Reacciones del benceno
Páginas: 6 (1328 palabras)
Publicado: 6 de octubre de 2010
Química Orgánica
Paula Yurkanis Bruice
Capítulos 14 y 15
Reacciones de SEA en el benceno
Criterio para aromaticidad
1. Un compuesto debe tener una nube cíclica ininterrumpida de electrones π por arriba y abajo del plano de la molécula
2. La nube π debe contener un número impar de pares de electrones π
Regla de Hückel
Un compuesto aromático es cíclico, plano y su nubeininterrumpida de electrones π debe contener (4n + 2) electrones π, donde n es un número entero
1
Los hidrocarburos monocíclicos con enlaces sencillos y dobles alternados se llaman anulenos
El ciclobutadieno y el ciclooctatetraeno no son aromáticos porque tienen un número par de pares de electrones π Por lo tanto, el ciclooctatetraeno no es plano
Estos compuestos son aromáticos
Loscompuestos aromáticos tales como el benceno experimentan reacciones de sustitución electrofílica aromática
2
Recordar
El benceno es un nucleófilo que reacciona con electrófilos.
Una sustitución electrofílica da un producto aromático el cual es significativamente más estable que el producto de una reacción de adición
Hay 5 reacciones de sustitución electrofílica aromática comúnes
1.Halogenación 2. Nitración 3. Sulfonación 4. Acilación de Friedel-Crafts 5. Alquilación de Friedel-Crafts
3
Mecanismo general para la sustitución electrofílica aromática del benceno
Halogenación del benceno
Los ácidos de Lewis debilitan el enlace Br-Br (o Cl-Cl), lo cual hace al halógeno mejor electrófilo
4
Mecanismo para la bromación
El catalizador se regenera
5
Nitracióndel benceno
Sulfonación del benceno
6
Los ácidos sulfónicos son ácidos fuertes
La sulfonación es reversible
Reacciones de acilación de Friedel–Crafts
El electrófilo es un ion acilio
7
Mecanismo para la acilación de Friedel-Crafts
Alquilación de Friedel-Crafts del benceno
8
Mecanismo para la alquilación de Friedel-Crafts
El carbocatión se reordenará a laespecie más estable
Sin embargo, un 100% del 2-metil-2-fenilbutano es obtenido si se usa un haluro de alquilo voluminoso
9
No es posible obtener un buen rendimiento de alquilbencenos con grupos de cadenas lineales vía la alquilación de Friedel–Crafts debido a que hay un reordenamiento del carbocatión
Sin embargo los iones acilio no se reordenan
10
Metodologías usadas para el pasode reducción
Se necesita considerar una alternativa si hay otro grupo funcional presente en el compuesto
11
Modificación química de benceno sustituidos
Reacciones de los sustituyentes alquilo
El haluro resultante experimenta una reacción de sustitución nucleofílica
12
Recordar que los grupos halo-sustituidos también experimentan reacciones E2 y E1
Sustituyentes con enlacesdobles y triples experimentan la hidrogenación catalítica
13
La oxidación de grupos alquilo unidos al anillo de benceno
siempre y cuando haya un hidrógeno unido al carbono bencílico
Los mismos reactivos que oxidan a los sustituyentes alquilo oxidan a los alcoholes bencílicos
Pero se pueden obtener aldehídos o cetonas si se usa un agente oxidante moderado
14
Reducción de unsustituyente nitro
15
Ejemplos de bencenos sustituidos
Nomenclatura de bencenos sustituidos
En bencenos disustituidos, las posiciones relativas de los dos sustituyentes se indican con números o con prefijos Los sustituyentes se listan en orden alfabético
Los bencenos sustituidos experimentan las 5 reacciones de SEA
16
El paso lento de una reacción de sustitución electrofílicaaromática es la formación del catión intermediario Los grupos que donan densidad electrónica son sustituyentes activantes Los grupos que retiran densidad electrónica son sustituyentes desactivantes
Donación y atracción de densidad electrónica por resonancia
Sustituyentes tales como NH2, OH, OR y Cl donan densidad electrónica por resonancia; pero también retiran densidad electrónica por efecto...
