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Nomenclatura de hidrocarburos recomendaciones de la iupac 2004

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Material utilizado en el curso de Química II de la Opción Semiescolarizada de la UAPUAZ, en el cual se vierten las recomendaciones de la Unión Internacional para la Química Pura y Aplicada para nombrar compuestos hidrocarbúricos, en su versión de 2004.

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Nomenclatura de hidrocarburos recomendaciones de la iupac 2004

  1. 1. 2015 M. en E. Manuel Acevedo Díaz Universidad Autónoma de Zacatecas 23/01/2015 Nomenclatura de Hidrocarburos Recomendaciones de la IUPAC-2004
  2. 2. - 1 - Universidad Autónoma de Zacatecas “Francisco García Salinas” Unidad Académica Preparatoria - Plantel V Contenido Hidrocarburos ............................................................................................................................................................................2 Hidrocarburos Alifáticos Acíclicos........................................................................................................................................2 1.- Alcanos o Parafinas......................................................................................................................................................2 Nomenclatura Sistemática de Alcanos...............................................................................................................................5 2.- Alquenos u Olefinas ..................................................................................................................................................12 Nomenclatura Sistemática De Alquenos..........................................................................................................................12 3.- Alquinos o Acetilénicos ............................................................................................................................................14 Nomenclatura Sistemática de Alquinos ...........................................................................................................................14 Hidrocarburos Alifáticos Cíclicos........................................................................................................................................15 4.- Ciclanos o Cicloalcanos .............................................................................................................................................15 5.- Ciclenos o Cicloalquenos ...........................................................................................................................................16 6.- Ciclinos o Cicloalquinos.............................................................................................................................................17 GENERALIDADES............................................................................................................................................................19 Etapas a seguir en la formulación de un compuesto orgánico .........................................¡Error! Marcador no definido. Elección de la cadena principal. Numeración..................................................................¡Error! Marcador no definido. Nomenclatura de radicales...............................................................................................¡Error! Marcador no definido. Ordenación de las cadenas laterales.................................................................................¡Error! Marcador no definido.
