Hidrocarburos aromaticos[1]

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Un compuesto hidrocarburo aromático es compuestos cíclicos y poli cíclicos altamente insaturados, con comportamiento diferente a los alquenos normales. El benceno, C6H6, es el representante más sencillo de esta familia, se compone de seis átomos de carbono y seis hidrógenos distribuidos en un hexágono regular, compuesto orgánico cíclico conjugado que cumple la Regla de Hückel, es decir, que tienen un total de 4n+2 electrones pi en el anillo. Para que se dé la aromaticidad, deben cumplirse ciertas premisas, por ejemplo que los dobles enlaces resonantes de la molécula estén conjugados y que se den al menos dos formas resonantes equivalentes.

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Hidrocarburos aromaticos[1]

  1. 1. HIDROCARBUROS AROMATICOS Mg. Q.F. LUIS MIGUEL FELIX VELIZ lumifeve@gmail.com 1
  2. 2. Descubierto por Faraday(1825) en el gas de alumbrado 1845: Hofmann lo aisla del alquitrán de hulla. En 1857 August Kekulé asentó las bases BENCENO: de la estructura orgánica diciendo que elrepresentante de carbono era tetravalente y explicando los los compuestos ordenes de enlace y la capacidad que aromáticos, presenta el carbono de autoensamblarse. Aparecieron un montón de estructuras posibles para el benceno lumifeve@gmail.com 2
  3. 3. Dewar LadenburgBenzvaleno Claus lumifeve@gmail.com 3
  4. 4. La fórmula estructurales propuestas más exitosa es la fórmula de Kekule.Pero no fue hasta 1865 que el propio Kekulé presentó la siguiente estructura basándose en sus trabajos. lumifeve@gmail.com 4
  5. 5. No fue hasta la década de 1930 que Linus Pauling en susestudios de orbitales y análisis estructural pudo describir laforma y el comportamiento de los hidrocarburos aromáticos lumifeve@gmail.com 5
  6. 6. El benceno es un anillo plano de átomos de Ccon hibridación sp2Todos los orbitales p no hibridados alineados. lumifeve@gmail.com 6
  7. 7. BENCENO: CARACTERISTICASTodos los ángulos de enlace son de La longitud de todos los enlaces C-C 120º es de 1,397 Å . La conjugación y deslocalización de los e- en el benceno dan a este compuesto una estabilidad mayor que la de los ciclos no conjugados. lumifeve@gmail.com 7
  8. 8. CRITERIOS DE AROMATICIDAD Compuestos aromáticos son compuestos planares Todos los ángulos de enlace del benceno son iguales 120º, los de carbono e hidrógeno son iguales. Los enlaces en el benceno C-C es de 1,39 Aº. Sin embargo en los enlaces C-C- alifático es 1,54 Aº. C=C- alifático es 1,33 Aº. La energía de resonancia para los alquenos tiene un valor de aproximadamente 5 Kcal/mol, en el benceno es aproximadamente 36 Kcal/mol por lo que se considera que tiene bastante estabilidad. Dan reacciones de sustitución a diferencia de los alquenos que dan reacciones de adición.Posición de dobles enlaces esta en constante oscilación (resonancia) es decir noexiste en el núcleo del benceno enlaces simples ni dobles, todos los enlaces soniguales. lumifeve@gmail.com 8
  9. 9. Además debe cumplir la regla de HückelPara que un compuesto sea aromático el número de electrones pi en elsistema cíclico tiene que ser 4n+2, siendo n un número entero.Si el número de electrones pi en el sistema cíclico es 4n, siendo nun número entero, el compuesto es antiaromático.El benceno es un [6]anuleno con un anillo continuo deorbitales p que se solapan. En el benceno hay seiselectrones pide modo que es un sistema 4n+2, con n=1. Laregla de Hückelpredice que el benceno seráaromático.El ciclobutadieno es un [4]anuleno con unanillo continuo de orbitales p que se solapanpero tiene cuatro electrones pi. Como es unsistema 4n, con n=1, la regla de Hückel prediceque el ciclobutadieno será antiaromático. lumifeve@gmail.com 9
  10. 10. Sera no Sera Aromático si es aromático si es 4n+2 4n 2π=0 4π=1 6π=1 8π=2 10π=2 12π=3 14π=3 16π=4 18π=4Note que la regla de Hückel’s se refiere al número de electrones π , no alnúmero de átomos en un anillo en particular. lumifeve@gmail.com 10
  11. 11. Nomenclatura de los derivados del benceno Se debe anteponer el nombre del grupo sustituyente a la palabra benceno. … benceno CI Br I NO2Clorobenceno Bromobenceno Yodobenceno Nitrobenceno lumifeve@gmail.com 11
