HIDROCARBUROHIDROCARBUROSS

AROMÁTICOSAROMÁTICOS

Son hidrocarburos cíclicos de los que podemos Son hidrocarburos cíclicos de los que podemos decir que decir que están constituidos por el benceno y están constituidos por el benceno y todos aquellos compuestos que presentan un todos aquellos compuestos que presentan un comportamiento químico similar y que dan comportamiento químico similar y que dan lugar a la serie aromática, la cual se construye lugar a la serie aromática, la cual se construye a partir del benceno, fundamentalmente de a partir del benceno, fundamentalmente de dos formas :dos formas :

1. 1. DEFINICIÓN:DEFINICIÓN:

Mediante la simple sustitución de los átomos Mediante la simple sustitución de los átomos de de hidrógeno del núcleo bencénico por otros hidrógeno del núcleo bencénico por otros sustituyentes (bencenos sustituidos). sustituyentes (bencenos sustituidos).Mediante la unión de uno o más anillos Mediante la unión de uno o más anillos adicionales adicionales (aromáticos o no), con sustituyentes o no, a (aromáticos o no), con sustituyentes o no, a una o una o más posiciones del anillo bencénico más posiciones del anillo bencénico progenitor progenitor (derivados aromáticos polinucleares). (derivados aromáticos polinucleares).

2.1 2.1 ESTRUCTURA:ESTRUCTURA:La estructura de benceno no pudo ser La estructura de benceno no pudo ser

determinada de forma satisfactoria hasta 1931. determinada de forma satisfactoria hasta 1931. El principal problema era debido no a la El principal problema era debido no a la complejidad de la molécula en sí, sino que era complejidad de la molécula en sí, sino que era consecuencia del limitado desarrollo de la consecuencia del limitado desarrollo de la teoría estructural alcanzado en aquella época. teoría estructural alcanzado en aquella época. El problema estaba en conocer como se El problema estaba en conocer como se disponían los átomos en la estructuradisponían los átomos en la estructura para lo para lo cual se propusieron las cual se propusieron las siguientes estructuras:siguientes estructuras:

H3C - CH3 C - C C - CH3 H2C = CH - C C – CH=CH2

( I ) ( II )

2. MOLÉCULA DE 2. MOLÉCULA DE BENCENO:BENCENO:

Luego de una exhausta investigación se Luego de una exhausta investigación se descarta las estructuras con excepción de la de descarta las estructuras con excepción de la de Kekulé y se descubre que la estructura real del Kekulé y se descubre que la estructura real del benceno es la del híbrido de resonancia que se benceno es la del híbrido de resonancia que se representa con un hexágono con un círculo.representa con un hexágono con un círculo.

Modelo Cósmico FermanModelo Cósmico Ferman ((estructuración del benceno en forma estructuración del benceno en forma

esférica).esférica).

Aquí se detalla los resultados que Aquí se detalla los resultados que teóricamente se obtendrían mediante teóricamente se obtendrían mediante difracción y espectrometría (como rayos X difracción y espectrometría (como rayos X cristalografía) del benceno esférico.  Los cristalografía) del benceno esférico.  Los átomos de hidrógeno no pueden verse átomos de hidrógeno no pueden verse debido a que giran alrededor de la molécula debido a que giran alrededor de la molécula de benceno muy rápidamente.de benceno muy rápidamente.

2.2 CARACTERÍSTICAS:2.2 CARACTERÍSTICAS:

La resonancia por deslocalización del La resonancia por deslocalización del enlace pi permite explicar la mayoría de enlace pi permite explicar la mayoría de las propiedades del benceno y sus las propiedades del benceno y sus derivados en función de la estructura. derivados en función de la estructura.

Es un anillo donde los seis átomos de Es un anillo donde los seis átomos de carbono presentan una hibridación carbono presentan una hibridación sp2, uniendose a dos átomos de sp2, uniendose a dos átomos de carbono adyacente y a un átomo de carbono adyacente y a un átomo de hidrógeno.hidrógeno.

Los enlaces carbono-carbono son Los enlaces carbono-carbono son todos iguales y los ángulos de enlace todos iguales y los ángulos de enlace son exactamente de 120°.son exactamente de 120°.

Son aquellos compuestos en los que se ha Son aquellos compuestos en los que se ha sustituido uno de los hidrógenos del benceno sustituido uno de los hidrógenos del benceno por un radical o grupo funcional y se nombran por un radical o grupo funcional y se nombran anteponiendo el nombre del grupo o radical al anteponiendo el nombre del grupo o radical al del benceno. Entre los mas conocidos tenemos:del benceno. Entre los mas conocidos tenemos:

3. 3. NOMENCLATURA:NOMENCLATURA:

3.1 DERIVADOS 3.1 DERIVADOS MONOSUSTITUIDOS:MONOSUSTITUIDOS:

Etilbenceno

CH2 –CH3

Clorobenceno

Cl

Bromobenceno

Br

Metilbenceno

CH3

(Tolueno)