  3. 3. - 2 - “Nomenclatura de Hidrocarburos” Hidrocarburos Los Hidrocarburos son sustancias compuestas formadas exclusivamente por átomos de Carbono e Hidrógeno. Se caracterizan por la presencia de enlaces covalentes: Puros, entre átomos de carbono y Polares, entre Carbono e Hidrógeno. Las clasificaciones que de estos se han hecho a través de los tiempos depende mucho del autor y de los objetivos pretendidos. La que a continuación se presenta procura simplificar el estudio de esta importantísima, y cada vez más grande, familia de compuestos. Figura 1 Clasificación de los Hidrocarburos Hidrocarburos Alifáticos Acíclicos 1.- Alcanos o Parafinas Género de hidrocarburos (H-Cs) cuya singularidad radica en su poca tendencia a transformarse. Los enlaces sencillos que los forman, son de tipo sigma, y las uniones carbono-carbono cumplen acertadamente con la Regla del Octeto. Todos los carbonos de Hidrocarburos Alifáticos Acíclicos Alcanos o Parafinas Fórmula General: CnH2n+2 Alquenos u Olefinas Fórmula General: CnH2n Alquinos o Acetilénicos Fórmula General: CnH2n-2 Cíclicos Ciclanos o Cicloalcanos Fórmula General: CnH2n Ciclenos o Cicloalquenos Fórmula General: CnH2n-2 Ciclinos o Cicloalquinos Fórmula General: CnH2n-4 Aromáticos Benceno y sus Derivados
  4. 4. - 3 - esta familia utilizan la hibridación sp3 , con geometría tetraédrica y ángulo de enlace de 109º 28’. Los carbonos que constituyen los hidrocarburos, y por lo tanto, a los alcanos, pueden clasificarse en Primarios, Secundarios, Terciarios y Cuaternarios, según sea el número de átomos de carbono a los cuales se encuentren enlazados directamente. Así, tenemos lo siguiente:   — C — C —   Carbonos Primarios    — C1 — C2 — C3 —    Carbonos Primarios: C1 y C3 Carbono Secundario: C2    — C1 — C2 — C3 —    — C4 —  Carbonos Primarios: C1 , C3 y C4 Carbono Terciario: C2  — C5 —    — C1 — C2 — C3 —    — C4 —  Carbonos Primarios: C1 , C3, C4 y C5 Carbono Cuaternario: C2
  5. 5. - 4 - Para desarrollar con absoluta claridad la estructura de las moléculas orgánicas, deben usarse modelos moleculares tridimensionales. Pero, como no siempre se dispone de ellos, se han desarrollado diversos métodos para representar una molécula tridimensional en una superficie plana (Ver Tabla 1). Para el caso del gas Etano (C2H6), conozcamos algunas de dichas fórmulas: Tabla 1 Diferentes fórmulas empleadas, en Química Orgánica, para la representación de moléculas. CONDENSADA SEMIDESARROLLADA DESARROLLADA C2H6 CH3— CH3 DE LEWIS DE NEUMANN LINEAL H HH H H H —— PROYECCIONALES H H H HH H H H H H H H H H H H H H En las fórmulas proyeccionales se utilizan tres tipos de líneas para representar la dirección del enlace en el espacio:  Las líneas continuas representan enlaces sobre el plano  Las líneas discontinuas o punteadas, representan enlaces hacia atrás del plano  Las líneas gruesas (como un triángulo muy alargado), representan enlaces hacia el frente del plano El número de carbonos e hidrógenos que forman a los alcanos, surge de la expresión matemática:
  6. 6. - 5 - CnH2n+2 Donde: C ≡ Símbolo del elemento Carbono H ≡ Símbolo del elemento Hidrógeno n ≡ Número de átomos de Carbono La cual es considerada como “Fórmula General de los Alcanos” y significa que en cualquier alcano, para “n” átomos de carbono, siempre habrá el doble más dos átomos de hidrógeno. Nomenclatura Sistemática de Alcanos NOTA: Llamaremos “Nomenclatura Sistemática” a la avalada por la Unión Internacional para la Química Pura y Aplicada (IUPAC, por sus siglas en inglés), la cual ha sufrido cambios en el tiempo. Las reformas más importantes al respecto se dieron en 1979, 1993 y, la más reciente en 2004 (algunos autores la ubican en 2005). 1. Los cuatro primeros miembros tienen nombres comunes: CH4 —— Metano Etano C2H6 Propano C3H8 Butano C4H10 Los nombres de los demás componentes de éste género se forman con el prefijo numérico griego que indique el número de átomos de carbono, seguido de la terminación “–ano”. (Ver Tabla 2). 2. Los radicales univalentes derivados de los hidrocarburos saturados de cadena lineal por remoción de un hidrógeno terminal, son nombrados reemplazando la terminación “–ano” del alcano por la terminación “–ilo” (“-il”, si el radical formara parte de un compuesto). Según las recomendaciones de 2004, la cadena del radical se numera a partir del extremo más cercano al carbono que contenga la valencia libre.
