“AÑO DE LA INVERSION PARA EL DESARROLLO RURAL Y LA SEGURIDAD ALIMENTARIA”

Universidad Innovadora Un Ingeniero Químico una empresa

COMPUESTOS AROMATICOS

 

CATEDRA: QUIMICA ORGANICA ICATEDRATICO: Ms. ABEL INGA DIAZINTEGRANTES:

LEON CONDOR ROXANAÑAUPARI LEIVA DANITSARIVERA MERINO ELENATAIPE FERNANDEZ THALIA

 

Los hidrocarburos aromáticos son compuestos insaturados de un tipo especial. Originalmente recibieron el nombre de aromáticos debido al aroma que algunos poseen. Sin embargo no todos son odoríferos y muchos compuestos fragantes no son de tipo aromático.Uno de los compuestos más simples y que se conoció primero con la estructura característica de los compuestos aromáticos fue el hidrocarburo benceno, por ello se dice que son hidrocarburos derivados del benceno.

COMPUESTOS AROMATICOS U HOMOCICLICOS

BENCENO: Es el compuesto más sencillo, está formado por un anillo de forma hexagonal, es decir de seis átomos de carbono unidos entre sí alternadamente por enlaces dobles y simples deslocalizados, que le confieren estabilidad.Son hidrocarburos que en el anillo o ciclo está formado solamente por átomos de carbono. Presentan carácter aromático debido fundamentalmente a la deslocalización de los enlaces dentro del anillo.

Aislado en 1825 por M. Faraday(C:H1:1) Sintetizado en 1834 por Mitscherlich(C6H6) La primera estructura del benceno es propuesta por August Kekulé en 1872

El concepto de hibridación de orbitales atómicos y de la teoría de la resonancia, desarrollados en los años 1930, proviene la primera descripción adecuada de la estructura del benceno.El esqueleto de carbono es un hexágono regular, con todos C-C-C y H-C-C ángulos de enlace 120°

sp 2 -sp 2

sp 2 -1 s1 .0 9 Å

1 2 0 °

1 2 0 °

1 2 0 °

1 .3 9 Å

C

C

C

C

C CH

H H

H

H H

CH

CH

CH

CHC

H

C

H

CC

CC

C

C

H

H

HH

HH

La primera estructura del benceno es propuesta por August Kekulé en 1872

RESONANCIA EN EL BENCENO

El benceno es un híbrido de resonancia de las dos estructuras de Kekulé. Esta representación implica que los electrones pi están deslocalizados, con un orden de enlace de 1,5 entre los átomos de carbono adyacentes. Las longitudes de los enlaces carbono-carbono del benceno son más cortas que las de los enlaces sencillos, y más largas que las de los dobles enlaces

La resonancia del benceno se puede representar dibujando un círculo dentro del anillo de seis miembros como una representación combinada

REPRESENTACIÓN ORBITAL DEL BENCENO.

El benceno es un anillo plano de átomos de carbono con hibridación sp2, y con todos los orbitales p no hibridados alineados y solapados. La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es de 1,397 Å y todos los ángulos de enlace son de 120º.

La conjugación y la deslocalización de los electrones en el benceno proporcionan a este compuesto una estabilidad mayor que la de los ciclos no conjugados. El término compuesto aromático se utiliza para describir un compuesto cíclico con dobles enlaces conjugados y que se estabiliza por resonancia.

Se comporta como un compuesto de carácter saturado.No decolora el agua de bromo.No decolora el permanganato de potasio ( prueba de Bayer).Puede manifestar instauración.En casos especiales es posible que se lleven a cabo reacciones de adición.En estos compuesto prevalece las reacciones de sustitución antes que las reacciones de adición.La mayoría de las reacciones proceden por el mecanismo de sustitución electrófilica.

PROPIEDADES QUIMICAS

PROPIEDADES FISICASIncoloro.Móvil.Menos denso que el agua ( 0.889 g/CC).Punto de ebullición 80.1 ºc.Punto de fusión 5.4 ºc.Insoluble en agua.Soluble en solventes orgánicos.Etano y éter.Poder disolvente en grasa, resinas, azufre, fósforo.Son inflamables.El benceno es altamente toxico.Es el mas volátil de los hidrocarburos aromáticos.

