Bencenos

CAPÍTULO 11

Benceno y aromaticídad

11 .1

Benceno

A un amplio grupo de compuestos aislados durante el siglo xix se les dio el nombre general de «aromáticos», debido a que muchos de ellos tenían olores agradables . Se observó que el compuesto fundamental de esta serie era el hidrocarburo, C6H 6 , al que se llamó benceno . Los primeros experimentos revelaron la propiedad máscaracterística del benceno : aunque la fórmula molecular indicaba un grado de insaturación elevado, el compuesto no presentaba la reactividad típica de los hidrocarburos insaturados . El benceno sufre relativamente pocas reacciones, y éstas proceden lentamente y requieren, con frecuencia, calor y catálisis . Esto es contrario a lo que ocurre con los alquenos ordinarios que reaccionan rápidamente, y confrecuencia casi instantáneamente, con muchos reactivos . La relación entre la estructura de una molécula orgánica y su olor permanece oscura, pero el significado original de la expresión se ha abandonado con el tiempo, y el término compuestos aromáticos ha venido a designar los compuestos insaturados que presentan poca reactividad . Hoy se dice que un compuesto es aromático cuando tiene propiedadesanálogas al benceno . El problema estructural del benceno interesó a los químicos desde que se descubrió, en 1825, hasta que se determinó finalmente la estructura en 1931 . Se propusieron gran número de posibilidades, incluyendo una que era sustancialmente
H

I
H, C ,C \C ~H CH3 CH,

II

1
CH, CH,

HVC~C'C"1 H 1 H I

II

III

333



334

Benceno y aromaticidad

correcta .El ataque de este problema por los químicos antiguos fue en extremo ingenioso y se discutirá en la sección 15 .1 . Por ahora sólo diremos que cuanto se aproximaba a la estructura correcta lo propuso Kekulé en 1865 . Kekulé escribió la estructura indicada en 1 . Quedaban dos puntos que no se explicaban adecuadamente mediante esta estructura . Primero, no existía ninguna razón inmediata queexplicara por qué este compuesto no presenta la reactividad de los demás alquenos . Segundo, se observó que un benceno 1,2-disustituido, tal como el 1,2-dimetilbenceno, no presentaba más que un isómero en lugar de dos (II y III) que parecía exigir la fórmula 1 . Por consiguiente, Kekulé sugirió que los dobles enlaces no estaban fijos sino que se movían alrededor del anillo : esto explicaría por qué loscompuestos 1,2-disustituidos constituían un solo isómero . Los químicos antiguos se vieron obligados a concluir que, por alguna razón que no podían entender en aquel tiempo, tal movimiento de los dobles enlaces alrededor del anillo conducía a una ausencia de reactividad química . Con el desarrollo de la teoría cuántica, resultó al fin comprensible la estructura del benceno . Hoy escribimos lasdos formas de Kekulé separadas por una flecha con dos puntas para indicar que ninguna estructura por separado representa adecuadamente la molécula, sino que debe representarse por ambas a la vez . A este hecho se le llama resonancia y ha sido tratado con cierto detalle en la sección 7 .12 . Cuando se consideran los orbitales atómicos que forman el sistema del benceno,

lo

O O

O 4 4 O O Ocomo haremos con más detalles en las páginas siguientes, resulta evidente que la relación entre cada par de átomos contiguos es la misma, tal como resultaría de la superposición de dos fórmulas de Kekulé . Otra manera de verlo consiste en imaginar que en lugar de haber un doble enlace entre un par de carbonos y un enlace sencillo entre otro par, existe un enlace y medio entre cada par . Con estaidea, los anillos del benceno se representan con frecuencia incluyendo líneas o círculos de puntos en la forma que indicamos a continuación .

o



Benceno

335

El estudiante no debe adquirir la impresión de que el híbrido de resonancia del benceno tiene unas veces una forma de Kekulé y otras veces la otra . El rinoceronte proporciona un simil apropiado . El rinoceronte puede...