Compuestos aromáticos

1. © 2014 Pearson Education, Inc.
Capítulo 16
Organic Chemistry,
9th Edition
L. G. Wade, Jr.
Compuestos Aromáticos
© 2017 Pearson Education, Inc.

2. 2
Compuestos Aromáticos
• Aromático fue utilizado para describir algunos compuestos con fragancias
a inicios del siglo 19
 No es correcto: más tarde, ellos se agruparon por su comportamiento
químico( compuestos insaturados que originan reacciones de sustitución en
lugar de adición)
• En la actualidad: se distinguen de los compuestos alifáticos por su
configuración electrónica

3. 3
DESCUBRIMIENTO DE BENCENO
• El benceno fue aislado en 1825 por Michael Faraday, quien
determinó que la relación C:H era 1:1. Lo llamó "bicarburo de
hidrógeno".
• Fue sintetizado en 1834 por Eilhard Mitscherlich, quien determinó
que su fórmula molecular era C6H6. Lo llamó benceno.
• Otros compuestos relacionados con bajas proporciones de C:H
tenían un olor agradable, por lo que se clasificaron como
aromáticos.

4. 4
Estructura de Kekulé
• La propuso Friedrich Kekulé
en 1866. Los 3 dobles enlaces
se alternan con los 3 enlaces
simples.
• No explica la existencia de un
sólo isómero para el 1,2-
diclorobenceno.

5. 5
Estructura Kekulé

6. Estructura de Resonancia del
Benceno
• El benceno es en realidad un híbrido de resonancia entre las dos estructuras de
Kekulé.
• Las longitudes de enlace C-C en benceno son más cortas que las longitud típica
del enlace simple, pero más largas que las longitudes de enlace doble típicas
(orden de enlace 1.5).
• La resonancia del benceno se puede representar dibujando un círculo dentro del
anillo de seis miembros como una representación combinada.
6

7. Estructura de Resonancia
• Cada C híbrido sp2 en el anillo tiene un orbital p no hibridado
perpendicular al anillo que se superpone alrededor del anillo.
• Los seis electrones pi se deslocalizan sobre los seis
carbonos.
7
=>

8. Adición inusual del bromo al
benceno
• Cuando el bromo se agrega al benceno, se necesita un catalizador como
FeBr3.
• La reacción que ocurre es la sustitución de un átomo de hidrógeno por un
bromo.
• No se observa la adición de Br2 al doble enlace.
8

9. Energía de Resonancia
• El benceno no tiene el calor de hidrogenación previsto
de –359 kJ/mol.
• El calor de hidrogenación observado es –208 kJ/mol,
una diferencia de 151 kJ.
• Esta diferencia entre el valor predicho y el observado
se llama energía de resonancia.
9

10. 10
Calor molar de hidrogenación

11. • Los anulenos son hidrocarburos con enlaces alternos simples y dobles.
• El benceno es un anuleno de seis miembros, por lo que puede llamarse
[6]-anuleno. Ciclobutadieno es [4]-anuleno; ciclooctatetraeno es [8]-
anuleno.
Anulenos
11

12. • Se propuso que todos los
hidrocarburos cíclicos
conjugados fueran aromáticos.
• Sin embargo, el ciclobutadieno
es tan reactivo que se
dimerizar antes de que pueda
aislarse.
• El ciclooctatetraeno agrega
Br2 fácilmente a los dobles
enlaces.
Fallas en la representación de la
resonancia
12

13. Requisitos de Aromaticidad
• Estructura cíclica con enlaces pi conjugados (enlaces dobles
y simples alternados)
• Cada átomo en el anillo debe tener un orbital p no hibridizado
orbital (sp2 o sp).
• Los orbitales p deben superponerse continuamente alrededor
del anillo. La estructura debe ser plana (o cercana a la plana)
para que se produzca una superposición efectiva.
• La deslocalización de los electrones pi en el anillo debe
disminuir la energía electrónica
13

14. Compuestos No aromáticos
• Los compuestos no aromáticos no tienen un anillo
continuo de orbitales p superpuestos y pueden no ser
planos
14

15. Compuestos Antiaromáticos
• Los compuestos antiaromáticos son cíclicos y se
conjugan con orbitales p superpuestos alrededor del
anillo, pero la deslocalización de electrones aumenta
su energía electrónica.
15

16. Regla de Hückel
• Una vez que se cumplen los criterios aromáticos, se
aplica la regla de Hückel.
• Si el número de electrones pi es (4N + 2), el sistema
es aromático (donde N es un número entero).
• Si el número de electrones pi es (4N), el sistema es
antiaromático.
16