  12. 12. NOMBRES TRIVIALESlumifeve@gmail.com 12
  13. 13. lumifeve@gmail.com 13
  14. 14. lumifeve@gmail.com 14
  15. 15. lumifeve@gmail.com 15
  16. 16. PROPIEDADES FÍSICAS En su mayoría son no polares e insolubles en agua, soluble en disolventes orgánicos no polares. Isómero “p” tiene un p.f. más alto que “o” y “m”.El aumento de “C” incrementa el punto de ebullición lumifeve@gmail.com 16
  17. 17. PROPIEDADES QUÍMICAS El benceno resiste la oxidación del KMnO4 y oxidantes similaresEn condiciones drásticas se oxida hasta anhídrido malico ohasta CO2 y H20 O O O O2/V 2O5 + CO2 + OH2 Las reacciones más características para los compuestos aromáticos es la reacción de sustitución electrofílica aromática (SEA), aunque también se conoce la reacción de sustitución nucleofílica aromática (SNA) lumifeve@gmail.com 17
  18. 18. Las reacciones al benceno y los otros compuestosaromáticos, son principalmente iónicas, en las que laaproximación de reactivos electrofílicos al núcleofavorece un desplazamiento electromérico. Lo cualpropicia las reacciones de sustitución. lumifeve@gmail.com 18
  19. 19. REACCIONES DE SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA• Nitración: (NO2)• Sulfonación: (SO3)• Halogenación: (X)• Deutarización: (H-D)• Alquilación: (CH3) (Metalación)• Acilación: (R-C=O) (Azoicos) lumifeve@gmail.com 19
  20. 20. MECANISMO DE REACCIÓNEl núcleo aromático posee electrones móviles, es un objetofavorable para los ataques electrofílicos. ETAPAS 1.- Formación del reactivo electrofílico: El proceso de sustitución lo precede la descomposición de las moléculas del reactivo XY, formándose una partícula electrofílica X y un anión Y XY X + + Y- lumifeve@gmail.com 20
  21. 21. MECANISMO DE REACCIÓN2.-La partícula electrofílica interacciona con la nubeelectrónica del núcleo, formando un complejo  , por elmomento no está unido por un verdadero enlacequímico. + + + X X lumifeve@gmail.com 21
  22. 22. MECANISMO DE REACCIÓN3.- Posteriormente 2 e- de los 6 e-  del ciclo se localizanen un átomo de carbono, participando en la formacióndel nuevo enlace  - H - + + X X lumifeve@gmail.com 22
  23. 23. MECANISMO DE REACCIÓN4.- Luego ocurre una rápida perdida del protónformando con el anión Y un producto lateral de lareacción. H X X HY + Y + lumifeve@gmail.com 23
  24. 24. REACCIONES DE MONOSUSTITUCIÓNA) HALOGENACIÓN: Presencia de catalizadores: AlCl3, AlBr3, FeCl3, FeBr3Cl : Cl + AlCl3  Cl+ + [AlCl4]B) NITRACIÓN: catión nitronio NO2+H2SO4 + HNO3 NO2++2HSO4- +H3O+C) SULFONACIÓN: grupo sulfónico (-SO3H) seobtiene a partir de H2SO4 concentrado u oleum (fumante) H2SO4  SO3+ + HSO4- + H3O+ lumifeve@gmail.com 24
  25. 25. REACCIONES DE MONOSUSTITUCIÓND) ALQUILACIÓN: (R- FRIEDEL-CRAFTS) introduccióndel grupo R+. Se parte de un haluro de alquilo (R-X) enpresencia de un catalizador.CH3CH2Cl + AlCl3  CH3CH2+ + [AlCl4]E) ACILACIÓN: (R. FRIEDEL-CRAFTS) introducciónde un grupo acilo. Se parte de un haluro de acilo enpresencia de un catalizador. CH3COCl + AlCl3  CH3CO+ + [AlCl4] lumifeve@gmail.com 25
  26. 26. lumifeve@gmail.com 26
  27. 27. REACCIONES DE DISUSTITUCIÓNSe originan 3 tipos de isómeros, según la posición de cada unode ellos se designa con los prefijos o de orto, m de meta, p depara. X X X X Y +Y + + + Y Y -o -m -p Para que predomine una de estas posiciones depende del primer sustituyente (X) tiene efecto orientador sobre el segundo sustituyente. lumifeve@gmail.com 27
  28. 28. Orientadores “o” y “p” (primer orden, activadores) -OH  -NH2  A -OR  C-O-C-CH  T 3 I R V Cl  I Br  D I A D SH lumifeve@gmail.com 28
  29. 29. Orientadores “m”(segundo orden, desactivadores) -NO2  A -CN  C -SO3  T -CHO  I -COR  V I-CO2H  D CO2R  ACONH2  D NH3 lumifeve@gmail.com 29
  30. 30. REACCIONES DE POLISUSTITUCIÓN Predomina el sustituyente de primer orden.Se debetener en También cuenta: se debe Efecto observar sincrónico si hay: Hay Efecto impedimento antagónico estérico lumifeve@gmail.com 30
  31. 31. lumifeve@gmail.com 31

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