  7. 7. - 6 - Tabla 2 Fórmula, Nombre y Estado Físico de algunos alcanos Fórmula Condensada Nombre Edo. Físico (a 15 Torr) Fórmula Condensada Nombre Edo. Físico (a 15 Torr) C5H12 Pentano Líquido C35H72 Pentatriacontano Sólido C6H14 Hexano Líquido C36H74 Hexatriacontano Sólido C7H16 Heptano Líquido C37H76 Heptatriacontano Sólido C8H18 Octano Líquido C38H78 Octatriacontano Sólido C9H20 Nonano Líquido C39H80 Nonatriacontano Sólido C10H22 Decano Líquido C40H82 Tetracontano Sólido C11H24 Undecano Líquido C41H84 Hentetracontano Sólido C12H26 Dodecano Líquido C42H86 Dotetracontano Sólido C13H28 Tridecano Líquido C43H88 Tritetracontano Sólido C14H30 Tetradecano Líquido C44H90 Tetratetracontano Sólido C15H32 Pentadecano Líquido … … ... C16H34 Hexadecano Líquido C50H102 Pentacontano Sólido C17H36 Heptadecano Sólido C60H122 Hexacontano Sólido C18H38 Octadecano Sólido C70H142 Heptacontano Sólido C19H40 Nonadecano Sólido C80H162 Octacontano Sólido C20H42 Eicosano Sólido C90H182 Nonacontano Sólido C21H44 Heneicosano Sólido C99H200 Nonanonacontano Sólido C22H46 Docosano Sólido C100H202 Hectano Sólido C23H48 Tricosano Sólido C200H402 Dihectano Sólido C24H50 Tetracosano Sólido C300H602 Terhectano Sólido C25H52 Pentacosano Sólido C400H802 Cuaterhectano Sólido C26H54 Hexacosano Sólido C500H1002 Quincuahectano Sólido C27H56 Heptacosano Sólido C600H1202 Sexahectano Sólido C28H58 Octacosano Sólido C700H1402 Septuahectano Sólido C29H60 Nonacosano Sólido C800H1602 Octohectano Sólido C30H62 Triacontano Sólido C900H1802 Novohectano Sólido C31H64 Hentriacontano Sólido … … … C32H66 Dotriacontano Sólido C987H1976 Heptaoctacontanovohectano Sólido C33H68 Tritriacontano Sólido … … ... C34H70 Tetratriacontano Sólido C1000H2002 Kilano Sólido
  8. 8. - 7 - 1 2 Metilo Etilo 3 2 1 4 3 2 1 Propan-1-ilo Butan-1-ilo NOTA: El extremo de la línea encerrado dentro de un círculo no debe interpretarse como un carbono, sino como un electrón desapareado (valencia libre). 3. Los hidrocarburos saturados ramificados son nombrados aplicando el siguiente procedimiento: a) Se selecciona, como cadena principal, la cadena de carbonos más larga. b) La cadena principal se numera de un extremo al otro, comenzando por el extremo más cercano al primer sustituyente (procurando que dé la numeración más baja para los sustituyentes). Si dos opciones de numeración brindan el mismo número de carbonos para la cadena principal, elegiremos aquella que proporcione un mayor número de radicales. c) Los radicales son nombrados primero, en orden alfabético, anteponiendo a cada sustituyente un número, que indique su posición en la cadena principal y se termina nombrando la cadena principal. d) En caso de que un mismo radical se repita, se antepondrán los prefijos multiplicativos griegos al nombre del sustituyente, para indicar la cantidad de veces que aparece éste en la cadena principal del hidrocarburo*1 . e) Los números serán separados de los nombres por guiones (-) y los números serán separados entre sí, por comas (,). *1 Al aplicar el orden alfabético, los prefijos multiplicantes no deben considerarse.
  9. 9. - 8 - 4. Los radicales ramificados univalentes derivados de los Alcanos, se nombran de acuerdo a la regla 2. Sin embargo la IUPAC admite nombres comunes para ocho radicales ramificados (Ver Tabla 3) Tabla 3 Nombres comunes para algunos radicales hidrocarbúricos alifáticos acíclicos admitidos por la IUPAC ESTRUCTURA NOMBRE COMÚN*2 NOMBRE SISTEMÁTICO (2004) 3 2 1 Isopropilo Propan-2-ilo 2 3 1 Isobutilo 2-metilpropan-1-ilo 3 2 1 4 Secbutilo Butan-2-ilo 2 3 1 Terbutilo 2-metilpropan-2-ilo 4 3 2 1 Isopentilo 3-metilbutan-1-ilo *2 Al aplicar el orden alfabético los radicales iso-alquilo y neo-alquilo no se alteran (su inicial es la “i ”o la “n”), pero en los radicales sec- alquilo y ter-alquilo los prefijos (sec- y ter-) no son tomados en cuenta.
