7/28/2019 Guia Lab. Qca Organica n 3

http://slidepdf.com/reader/full/guia-lab-qca-organica-n-3 1/3

 

LABORATORIO DE QUIMICA ORGANICA ICQ-408

GUIA Nº3

Prof. Emilio Hormazábal

III. HIDROCARBUROS AROMATICOS.

1. OBJETIVOS.

1.1. Evaluar la inercia química de los compuestos aromáticos en reacciones adición, medianteensayos con reactivos clásicos.

1.2. Aplicar en forma práctica, reacciones características de los hidrocarburos aromáticos.

2. INTRODUCCIONLos compuestos aromáticos o arenos presentan la característica de poseer electrones ∏

conjugados en una estructura cíclica. La aromaticidad requiere que el sistema anular sea

 plano y que el número de electrones ∏ cumpla con la ecuación de Hückel.El benceno es el más representativo de los hidrocarburos aromáticos y fue descubierto por 

Michael Faraday en 1825, durante algunos experimentos con gas de iluminación.

Los hidrocarburos aromáticos son por lo general muy tóxicos y en algunos casos poseen propiedades carcinogénicas, como es el caso del 1,2-benzopireno, hidrocarburo aromático

 policíclico que se encuentra en el humo del cigarrillo y en los gases de escape de

automóviles.

Una propiedad química característica de los compuestos aromáticos, es su inercia en

reacciones de adición, a pesar de ser compuestos insaturados. Esta falta de reactividad se

debe a que dichas reacciones implicarían la pérdida de aromaticidad con la consecuentedesestabilización. Así ensayos característicos, para instauraciones en hidrocarburos

alifáticos, tales como el bromo y el KMnO4 alcalino no afectan el anillo aromático.

Es fácil comprender entonces que las reacciones más importantes de los compuestosaromáticos sean sustituciones y que, debido a la alta densidad electrónica del anillo, estén

muy favorecidas las sustituciones electrofílicas.

 

+

E

+ H+

E+

Sustrato electrófilo producto de sustituciónaromático

Las sustituciones electrofílicas aromáticas más importantes son las reacciones dehalogenación, nitración, sulfonación, alquilación y acilación.

UNIVERSIDAD DE LA FRONTERA

7/28/2019 Guia Lab. Qca Organica n 3

http://slidepdf.com/reader/full/guia-lab-qca-organica-n-3 2/3

El mecanismo de estas reacciones de sustitución consiste en una primera etapa, que es laetapa lenta, en que el electrófilo ataca al anillo generándose un carbocatión deslocalizado.

La segunda etapa del mecanismo, etapa rápida, implica la eliminación del átomo de

hidrógeno a sustituir, bajo forma de protón, para restablecer la aromaticidad del anillo. Lasalida del protón está favorecida por la presencia de una base (B -)

Las reacciones de sustitución electrofílica son catalizadas por ácidos de Lewis que participan en la formación del electrófilo y aportan la base que actúa en la etapa rápida.

Como ejemplo se ilustra el mecanismo de la nitración del benceno. La reacción se efectúa

con mezcla nitratote que consiste en una mezcla de HNO 3 y H2SO4; el HNO3 aporta elelectrófilo y el H2SO4 es el catalizador. Otros catalizadores son, Fe o FeCl3  para la

halogenación, H2SO4 para la sulfonación y AlCl3 para la alquilación y acilación.

3. PARTE EXPERIMENTAL.

3.1 Materiales y ReactivosMateriales: Tubos de ensayos, gradillas, piscetas, pipetas, vasos pp de 250 mL y 400 mL,

 probetas de 50 mL, espátulas, mecheros, trípodes, rejillas.

Reactivos: Benceno, fierro en polvo, H2SO4, HNO3, KMnO4 NaOH, NaCl, agua de bromo, bromo, NaHCO3

3.2 Experiencias .3.2.1 Inercia química del benceno frente a reacciones típicas de hidrocarburos alifáticos insaturados .

a) En un tubo de ensayos coloque 5 gotas de benceno y agregue 1 mL de agua de bromo.

Agite y observe si hay reacción.

 b) En un tubo de ensayos coloque 1 mL de solución KMnO4 y agregue 5 gotas de benceno.Agite y observe si hay reacción.

3.2.2 Reacciones de sustitución electrofílica aromática.

a) Obtención de bromobenceno .

En un tubo de ensayos coloque 5 gotas de benceno y agregue una punta de espátula defierro en polvo. Adicione 3 gotas de bromo y caliente suavemente. Observe los cambios

que se producen. Formule la reacción con su correspondiente mecanismo.

 b) Obtención de nitrobenceno .En un tubo de ensayos se prepara una mezcla de 1 mL de HNO 3 conc. con 1 mL de H2SO4

conc. Esta mezcla se agrega gota a gota a otro tubo que contiene 1 mL de benceno. La

adición debe hacerse lentamente para evitar que la temperatura suba bruscamente. En talcaso el tubo deberá enfriarse con agua, antes de continuar la adición. Una vez completada

la adición de la mezcla nitrante, se agita el tubo de reacción y luego se enfría. Se forma una

capa superior de nitrobenceno de olor característico. Formule la reacción con sucorrespondiente mecanismo.

7/28/2019 Guia Lab. Qca Organica n 3

http://slidepdf.com/reader/full/guia-lab-qca-organica-n-3 3/3

4. CUESTIONARIO

a) ¿Por qué el hidrocarburo ciclooctatetraeno no es aromático?

 b) ¿Por qué los hidrocarburos aromáticos, a pesar de ser insaturados, no presentan reacciones

de adición en el anillo?

c) ¿Por qué los ataques electrofílicos están favorecidos en los sustratos aromáticos?d) Indique con ecuaciones cómo se genera el electrófilo en cada una de las siguientes

reacciones de sustitución electrofílica aromática.

i) Halogenación iv) Alquilación

ii) Nitración v) Acilación

iii) Sulfonación

e) ¿Qué funciones cumple el catalizador ácido de Lewis en las reacciones de sustitución

electrofílicas aromáticas.

f) Averigue en la literatura qué tipos de sustratos aromáticos no requieren catalizador en

reacciones de sustitución electrofílica aromática.

g) Cuando sea procedente, complete las siguientes reacciones:

i) Benceno + H2SO4 / HNO3

ii) Benceno + Br  2 / CCl4

iii) Benceno + Br 2 / Fe, polvo

iv) Benceno + CH3Br AlCl3

v) Benceno + CH3-COCl AlCl3

vi) Benceno + KMnO4 , OH-