición de 110,6° C. También se conoce como toluol o metilbenceno. Su fórmula es:

Antiguamente se preparaba por destilación destructiva del bálsamo de Tolú, de ahí su nombre. Importantes cantidades de tolueno industrial se obtienen en las refinerías de petróleo por alquilación de benceno. Se utiliza como disolvente y en la elaboración de compuestos sintéticos, como el trinitrotolueno. La inhalación prolongada de vapor de tolueno resulta peligrosa.

• Naftaleno: hidrocarburo blanco cristalino, que produce el característico olor de las bolas de naftalina. Su estructura se compone de dos anillos de benceno con un lado común:

Es un derivado del alquitrán de hulla, y se emplea en la producción de plásticos, tintes, disolventes y otros productos químicos. También se usa como antiséptico e insecticida. Puede llegar a ser venenoso si se absorbe en cantidades considerables.

Antraceno: (del griego anthrax, ‘carbón’), denominación de un hidrocarburo aromático formado por tres anillos bencénicos unidos linealmente. Presenta la fórmula empírica C14H10 y tiene una masa molecular de 178,2 gramos por mol. Su fórmula estructural es la siguiente:

Este hidrocarburo es un sólido incoloro y cristalino, que en estado puro funde a 217 ºC y hierve a 340 ºC. Es insoluble en agua, mientras que se disuelve bien en benceno caliente. En estado muy puro, el compuesto presenta una fluorescencia azulada. El antraceno está presente aproximadamente en un 2% en el alquitrán de hulla, del que puede obtenerse por destilación.

Nitrobenceno: líquido oleoso, incoloro o amarillo, de olor fuerte a almendras amargas, y de fórmula C6H5NO2. Es un derivado del benceno en el que un grupo nitro (NO2) ha sustituido a un hidrógeno:

Tiene un punto de ebullición de 209 °C y una densidad relativa de 1,2. Es tóxico, insoluble en agua y muy buen disolvente de compuestos orgánicos. Se obtiene por tratamiento en frío del benceno con una mezcla de ácido sulfúrico y ácido nítrico concentrados. Se utiliza como producto intermedio en la obtención de anilina y en otras síntesis de colorantes. También se emplea en el refino de aceites lubricantes.

Reacciones Las reacciones típicas del benceno son las de sustitución. Los

agentes de sustitución utilizados con más frecuencia son:• Cloro • Bromo • Ácido nítrico • Ácido sulfúrico concentrado y caliente

Halogenación El cloro y el bromo dan derivados por sustitución de uno o

más hidrógenos del benceno, que reciben el nombre de haluros de arilo.

C6H6 + Cl2 → C6H5Cl (Clorobenceno) + HCl

C6H6 + Br2 → C6H5Br (Bromobenceno) + HBr

Sulfonación Cuando los hidrocarburos bencénicos se tratan con ácido

sulfúrico fumante, que es una mezcla de ácido sulfúrico (H2SO4) y anhídrido sulfúrico (SO3), se forman compuestos característicos que reciben el nombre de ácidos sulfónicos.

C6H6 + HOSO3H (SO3) → C6H5SO3H (Ácido bencenosulfónico) + H2O

Nitración El ácido nítrico fumante o una mezcla de ácidos nítrico y

sulfúrico, denominada mezcla sulfonítrica, (una parte de ácido nítrico y tres de sulfúrico), produce derivados nitrados, por sustitución.

C6H6 + HONO2 (H2SO4) → C6H5NO2 (Nitrobenceno) + H2O

Combustión El benceno es inflamable, propiedad característica de la

mayoría de los compuestos aromáticos y que se debe a su alto contenido en carbono.

C6H6 +15/2O2 → 6CO2 + 3H2O

Alquilación El benceno reacciona con los haluros de alquilo, en presencia

de cloruro de aluminio anhidro (AlCl3) como catalizador, formando homólogos.

C6H6 + CH3Cl → C6H5CH3 (tolueno) + HCl