  10. 10. - 9 - 1 2 3 5 4 Secpentilo Pentan-2-ilo 4 3 2 1 Terpentilo 2-metilbutan-2-ilo 1 2 3 Neopentilo 2,2-dimetilpropan-1-ilo 5. Algunos alcanos presentan el fenómeno llamado Isomería Estructural, el cual consiste en tener la misma fórmula condensada pero diferente estructura y, por tanto, distintas propiedades físicas. Por ejemplo: Tabla 4 Isómeros del Butano, Pentano y Hexano Fórmula Condensada Estructura Nombre Común Nombre Sistemático C4H10 1 2 3 4 Butano Normal n-Butano C4H10 3 2 1 Isobutano 2-metilpropano C5H12 1 2 3 4 5 Pentano Normal n-Pentano C5H12 1 2 3 4 Isopentano 2-metilbutano C5H12 1 2 3 Neopentano 2,2-dimetilpropano
  11. 11. - 10 - C6H14 1 2 3 4 5 6 Hexano Normal n-Hexano C6H14 1 2 3 4 5 Isohexano 2-metilpentano C6H14 1 2 3 4 5 3-metilpentano C6H14 1 2 3 4 2,2-dimetilbutano C6H14 1 2 3 4 2,3-dimetilbutano Conforme aumente el número de carbonos en la molécula, también aumenta el número de isómeros posibles: Tabla 5 Aumento del Número de Isómeros con el incremento en el número de carbonos en la cadena Número de Carbonos en la Cadena Fórmula Condensada Número de Isómeros Estructurales 4 C4H10 2 5 C5H12 3 6 C6H14 5 7 C7H16 9 8 C8H18 18 9 C9H20 35 10 C10H22 75 11 C11H24 159 12 C12H26 355 13 C13H28 802 14 C14H30 1 858 15 C15H32 4 347 20 C20H42 366 319
  12. 12. - 11 - 25 C25H52 36 797 588 30 C30H62 411 846 763 Información tomada de: http://cdigital.dgb.uanl.mx/la/1020124208/1020124208_007.pdf La mayoría de los isómeros no se ha preparado ni aislado; quizá nunca se logre hacerlo, pero la probabilidad de que existan nunca será exactamente igual a cero. 6. Los alcanos conteniendo radicales ramificados serán nombrados de acuerdo a la regla 2, encerrando dentro de corchetes el enunciado completo que muestre al radical ramificado*3 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 21 3 2 1 3 4 5-[butan-2-il]- 2-metil-6-[propan-2-il]undecano 7. Cuando en un hidrocarburo se localicen radicales ramificados idénticos, se usarán los prefijos multiplicativos bis, tris, tetraquis, pentaquis, etc. para indicar las veces que dicho radical está presente*4 . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 2 1 4 5 13 3 42 51 3-metil-6,9-Bis-[pentan-3-il]tridecano *3 El nombre de un radical complejo empieza con su primera letra, incluyendo cualquier prefijo multiplicante. *4 Estos prefijos no se toman en cuenta en el orden alfabético.
  13. 13. - 12 - 2.- Alquenos u Olefinas La serie de hidrocarburos alifáticos insaturados se inicia con los compuestos olefínicos (óleos = aceite; facere = hacer), también llamados alquenos, cuya característica primordial es la presencia de, cuando menos, un doble enlace C=C como grupo funcional, constituido por un enlace sigma () y un oblicuo pi (). Los carbonos que soportan el doble enlace poseen la hibridación “sp2 ”, con geometría planar trigonal y ángulo de enlace de 120º. Los compuestos olefínicos pueden ser lineales o ramificados. Forman una familia cuyos miembros difieren —al igual que los alcanos— en el número de grupos metileno (—CH2—) presentes. Su fórmula general es: CnH2n Lo que significa que en cualquier alqueno de “n” átomos de carbono, siempre habrá el doble de átomos de hidrógeno. Nomenclatura Sistemática De Alquenos 1. Los tres primeros miembros reciben nombres comunes, semejantes al de los alcanos con el mismo número de carbonos, sólo que el sufijo “–ano” se cambia por “–eno”. Eteno, Propeno y Buteno. Eteno Propeno Buteno Nota: Si no se indica la posición del doble enlace, debemos sobrentender que se encuentra en la posición # 1. 2. Si el doble enlace no se encuentra en el extremo de la cadena, su posición se indica mediante el número menor correspondiente a uno de los dos carbonos que soportan el doble enlace, habiendo numerado la cadena a partir del extremo más cercano a éste.
