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8. SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA

Objetivos
1. Llevar a cabo una sustitución electrofílica aromática
2. Justificar la diferencia de reactividad de los compuestos aromáticos según los grupos
presentes en su anillo.
3. Calcular el porcentaje de rendimiento de la reacción involucrada.

Introducción
El anillo aromático es extremadamente estable, y requiere para reaccionar de agentesmuy reactivos. Con
sus electrones pi (π) deslocalizados, se comporta como un nucleófilo o base de Lewis y por lo tanto
puede ser atacado por especies deficientes de electrones, esto es, electrófilos. Por otra parte, la reacción
de un benceno con un electrófilo, se lleva a cabo de la siguiente manera: “el electrófilo atacante forma un
nuevo enlace antes de que se rompa en anterior”, y la energíadisponible cuando se forma éste, se utiliza
en la ruptura del anterior. Es posible sin embargo, anticipar que el ataque a un sistema aromático por
+

parte de un electrófilo, E , pasará por un intermediario en el que tanto, las especies, atacante como en
grupo a sustituir, están unidos al anillo.
Este intermediario conduce al producto deseado o regresa al reactivo inicial. ¿Cómo? A su vez,se puede
decir que el benceno es el prototipo de todos los compuestos aromáticos y que, ha desempeñado un
papel único e importante, ya que una vez conocida la naturaleza fisicoquímica del anillo bencénico, pudo
interpretarse con mayor facilidad, el comportamiento de otros compuestos aromáticos.
AROMATICIDAD
De todos los criterios de aromaticidad sugeridos, dos parecen ser lo más útiles. Elprimero es, la energía
de resonancia. Magnitud que puede ser obtenida a partir de los valores de los calores de combustión o
hidrogenación, y no dice cuanto más estable es un compuesto con respecto a un valor teórico basado en
aproximaciones. Por ejemplo, el calor de combustión calculado para el benceno es de 824.1 kcal/mol,
mientras que el valor experimental es tan solo de 789.1 kcal; ladiferencia entre ambos valores (35
kcal/mol) es lo que se conoce como ENERGÍA DE RESONANCIA.
Un segundo criterio relacionado con la aromaticidad de un compuesto, es su tendencia a sufrir reacciones
de sustitución electrofílica.

La imposibilidad que tienen los compuestos aromáticos para llevar a cabo reacciones de adición es, al
igual que sus energía de resonancia, un resultado de la estabilidadextraordinaria que se asocia con los
sistemas electrónicos conjugados y cíclicos.

CATALIZADORES PARA LA SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA
En casi todas las sustituciones electrofílicas aromáticas (S.E.A.), se requiere de la presencia de un
catalizador. Este es, un ácido de Lewis y su función es la de generar los electrófilos fuertes.
Un ejemplo, es la reacción entre un cloruro de alquilo (RCl) y eltricloruro de alumino (AlCl 3) para dar un
-

+

anión complejo AlCl4 y un ion carbonio R ; electrófilo muy fuerte.
El ion carbonio, una vez formado, puede atacar al anillo aromático: proceso conocido como alquilación

Ar-H

+

R+

–>

Ar-R

+

H+

Similarmente, la acilación de un anillo aromático, requiere de la presencia de cloruro de aluminio como
catalizador
+

El ionacilio (RCO ), una vez formado, es capaz de atacar al anillo aromático para formar una cetona.
Por otra parte, la sulfonación del benceno se lleva a cabo usualmente con ácido sulfúrico fumante, el que
+

consiste de una disolución de SO3 en H2SO4. En la sulfonación, ele electrófilo activo es el ion SO 3H que
se forma de la siguiente manera:

2 H2SO4 –> H2O + HSO4- + HSO3+
+

+

Lanitración del benceno, la sustitución del H por el NO2 , requiere usualmente la adición de un
catalizador para la producción del ion nitronio. Esto se logra con la presencia de ácido sulfúrico.

HNO3 + H2SO4 –> H2O + HSO4- + NO2+
Por otro lado, es interesante hacer notar que en la bromación del ciclohexeno (un alqueno), la adición del
bromo no requiere de catalizador alguno.
Sin embargo, para...