COMPUESTOS AROMATICOS
FASE COGNITIVA.
La primera actividad que se propone para el desarrollo de esta fase es la consulta e investigación dirigida, por parte del docente, en la cual se estará realizando monitoreo permanente a los grupos (2) de estudiantes para orientarlos en la investigación y aclararle las dudas que se les presenten.
Los estudiantes conformaran grupos de dos estudiantes para realizar el trabajo colectivo, el cual deben mostrar como evidencia y enviarlo al correo del docente orientador.
ACTIVIDAD.
Propósito de esta actividad es que los estudiantes se empiecen a familiarizar con los elementos básicos para la construcción de mapas conceptuales.
1. Haz “clic” en buscador de internet.
2. Comienza tu consulta teniendo como referencia las los siguientes temas de compuestos aromáticos.
a. Generalidades de los aromáticos.
b. Estructura y constitución del benceno.
c. Concepto moderno de la estructura del benceno.
d. Nomenclatura de los derivados del benceno.
e. Propiedades físicas de los aromáticos.
f. Propiedades químicas de los aromáticos o reacciones.
g. Orientadores en las reacciones de sustitución de los aromáticos.
h. Reacciones de obtención en los aromáticos.
3. La información investigada organízala en una carpeta Word teniendo en cuenta los temas anteriores.
4. Realiza una lectura comprensiva a la información organizada.
5. Realiza una segunda lectura en la cual debes ir resaltando con la barra de color de fuente las frases y palabras claves de cada texto.
El trabajo lo debes guardar en tu correo gmail y enviar uno por grupo al docente orientador para su evaluación.
Solución
a). 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. La estabilidad excepcional de estos compuestos y la explicación de la regla de Hückel han sido explicadas cuánticamente, mediante el modelo de "partícula en un anillo"
b).
Una característica de los hidrocarburos aromáticos como el benceno, anteriormente mencionada, es la coplanaridad del anillo o la también llamada resonancia, debida a la estructura electrónica de la molécula. Al dibujar el anillo del benceno se le ponen tres enlaces dobles y tres enlaces simples. Dentro del anillo no existen en realidad dobles enlaces conjugados resonantes, sino que la molécula es una mezcla simultánea de todas las estructuras, que contribuyen por igual a la estructura electrónica. En el benceno, por ejemplo, la distancia interatómica C-C está entre la de un enlace σ (sigma) simple y la de uno π(pi) (doble).
c). Todos los derivados del benceno, siempre que se mantenga intacto el anillo, se consideran aromáticos. La aromaticidad puede incluso extenderse a sistemas policíclicos, como el naftaleno, antraceno, fenantreno y otros más complejos, incluso ciertos cationes y aniones, como el pentadienilo, que poseen el número adecuado de electrones π y que además son capaces de crear formas resonantes.
Estructuralmente, dentro del anillo los átomos de carbono están unidos por un enlace sp2 entre ellos y con los de hidrógeno, quedando un orbital π perpendicular al plano del anillo y que forma con el resto de orbitales de los otros átomos un orbital π por encima y por debajo del anillo.
d). Monosustituidos
1.Se conocen muchos derivados de sustitución del benceno. Cuando se trata de los compuestos monosustituidos, las posiciones en el anillo bencénico son equivalentes. Los sustituyentes pueden ser: alquenilos, alquilos , arilos.
2.Nombrar el sustituyente antes de la palabra benceno.
Nota: Algunos compuestos tienen nombres tradicionales aceptados.
Disustituidos
Cuando hay dos sustituyentes en el anillo bencénico sus posiciones relativas se indican mediante números o prefijos, los prefijos utilizados son orto-, meta- y para-, de acuerdo a la forma:
•orto- (o-): Se utilizan en carbonos adyacentes. Posiciones 1,2.
•meta- (m-): Se utiliza cuando la posición de los carbonos son alternados. Posiciones 1,3.
•para- (p-): Se utiliza cuando la posición de los sustituyentes están en carbonos opuestos. Posiciones 1,4.
Benceno como radical
•El anillo benceno como sustituyente se nombra fenilo.
•Cuando está unido a una cadena principal es un fenil.
Aromáticos Policíclicos
•Para nombrar a este tipo de compuestos se indica el número de posición de los sustituyentes, seguido del nombre del sustituyente y seguido del nombre del compuesto.
•El orden de numeración de estos compuestos es estricta, no se puede alterar y por ende tienen nombres específicos.
e). P. Fisicas: Estos hidrocarburos son derivados del benceno, C6H6, líquido de punto de ebullición 80 ºC, inmiscible en agua, buen disolvente de compuestos orgánicos, como colorantes, barnices, etcétera, y materia prima base de muchas sustancias de la industria química.