  14. 14. - 13 - 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7 But-2-eno Hept-3-eno 3. Si el alqueno es ramificado, la presencia de radicales se menciona siguiendo las reglas expuestas para los alcanos. 1 2 3 4 5 6 7 8 5-etil-2-metiloct-3-eno 4. a) Los H-Cs que presentan un par de dobles enlaces se nombran señalando sus posiciones al inicio del nombre de la cadena principal, mencionando el prefijo numérico griego que indique el número de carbonos y la terminación “–dieno”. El término más sencillo recibe el nombre común de “Aleno” (1,2-Propadieno). b) Los términos más interesantes de esta serie son los que poseen los dobles enlaces separados por uno sencillo, denominados Enlaces Conjugados. Ésta consideración se hace en función de su reactividad química. 3 2 1 1 2 3 4 Propa-1,2-dieno Buta-1,3-dieno Nota: En ambos casos la numeración puede comenzar por cualquiera de los dos extremos 5. Los H-Cs que presentan tres o más dobles enlaces reciben el nombre de POLIENOS. Se nombran de acuerdo a las reglas expuestas anteriormente, sólo que los sufijos (terminaciones) se cambian por “–trieno”, “–tetraeno”, “–pentaeno”, etc., según corresponda. 1 2 3 4 5 6 7 Hepta-1,3,5-trieno
  15. 15. - 14 - 3.- Alquinos o Acetilénicos Son H-Cs alifáticos insaturados que se caracterizan por la presencia de, cuando menos, un triple enlace, formado por un lineal sigma (  ) y dos oblicuos pi ( ). Los carbonos unidos por un triple enlace poseen la hibridación “sp”, con geometría lineal y su correspondiente ángulo de enlace de 180º. El término “Acetilénicos” es aplicado porque son considerados como derivados del primer miembro de la serie, el Etino, al que se conoce con el nombre común de Acetileno. Nomenclatura Sistemática de Alquinos 1. Para nombrarlos, se emplea el nombre del alcano con el mismo número de carbonos, sólo que el sufijo –ano es sustituido por la terminación “–ino”. Etino Propino Butino 2. Si el triple enlace no se encuentra en el extremo de la cadena, ésta se numera comenzando por el extremo más cercano a dicha insaturación. 1 2 3 4 5 6 5 4 3 2 1 Pent-2-ino Hex-3-ino 3. Si estos compuestos presentan ramificaciones, su presencia se indica mediante los procedimientos ya señalados. 1 2 3 4 5 6 7 2,5-dimetilhept-3-ino 4. Cuando existen dos o más triples enlaces, la terminación cambia a “–diino”, “–triino”, “–tetraino”, etc. Según sea el caso. 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Hexa-1,4-diino Undeca-1,4,7,10-tetraino
  16. 16. - 15 - 5. Cuando existan simultáneamente, en una cadena, dobles y triples ligaduras, el compuesto se nombre como alqueno, pero como aún no se ha indicado el otro grupo funcional, a la terminación “–eno” se le suprime la última letra y se agregan los locantes y terminación correspondientes a los triples enlaces. 1 2 3 4 5 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Pent-1-en-4-ino Nona-1,2,8-trien-4,6-diino Hidrocarburos Alifáticos Cíclicos 4.- Ciclanos o Cicloalcanos Constituyen la familia más sencilla de compuestos hidrocarbúricos de cadena cerrada pues, al igual que los alcanos, sólo presentan enlaces sencillos. Nomenclatura Sistemática de Ciclanos 1. Se nombran siguiendo las mismas reglas propuestas para sus homólogos alifáticos sólo que para denotar su naturaleza cíclica, se antepone al nombre el prefijo “Ciclo–” Ciclopropano Ciclobutano Ciclopentano 2. Cuando existan ramificaciones, el carbono número uno de la cadena será el que soporte al radical primero en el orden alfabético y la progresión numérica deberá ser en el sentido que proporcione las menores posiciones posibles para los demás sustituyentes; se continúan nombrando de la misma manera que sus homólogos acíclicos. 3 1 2 4 Metilciclopropano 1-Etil-3-metilciclobutano