Etenilbenceno

CH2 =CH2

(Estireno)

Formilbenceno

CHO

(Benzaldehido)Hidroxibenceno

(Fenol)

OH

Isopropilbenceno(Cumeno)

CH3 –CH2 -CH3

Carboxibenceno

COOH

(Ac. benzoico)

Nitrobenceno

NO2

Metoxibenceno

O-CH3

(Anisol)Aminobenceno

NH2

(Anilina)

3.2 DERIVADOS DISUSTITUIDOS:3.2 DERIVADOS DISUSTITUIDOS: Son aquellos aromáticos donde el benceno ha Son aquellos aromáticos donde el benceno ha

perdido dos de sus hidrógenos y en su lugar perdido dos de sus hidrógenos y en su lugar ha ganado dos radicales que pueden ser ha ganado dos radicales que pueden ser diferentes o iguales dando lugar estos últimos diferentes o iguales dando lugar estos últimos a que el compuesto presente isomería de a que el compuesto presente isomería de posición la cual puede ser de la siguiente posición la cual puede ser de la siguiente manera:manera:

X

PARA

ORTOORTO

META META

IUPAC:

ORTO: 1,2META: 1,3PARA: 1,4

Existen varias estructuras muy y entre ellas Existen varias estructuras muy y entre ellas podemos mencionas:podemos mencionas:

XILENOS ( también llamados dimetil bencenos)XILENOS ( también llamados dimetil bencenos)

CRESOLESCRESOLES

FENODIOLES FENODIOLES

XILENOS

CRESOLES

FENODIOLES

CH3 CH3 CH3

o - xileno

OH OH OH

OH OH OH

CH3 CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

OH

OH

OH

m – xileno p – xileno

o - cresol

m - cresol

p - cresol

o - fenodiol

m - fenodiol

p - fenodiol

3.3 DERIVADOS TRISUSTITUIDOS:3.3 DERIVADOS TRISUSTITUIDOS: Son aquellos aromáticos que se Son aquellos aromáticos que se

caracterizan porque el benceno a perdido caracterizan porque el benceno a perdido tres hidrógenos y en su lugar han ingresado tres hidrógenos y en su lugar han ingresado tres radicales que pueden ser iguales o tres radicales que pueden ser iguales o diferentes, pudiéndose formar isómeros de diferentes, pudiéndose formar isómeros de posición la que puede ser de tres tipos.posición la que puede ser de tres tipos.

X X X

Y

Z Z Y

Z

Y

1,2,3Vecinal (V)

1,3,5Simétrica (S)

1,2,4Asimétrica (A)

3.4 DERIVADOS 3.4 DERIVADOS POLISUSTITUIDOS:POLISUSTITUIDOS: Son aquellos donde el benceno a perdido Son aquellos donde el benceno a perdido

cuatro o hasta seis hidrógenos, estos cuatro o hasta seis hidrógenos, estos derivados no presentan isómeros. Ejm.:derivados no presentan isómeros. Ejm.:

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

Hexaclorobenceno

3.5 RADICALES MONOVALENTES:3.5 RADICALES MONOVALENTES:

Son los que tienen la valencia libre en un Son los que tienen la valencia libre en un átomo del anillo aromático, se nombran átomo del anillo aromático, se nombran como derivados del radical fenilo. El átomo como derivados del radical fenilo. El átomo que tiene la valencia libre recibe el número que tiene la valencia libre recibe el número uno. uno.

CH3

CH2-CH3

5- Etil – 2 - metilfenilo

CH2-CH3

m - Etilfenilo

CH2-CH2 -CH3

p – Propi5lfenilo

Se conservan los siguientes nombres, para los Se conservan los siguientes nombres, para los radicales monovalentes que tienen la valencia radicales monovalentes que tienen la valencia libre en un àtomo del anillo aromàtico, cuyas libre en un àtomo del anillo aromàtico, cuyas estructuras se muestran a continuaciòn:estructuras se muestran a continuaciòn:

• SSe conservan los siguientes nombres de e conservan los siguientes nombres de radicales con una sola valencia en la radicales con una sola valencia en la cadena lateral.cadena lateral.

3.6 Los radicales multivalentes. Con las 3.6 Los radicales multivalentes. Con las valencias libres en la cadena lateral se valencias libres en la cadena lateral se nombran como sus análogos derivados de nombran como sus análogos derivados de los alquenos y alquinos.los alquenos y alquinos.

3.6 RADICALES MULTIVALENTES:3.6 RADICALES MULTIVALENTES:

3.7 Polinucleares fusionados: Estos 3.7 Polinucleares fusionados: Estos compuestos se enumeran tal como se compuestos se enumeran tal como se muestra a continuación. El sentido de muestra a continuación. El sentido de numeración se selecciona de tal manera numeración se selecciona de tal manera que los sustituyentes reciban los que los sustituyentes reciban los localizadores mas bajos posibles.localizadores mas bajos posibles.