Estos hidrocarburos se obtienen a partir del refino y de la transformación del petróleo.
Las reacciones típicas de los hidrocarburos aromáticos son las de sustitución, en las que se reemplaza un hidrógeno del núcleo bencénico por un grupo funcional:
Nitración: se sustituye un hidrógeno por el grupo nitro –NO2.
Halogenación: se sustituye un hidrógeno por un halógeno.
Sulfonación: se sustituye un hidrógeno por un grupo –SO3H.
P. Químicas:
Halogenación
El cloro y el bromo dan derivados de sustitución que recibe el nombre de haluros de arilo.
C6H6 + Cl2 => C6H5Cl + HCl
Clorobenceno
C6H6 + Br2 => C6H5Br + HBr
Bromobenceno
La halogenación está favorecida por la temperatura baja y algún catalizador, como el hierro o tricloruro de aluminio, que polariza al halógeno X ± para que se produzca enérgicamente la reacción. Los catalizadores suelen ser sustancias que presentan deficiencia de electrones.
Sulfonación
Cuando los hidrocarburos bencénicos se tratan con ácido sulfúrico fumante (ácido sulfúrico que contiene anhídrido sulfúrico) H2SO4 + SO3 se forman compuestos característicos que reciben el nombre de ácidos sulfónicos. En realidad, se cree que el agente activo es el SO3
C6H6 + HOSO3H => C6H5SO3H + H2O
Ácido benceno sulfónico
Nitración
El ácido nítrico fumante o también una mezcla de ácidos nítrico y sulfúricos (mezcla sulfonítrica), una parte de ácido nítrico y tres sulfúricos, produce derivados nitrados, por sustitución. El ácido sulfúrico absorbe el agua producida en la nitración y así se evita la reacción inversa:
C6H6 + HONO2 => C6H5NO2 + H2O
Nitro - benceno
Combustión.
El benceno es inflamable y arde con llama fuliginosa, propiedad característica de mayoría de los compuestos aromáticos y que se debe a su alto contenido en carbono.
2 C6H6 +15 O2 => 12CO2 + 6H2O
Hidrogenación.
El núcleo Bencénico, por catálisis, fija seis átomos de hidrógeno, formando el ciclohexano, manteniendo así la estructura de la cadena cerrada.
C6H6 + 3H2 => C6H12
Síntesis de Friedel y Crafts, Alquilación
El benceno reacciona con los haluros de alquilo, en presencia de Cloruro de aluminio anhidro como catalizador, formando homólogos.
C6H6 + CH3Cl => C6H5CH3 + HCl
Tolueno
El ataque sobre el anillo bencénico por el ion CH3 electrofilico es semejante al realizado por el ion Cl en la halogenación.
Síntesis de Wurtz – Fitting.
Es una modificación de la de Wurtz de la serie grasa. Los homólogos del benceno pueden prepararse calentando una solución etérea de un halogenuro de alquilo y otro de arilo con sodio.
Este método tiene la ventaja sobre el de Friedel – Crafts, de que se conoce la estructura del producto y puede introducirse fácilmente cadenas largas normales
g). La halogenación aromática con bromo o cloro conduce a los correspondientes haluros de arilo usando como catalizadores haluros de hierro (FeX3) o de aluminio (AlX3).
Halogenación del benceno, X = Cl, Br. Siendo FeX3 o AlX3 el catalizador.
La nitración aromática para formar compuestos nitro aromáticos tiene lugar mediante la generación de un ion nitronio (NO2+) a partir de ácido nítrico y ácido sulfúrico.
Nitración del benceno
La sulfonación aromática del benceno con ácido sulfúrico fumante produce ácido bencenosulfónico.
Sulfonación del benceno
La reacción de Friedel-Crafts en sus dos versiones de alquilación y acilación. Teniendo como reactivos respectivamente haluros de alquilo o haluros de acilo (también conocidos como haluros de ácido o haluros de alcanoílo). Habitualmente el cloruro de aluminio (AlCl3) es el catalizador.
Otras sustituciones
Otras reacciones que siguen un esquema de sustitución electrófila aromática son un grupo de reacciones de formilación aromática que incluyen la reacción de Vilsmeier-Haack, lareacción de Gattermann Koch y la reacción de Reimer-Tiemann.
Otras reacciones son el acomplamiento diazoico donde el electrófilo son sales de diazonio aromáticas, la reacción de Kolbe-Schmitt en la que el electrófilo es dióxido de carbono y lacondensación de Pechmann donde el electrófilo es un grupo carbonilo activado.
En la reacción de Lehmstedt-Tanasescu, compuesta de varias etapas, uno de los electrófilos es un intermedio N-nitroso (N-NO).