Paula Yurkanis Bruice
Capítulos 14 y 15
Reacciones de SEA en el benceno
Criterio para aromaticidad
1. Un compuesto debe tener una nube cíclica ininterrumpida de electrones π por arriba y abajo del plano de la molécula
2. La nube π debe contener un número impar de pares de electrones π
Regla de Hückel
Un compuesto aromático es cíclico, plano y su nubeininterrumpida de electrones π debe contener (4n + 2) electrones π, donde n es un número entero
1
Los hidrocarburos monocíclicos con enlaces sencillos y dobles alternados se llaman anulenos
El ciclobutadieno y el ciclooctatetraeno no son aromáticos porque tienen un número par de pares de electrones π Por lo tanto, el ciclooctatetraeno no es plano
Estos compuestos son aromáticos
Loscompuestos aromáticos tales como el benceno experimentan reacciones de sustitución electrofílica aromática
2
Recordar
El benceno es un nucleófilo que reacciona con electrófilos.
Una sustitución electrofílica da un producto aromático el cual es significativamente más estable que el producto de una reacción de adición
Hay 5 reacciones de sustitución electrofílica aromática comúnes
1.Halogenación 2. Nitración 3. Sulfonación 4. Acilación de Friedel-Crafts 5. Alquilación de Friedel-Crafts
3
Mecanismo general para la sustitución electrofílica aromática del benceno
Halogenación del benceno
Los ácidos de Lewis debilitan el enlace Br-Br (o Cl-Cl), lo cual hace al halógeno mejor electrófilo
4
Mecanismo para la bromación
El catalizador se regenera
5
Nitracióndel benceno
Sulfonación del benceno
6
Los ácidos sulfónicos son ácidos fuertes
La sulfonación es reversible
Reacciones de acilación de Friedel–Crafts
El electrófilo es un ion acilio
7
Mecanismo para la acilación de Friedel-Crafts
Alquilación de Friedel-Crafts del benceno
8
Mecanismo para la alquilación de Friedel-Crafts
El carbocatión se reordenará a laespecie más estable
Sin embargo, un 100% del 2-metil-2-fenilbutano es obtenido si se usa un haluro de alquilo voluminoso
9
No es posible obtener un buen rendimiento de alquilbencenos con grupos de cadenas lineales vía la alquilación de Friedel–Crafts debido a que hay un reordenamiento del carbocatión
Sin embargo los iones acilio no se reordenan
10
Metodologías usadas para el pasode reducción
Se necesita considerar una alternativa si hay otro grupo funcional presente en el compuesto
11
Modificación química de benceno sustituidos
Reacciones de los sustituyentes alquilo
El haluro resultante experimenta una reacción de sustitución nucleofílica
12
Recordar que los grupos halo-sustituidos también experimentan reacciones E2 y E1
Sustituyentes con enlacesdobles y triples experimentan la hidrogenación catalítica
13
La oxidación de grupos alquilo unidos al anillo de benceno
siempre y cuando haya un hidrógeno unido al carbono bencílico
Los mismos reactivos que oxidan a los sustituyentes alquilo oxidan a los alcoholes bencílicos
Pero se pueden obtener aldehídos o cetonas si se usa un agente oxidante moderado
14
Reducción de unsustituyente nitro
15
Ejemplos de bencenos sustituidos
Nomenclatura de bencenos sustituidos
En bencenos disustituidos, las posiciones relativas de los dos sustituyentes se indican con números o con prefijos Los sustituyentes se listan en orden alfabético
Los bencenos sustituidos experimentan las 5 reacciones de SEA
16
El paso lento de una reacción de sustitución electrofílicaaromática es la formación del catión intermediario Los grupos que donan densidad electrónica son sustituyentes activantes Los grupos que retiran densidad electrónica son sustituyentes desactivantes
Donación y atracción de densidad electrónica por resonancia
Sustituyentes tales como NH2, OH, OR y Cl donan densidad electrónica por resonancia; pero también retiran densidad electrónica por efecto...
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