3.7 POLINUCLEARES 3.7 POLINUCLEARES FUCIONADOS:FUCIONADOS:

•El radical correspondiente a la El radical correspondiente a la remoción de un átomo de hidrogeno de remoción de un átomo de hidrogeno de la molécula de benceno, se denomina la molécula de benceno, se denomina fenilo. Cuando la cadena lateral tiene fenilo. Cuando la cadena lateral tiene mas de 6 carbonos o cuando existe un mas de 6 carbonos o cuando existe un grupo alquilo, el hidrocarburo se grupo alquilo, el hidrocarburo se nombra como un alcano sustituidonombra como un alcano sustituido

5. PRINCIPALES REACCIONES 5. PRINCIPALES REACCIONES QUÍMICAS DEL BENCENO:QUÍMICAS DEL BENCENO: El benceno es muy estable por ser aromático y en El benceno es muy estable por ser aromático y en

sus reacciones trata de conservar el sistema sus reacciones trata de conservar el sistema aromático.aromático.

Entre las principales reacciones podemos Entre las principales reacciones podemos mencionar:mencionar:

NITRACIÓN NITRACIÓN SULFONACIÓNSULFONACIÓN HALOGENACIÓNHALOGENACIÓN ALQUILACIÓNALQUILACIÓN

• CON HALUROS ALQUILICOSCON HALUROS ALQUILICOS

• CON ALCOHOLESCON ALCOHOLES

• ALQUENOSALQUENOS ACILACIÓN FRIEDEL-CRAFTSACILACIÓN FRIEDEL-CRAFTS

• CON HALUROS DE ÁCIDOCON HALUROS DE ÁCIDO

• CON ANHIDRIDOS DE ÁCIDOSCON ANHIDRIDOS DE ÁCIDOS

Se utiliza una mezcla nitrantemezcla nitrante que consiste en una mezcla de ácido nítrico con ácido sulfúrico.

La adición del ácido sulfúrico es con la intención de favorecer la formación del ión nitronio (NO2

+) que es el reactivo real que va ha favorecer el ataque electrofílico sobre el anillo aromático.

5.1 5.1 NITRACIÓN:NITRACIÓN:

HNO3 + H2SO4 H3O+ + HSO4

- + NO2 +

Como un ejemplo podemos mencionar la siguiente reacción:

Nitro benceno

NO2

benceno

H

+ H2O HO - NO2

H2SO4

5.2 5.2 SULFONACIÓN:SULFONACIÓN:

Esta reacción química utiliza H2SO4 concentrado ( también se puede emplear oleum, determinado ácido sulfúrico fumante ).

Ác. bencensulfónico

SO3H 1

benceno

H

+ H2O HO – SO3H

SO3

5.3 HALOGENACIÓN:5.3 HALOGENACIÓN:Esta reacción procede solamente con los halógenos bromo y cloro en presencia de un catalizador que viene a ser un ácido de Lewis, entre los cuales se puede utilizar el FeCl3 o FeBr3 dependiendo del tipo de halógeno que se quiere emplear.

X

H

+ HX X2

FeX3

5.4 ALQUILACIÓN:5.4 ALQUILACIÓN:

R

H

+ HX RX

AlCl3

5.4.1 CON HALUROS 5.4.1 CON HALUROS ALQUILICOS:ALQUILICOS:

R

H

+ H-OH R-OH

AlCl3

5.4.2 CON ALCOHOLES:5.4.2 CON ALCOHOLES:

5.4.2 CON ALQUENOS:5.4.2 CON ALQUENOS:

+ CH3 – CH – CH=CH2

H3 PO4

CH2 - CH – CH - CH3

CH2 - C – CH2 - CH3

CH3

CH3

CH3

X

5.5 ACILACIÓN FRIEDEL-CRAFTS:5.5 ACILACIÓN FRIEDEL-CRAFTS:

5.4.1 CON HALUROS DE ÁCIDO:5.4.1 CON HALUROS DE ÁCIDO:

benceno

H

+ CH3 – CH2 -C

O

Cl

Propiofenona

CH3 – CH2 -C

OAlCl3

Cloruro de propionilo

5.4.1 CON HALUROS 5.4.1 CON HALUROS ANHIDRIDOSANHIDRIDOS

DE ÁCIDO: DE ÁCIDO:

benceno

H

Propiofenona

CH3 – CH2 -C

OAlCl3

Anhidrido propionico

CH3 – CH2 -C

O

CH3 – CH2 - C

O

O++

5. HIDROCABUROS 5. HIDROCABUROS AROMÁTICOS FUCIONADOS:AROMÁTICOS FUCIONADOS:

CH3

AUTORAS:AUTORAS:

Lezama Villalobos, Claver Lezama Villalobos, Claver

IngridIngrid

Mestanza Sevillano, AzucenaMestanza Sevillano, Azucena

Sánchez Verástegui, Claudia Sánchez Verástegui, Claudia PatriciaPatricia

Valderrama Zavaleta, Sandra Valderrama Zavaleta, Sandra CeciliaCecilia