  17. 17. - 16 - 5.- Ciclenos o Cicloalquenos Son compuestos hidrocarbúricos, alifáticos, de cadena cerrada, que se caracterizan por poseer en su estructura, cuando menos, un doble enlace C=C. Nomenclatura Sistemática de Ciclenos 1. Se nombran siguiendo las mismas reglas propuestas para sus homólogos de cadena abierta sólo que para denotar su naturaleza cíclica, se antepone al nombre el prefijo “Ciclo–” Ciclopropeno Ciclobuteno Ciclopenteno Ciclohexeno Cicloocteno Ciclodeceno 2. Si en una misma cadena existen dos o más dobles enlaces, se numera la cadena de tal forma que uno de los dobles enlaces corresponda a los carbonos 1 y 2, y el sentido numérico progresivo se hará procurando las menores posiciones para los demás dobles enlaces, pero la terminación del nombre del compuesto se cambia por “–Dieno”, “–Trieno”, “–Tetraeno”, etc. 4 2 3 1 4 5 3 6 2 1 4 5 8 6 7 2 1 3 10 Ciclobuta-1,3-dieno Ciclohexa-1,3,5-trieno Ciclodeca-1,3,6,8- tetraeno 3. Cuando se presentan ramificaciones, su presencia se indica del modo acostumbrado. La numeración de la cadena deberá hacerse de acuerdo a la regla anterior o, de no haber más de un doble enlace, la numeración se hará en el sentido que proporcione los locantes más bajos para los sustituyentes.
  18. 18. - 17 - 4 2 3 1 3 2 4 1 5 6 3-etilciclobut-1-eno 5-etil-6-metilciclohexa-1,3-dieno 4 10 3 1 2 7 6 8 5 1-etil-4,8-dimetil ciclodeca-1,6-dieno 6.- Ciclinos o Cicloalquinos Son compuestos Hidrocarbúricos, de cadena cerrada, que se caracterizan por poseer en su estructura, cuando menos, un triple enlace C≡C. Nomenclatura Sistemática de Ciclinos 1. Se nombran siguiendo las mismas reglas propuestas para sus homólogos de cadena abierta sólo que para denotar su naturaleza cíclica, se antepone al nombre el prefijo “Ciclo–” Ciclopropino Ciclobutino Ciclopentino 2. Si en una misma cadena existen dos o más insaturaciones triples, la terminación del nombre del compuesto se cambia por “–diino”, “–triino”, “–tetraino”, etc. 4 8 5 7 6 1 2 10 3 2 6 3 5 4 9 8 1 11 12 10 13 Ciclodeca-1,6-diino Ciclotetradeca-1,4,9-triino 3. Cuando se presentan ramificaciones, para denotar su posición, se numera la cadena de tal forma que uno de los triples enlaces corresponda a los carbonos 1 y 2, y el sentido
  19. 19. - 18 - numérico progresivo se hará procurando las menores posiciones para los demás triples enlaces o, en su defecto, hacia el radical más próximo. 3 1 4 2 45 3 6 21 3-metil-4-propilciclobutino 3-etil-6-metilciclohexa-1,4-diino 4. Cuando en un mismo compuesto existan dobles y triples ligaduras, el compuesto se nombra como Alqueno, pero para indicar la presencia del otro grupo funcional, se suprime la última letra del nombre y se agregan las posiciones y la terminación correspondientes a la cantidad de enlaces triples presentes. 2 1 3 5 4 4 3 10 2 1 6 7 5 8 Ciclopent-1-en-3-ino 9–Etil-6-isopropil-1-metilciclodeca-1,6-dien-3-ino
  20. 20. - 19 - 7. Hidrocarburos Aromáticos (Benceno y sus derivados) Benceno Algunos años después del establecimiento seguro del sistema de Kekulé* para los compuestos orgánicos, se resistió a la clasificación una molécula relativamente simple: el Benceno, descubierto por Michael Faraday, en 1825. Las pruebas químicas mostraban que consistía de seis átomos de carbono y seis de hidrógeno ¿Qué ocurría con los restantes enlaces del carbono? Evidentemente, los átomos de carbono del benceno se hallaban unidos entre sí por enlaces dobles o triples. Así el benceno podría tener una estructura como: HC≡C–CH=CH–CH=CH2 Pero el problema