Quimica

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Mag. Angelina del Carmen Coronel (Profesora Adjunta) (Profesora Adjunta) Dr. Bernardo Guzmán (Profesor Titular) Titular)

Hidrocarburos aromáticos - 2009 (Tema 8)

ARENOS Y AROMATICIDAD
Los arenos son hidrocarburos basados en el benceno como unidad estructural. Por ejemplo, son arenos el benceno, el tolueno y el naftaleno.
CH3

Benceno

Tolueno

Naftaleno

Un factorque hace que la conjugación en los arenos sea distinta de la de los polienos conjugados acíclicos es, precisamente, su naturaleza cíclica, pues esto le confiere propiedades que difieren mucho de las polienos conjugados de cadena abierta. Los arenos son conocidos también como hidrocarburos aromáticos. La palabra aromático usada en este sentido no tiene nada que ver con el olor, sino que estáreferida al nivel de estabilidad de los arenos, la cual es mucho mayor que la esperada sobre la base de su formulación como trieno conjugado. Benceno En 1825, Michael Faraday, aisló del aceite de ballena un líquido incoloro ( p.e. 80,1 ° que C) resultó ser un nuevo hidrocarburo de fórmula empírica CH y que se caracterizaba por su estabilidad e inercia química. Este compuesto se llamó benceno y, mástarde, se estableció que su fórmula era C6H6. El benceno no experimenta fácilmente las reacciones de adición típicas de sistemas insaturados, como la hidrogenación catalítica, la hidratación, la halogenación o la oxidación; por esta inercia química solía usarse como solvente en las reacciones orgánicas1.

Reacción extremadamente lenta

No reacciona
H2, Pd KMnO4, 25 ° C

H+, H2O, 25 ° C

Br2,25 ° C

No reacciona

No reacciona

1

Actualmente se evita su uso debido a sus propiedades cancerígenas.
2

Mag. C. Coronel - Dr. B. Guzmán

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Varios investigadores propusieron fórmulas incorrectas para el benceno, algunas de las cuales se muestran a continuación:

Benceno Dewar

Prismano de Landenburg

Benzvaleno

El benceno de Dewar,el prismano y el benzvaleno se sintetizaron, pero son compuestos inestables que se isomerizan a benceno en reacciones que son muy exotérmicas. Kekulé y Loschmidt propusieron como estructura para el benceno el anillo de 1,3,5-ciclohexatrieno (un anillo de seis átomos de carbono con tres dobles enlaces conjugados). Se observó que, a pesar de su inercia reaccional, el benceno reaccionaba con bromoen presencia de FeBr3 dando un único producto de sustitución, el bromobenceno; no se formaba ningún producto de adición electrofílica, característica de los compuestos insaturados. La formación de un único producto de monobromación sólo puede explicarse si la molécula tiene un eje de simetría de orden 6 (C6). La dibromación produce los isómeros 1,2-, 1,3- y 1,4dibromobenceno.
H H H H H + H Br BrFeBr3 H H H Br H + H HBr Br H H H Producto de adición: NO SE FORMA Br Br2, FeBr3 - HBr
1,2-dibromobenceno

H Br

H H

Br Br +

Br Br + Br Br

Br

1,3-dibromobenceno 1,4-dibromobenceno

Son el mismo producto

Si la molécula fuese un ciclohexatrieno como se propuso, con enlaces simples y dobles alternados, debería obtenerse 2 compuestos isómeros, 1,2- y 1,6-dibromobenceno.

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Br Br Br Br

Ante este dilema, Kekulé sugirió que el benceno debía ser considerado como dos isómeros de ciclohexatrieno en rápido equilibrio (él empleaba la palabra “oscilación”).

Actualmente se sabe que esa idea no es correcta como se verá más adelante. Características estructurales del benceno En el benceno todoslos átomos de carbono tienen hibridación sp2 y cada uno de ellos está enlazado a otros tres átomos (2 carbonos y 1 hidrógeno). Queda sobre cada carbono un orbital p sin hibridar; cada uno de estos orbitales p se superpone de igual manera con sus dos vecinos generando un sistema π continuo que abarca a todos los carbonos de anillo. Los electrones deslocalizados forman una nube electrónica π por...