17. Diga si los siguientes compuestos
son aromáticos
17

18. Superposición de los orbitales en
el Ciclooctatetraeno
• El ciclooctatetraeno asume una conformación de tina no plana
que evita la superposición entre los enlaces pi adyacentes. La
regla de Hückel simplemente no se aplica.
25

19. Compuestos Aromáticos Heterociclícos
• Compuestos heterocíclicos contiene otros elementos aparte del C en
anillo, como N,S,O,P
• Compuestos aromáticos pueden tener elementos diferentes al carbono
en el anillo
• Hay muchos compuestos aromáticos heterocíclicos y algunos de ellos
son muy comunes
• La nomenclatura es especializada
26

20. Sistema pi de la piridina
• La piridina tiene seis electrones deslocalizados en su sistema pi.
• Los dos electrones no enlazados del nitrógeno están en un orbital sp2, y no
interactúan con los electrones pi del anillo.
27

21. • La piridina es básica, con un par de electrones no enlazantes
disponibles para abstraer un protón.
• La piridina protonada (el ion piridinio) sigue siendo aromática.
Piridina
28

22. • El átomo de nitrógeno de pirrol se hibrida sp2 con un par solitario de
electrones en el orbital p. Este orbital p se superpone con los orbitales p
de los átomos de carbono para formar un anillo continuo.
• El pirrol es aromático porque tiene seis electrones pi (N = 1).
Sistema pi del pirrol
29

23. • El pirrol es aromático porque el par solitario en nitrógeno está
deslocalizado.
• El N-pirrol protonado no es aromático porque el nitrógeno es sp3.
Pirrol
30

24. ¿Básicos o no básicos?
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• La pirimidina tiene dos nitrógenos básicos.
• El imidazol tiene un nitrógeno básico y uno no
básico.
• Solo uno de los nitrógenos de la purina no es
básico.

25. Furanos y Tiofenos
32

26. Hidrocarburos Aromáticos
Polinucleares Superiores

27. Hidrocarburos aromáticos
polinucleares (PAH)
• Naftaleno
34
• Antraceno
• Fenantreno

28. • Los anillos fusionados comparten dos átomos y el
enlace entre ellos.
• La naftaleno es el hidrocarburo aromático fusionado más
simple.
Naftaleno

29. 36
“Naftalina”

30. 37
Hidrocarburos Aromáticos
Polinucleares Superiores
• Formados en la combustión (Humo del tabaco).
• Muchos de ellos son cancerígenos
• Las formas epóxicas, base del ADN

31. Mutaciones
38

32. 39
Hidrocarburos Aromáticos
Polinucleares Superiores

33. Alótropos Aromáticos del Carbono
• Amorfos: pequeñas partículas de grafito, carbón, hollín, carbón,
negro de humo.
• Diamante: un enrejado tetraédrico del C.
• Grafito: capas de anillos aromáticos fusionados.
40

34. • Una molécula gigante
• Carbono tetraédrico.
• Enlaces Sigma, 1.54 Å
• Aislante eléctrico
Diamante

35. • Estructura en capas planas
• Capa de anillos de benceno
fundido, enlaces: 1.415 Å
• Solo fuerzas de van der
Waals entre capas
• Conduce corriente eléctrica
paralela a las capas
Grafito

36. 43

37. Nuevos alótropos
• Fullerenos: compuestos de 5 y 6 anillos arreglados en la forma
de una “soccer ball”.
• Nanotubos:la mitad de una esfera C60 fusionada con un cilindro
de anillos aromáticos fusionados​​.
44

38. Compuestos heterocíclicos
fusionados
45
Comunes en la naturaleza; sintetizados para fármacos

39. Nombres comunes de los
derivados del benceno
46

40. Bencenos disustituidos
• Se utilizan los prefijos orto-, meta-, y
para- para las posiciones 1,2-, 1,3-, and
1,4- respectivamente
47
=>

41. Tres o más sustituyentes
Use los números más pequeños posibles, pero el
carbono con el grupo funcional con mayor prioridad es el
#1.
48

42. Nombres comunes de los bencenos
disustituidos
49
=>

43. Fenil y Bencil
• El grupo fenil indica el anillo bencénico como
sustituyente
• El grupo bencil es un sustituyente con un carbono
adicional
50
=>

44. • Puntos de fusión: más simétricos que el alcano correspondiente,
se empaquetan mejor en cristales, por lo que los puntos de fusión
más altos
• Puntos de ebullición: Dependiendo del momento dipolar, entonces
orto> meta> para para bencenos disustituidos
• Densidad: más densa que las no aromáticos, menos densa que el
agua.
• Solubilidad: generalmente insoluble en agua
Propiedades físicas de los
compuesto aromáticos

45. Propiedades físicas de los
compuesto aromáticos

46. FIN DEL CAPÍTULO 16
53