era que los compuestos conocidos con tal tipo de estructuras tenían propiedades totalmente distintas a las del benceno. Además, todas las pruebas químicas indicaban que la molécula era muy simétrica. En 1865 el propio Kekulé aportó la respuesta: consideró que la molécula de benceno podría ser un anillo. Kekulé sugirió que los seis átomos de carbono en la molécula se hallaban dispuestos de la forma siguiente: H H H H H H Aquí, al menos se hallaba la simetría requerida. Explicaba, entre otras cosas, por qué la sustitución de uno de los hidrógenos del benceno por otro átomo siempre daba lugar a un mismo producto. Ya que todos los carbonos en el anillo eran indistinguibles entre sí en términos estructurales, era independiente que se realizara la sustitución en uno u otro de los átomos de hidrógeno en el anillo, ya que siempre se obtendría el mismo producto. En segundo lugar, la estructura anular mostraba que existían tres formas en las que podrían reemplazarse dos átomos de hidrógeno sobre el anillo:  Sobre dos átomos de carbono adyacentes  Sobre dos separados por un único átomo de carbono o  Sobre dos separados por dos átomos de carbono. * Friedrich August Kekulé von Stradonitz (07/Sep/1829-13/Jul/1896). Químico orgánico alemán considerado uno de los más prominentes desde la década de 1850 hasta su muerte. Es considerado uno de los fundadores de la Teoría de la Estructura Química.
  21. 21. - 20 - De manera evidente se encontró que podían obtenerse, exactamente, tres isómeros disustituidos del benceno. Sin embargo, la fórmula asignada por Kekulé a la molécula del benceno presentaba un espinoso problema: en general, los compuestos con dobles enlaces son más reactivos, es decir, más inestables que aquellos con sólo enlaces sencillos. Es como si el enlace extra estuviera dispuesto y tendiera particularmente a desligarse del átomo de carbono y formar un nuevo enlace. Los compuestos con dobles enlaces adicionan Hidrógeno y otros átomos, pero el anillo bencénico es extraordinariamente estable, más estable que las parafinas. Los químicos orgánicos del siglo XIX no pudieron hallar una explicación para esta extraña estabilidad del benceno; todo el sistema de Kekulé de las formas estructurales se hallaba en peligro por la recalcitrante actitud de la molécula de benceno. En 1899, Johannes Thiele sugirió que cuando los enlaces dobles y simples aparecen alternados, los extremos más próximos de un par de enlaces dobles se neutralizan entre sí de algún modo y anulan recíprocamente su naturaleza activa. Unos cuarenta años más tarde se halló una explicación mejor al aplicar una nueva teoría de los enlaces químicos, que representaba a los átomos unidos entre sí por electrones compartidos. Linus Pauling representó a los electrones que formaban un enlace como “resonando” entre los átomos que unían. Mostró que, bajo ciertas condiciones, era necesario considerar a un electrón como ocupando una entre distintas posiciones con diversa probabilidad. El electrón, con sus propiedades ondulatorias puede, por tanto, ser mejor representado como dispersado en una especie de mancha que indica el promedio de las probabilidades individuales de posición. Cuanto más homogéneamente se hallara dispersado el electrón, tanto más estable sería el compuesto; tal “estabilización de resonancia” ocurría más probablemente cuando la molécula poseía enlaces conjugados en un plano. El anillo bencénico es plano y simétrico y Pauling demostró que los enlaces del anillo no eran en realidad enlaces dobles y simples alternados, sino que los electrones se encontraban en extendidos en una distribución igual, que se traducía en enlaces más fuertes y menos reactivos que los enlaces simples ordinarios. Las estructuras resonantes, aunque explican satisfactoriamente el comportamiento químico, son difíciles de representar. Por tanto, en la actualidad todavía se utilizan de forma universal las estructuras de Kekulé, aunque se acepta que sólo representan aproximaciones de la
