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