  22. 22. - 21 - verdadera situación electrónica caracterizada mediante un “Híbrido de resonancia”, el cual se considera como una mejor aproximación de la realidad.   Estructura Resonante I Estructura Resonante II Híbrido de Resonancia† Figura 2: Representación Orbital del Benceno ‡ Imagen tomada de: http://organica1.org/teoria1411/16_files/slide0003_image018.gif Nomenclatura de Hidrocarburos Aromáticos a) La sustitución de uno de los Hidrógenos del anillo bencénico por radicales alquílicos, da origen a una serie homóloga cuyos miembros difieren en el número de grupos metileno presentes en el radical sustituyente. Metilbenceno Etilbenceno b) Si existen dos o más radicales alquilo sobre el anillo, la cadena se numera a partir del radical cuyo nombre se encuentre primero en el orden alfabético y procurando que la numeración proporcione las posiciones más bajas para los demás sustituyentes. † El círculo concéntrico con el hexágono representa la deslocalización de los tres enlaces dobles alternados. ‡ Figura tomada de http://organica1.org/teoria1411/16_files/frame.htm#slide0003.htm consultada el 09/09/14
  23. 23. - 22 - 1 6 2 5 3 4 1 6 2 5 3 4 1,2-dietil-4-metilbenceno 1-etil-3,5-dimetilbenceno c) En el caso de que existan sólo dos sustituyentes, se acostumbra determinar su posición por el método común de posiciones relativas, que consiste en fundamentar los ejes de simetría del anillo bencénico con respecto a un punto de referencia del mismo; las posiciones relativas se denotan mediante las raíces orto (o), meta (m) y para (p), que indican localizaciones vecinas, alternas y opuestas. Dichas posiciones equivalen a las ubicaciones 1,2; 1,3 y 1,4 en el anillo aromático, respectivamente. 3 2 4 1 5 6 3 2 4 1 5 6 3 2 4 1 5 6 o-dimetilbenceno m-dimetilbenceno p-dimetilbenceno d) Cuando uno de los sustituyentes corresponde a un benceno mono sustituido que tiene un nombre especial§ , el compuesto disustituido se nombra como derivado del compuesto progenitor. o-etiltolueno p-propilestireno m-etilcumeno e) Si en el anillo aromático se remueve un átomo de hidrógeno, se da origen al grupo C6H5-, llamado fenilo (o fenil, si se encuentra formando parte de algún compuesto); la formación de este radical y su subsecuente concatenación genera una familia de § Ver Anexo 1
  24. 24. - 23 - compuestos que difieren entre sí en el número de grupos fenilo unidos. Este número se denota mediante los prefijos multiplicantes latinos. 1 6 2 5 3 4 '4 '5 '3 '6 '2 '1 "4 "5 "3 "6 "2 "1 1 2 6 3 5 4 '4 '3 '5 '2 '6 '1 "4 "5 "3 "6 "2 "1 '''4 '''5 '''3 '''6 '''2 '''1 Bifenilo Terfenilo Cuaterfenilo f) Los compuestos formados por dos o más anillos de benceno se denominan Hidrocarburos Aromáticos Polinucleares** . Los dos primeros miembros se denominan por el método común. Si los anillos bencénicos están en línea se nombran: Prefijo numérico que denota la cantidad de anillos fusionados, seguido de la terminación “-ceno”†† . Naftaleno Antraceno Tetraceno Pentaceno Hexaceno Elaboró: M. en E. Manuel Acevedo Díaz ** Consultado en http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r55286.PDF el 11 de septiembre de 2014. †† Consultado en: http://www.liceoagb.es/quimiorg/aromati2.html el 14 de marzo de 2014.

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