FUENTES DE HIDROCARBUROS AROMÁTICOS

1.Los hidrocarburos aromáticos simples que se usan como material de partida para elaborar productos más complejos provienen de dos fuentes principales, el carbón (o hulla) y el petróleo.

2.El carbono es una sustancia mineral enormemente compleja formada en mayor medida por grandes arreglos de anillos insaturados del tipo del benceno unidos entre sí. Cuando se calienta a 1000 °C en ausencia de aire, las moléculas de la hulla experimentan desintegración térmica (pirólisis), y destila una mezcla de productos volátiles llamada alquitrán de hulla. La destilación fraccionada posterior de esta mezcla produce beceno , tolueno, xileno (dimetilbenceno), naftaleno.

3.El petróleo a diferencia del carbón, consiste principalmente en alcanos y contiene pocos compuestos aromáticos. Sin embargo, durante la refinación del petróleo se forman moléculas aromáticas cuando los alcanos se hacen pasar sobre un catalizador a una temperatura aproximada de 500 °C a altas presiones.

Halogenacion. Nitración. Sulfonacion. Alquilacion. Acilacion.

REACCIONES EN EL ANILLO BENCENICO

1.- Sustitución electrofílica aromática. Constituye la reacción más característica del anillo aromático. Dependiendo del electrófilo que se incorpora al anillo aromáticos tenemos:

La función del catalizador (acido de lewis ) es contribuir a crear partículas electrofilicas activas debido a la polarizacion de los enlaces entre los átomos del halógeno.

HALOGENACION

La halogenacion consiste en la Sustitución del H por Cl o Br

Consiste en la sustitución de un hidrogeno del ciclo, por un grupo nitro ( NO2 ). La reacción se realiza con una mezcla de acido nítrico y sulfúrico concentrado.

El anillo bencénico es un dador de electrones o nucleofilo y el cation nitronio que se forma (NO2

+) es el electrofilo.

NITRACION

Consiste en la sustitución de un hidrogeno en el núcleo bencénico por un grupo sulfonico. La reacción se realiza calentando el hidrocarburo aromático con H2SO4 concentrado con formación de acido sulfonicos aromatizados.

SULFONACION

Consiste en la introducción de un grupo alquilo en el núcleo aromático, por acción de haluros de alquilo sobre el benceno, presencia de haluros de aluminio como catalizadores.

ALQUILACION DE FRIEDEL- CRAFTS

Se trata de la sustitución de uno de los hidrogeno del anillo por un grupo acilo, -COR. En general este se consigue a partir e un cloruro de acido carboxílico RCOCl en presencia de tricloruro de alumínio.

ACILACION DE FRIEDEL- CRAFTS

ADICION DE HIDROGENO AL ANILLO BENCENICO

ADICION DE HALOGENOS AL ANILLO BENCENICO

REACCIONES DE OXIDACION EN EL ANILLO BENCENICO

OZONOLISIS

RADICALES ARILOS

NOMBRE DEL RADICAL

FÓRMULA

DIAGRAMA DESCRIPCIÓN

FENILO C6H5- Grupo arilo que se forma cuando se elimina un H

del benceno

BENCILO C6H5CH2- Es un grupo alquilo que se deriva eliminando un átomo de H del grupo metilo del tolueno.

Los derivados del benceno se originan por la sustitución de los hidrógenos del anillo por grupos funcionales. Su nomenclatura por lo general sigue las reglas de los hidrocarburos alifáticos y la numeración de los carbonos, frecuentemente, aunque no siempre, se realiza en el sentido de las agujas del reloj, a partir del sustituyente.

Metilbenceno Hidroxilbenceno Aminobenceno Nitrobenceno Benzaldehído

ó Tolueno ó Fenol ó Anilina

CH3 OH NH2 NO2 CHO

DERIVADOS DEL BENCENO

MONOSUSTITUIDOS

Ácido benzoico Clorobenceno Bromobenceno Estireno

COOH Cl Br CH = CH2

Cuando el benceno lleva un radical se nombra primero dicho radical seguido de la palabra “benceno".

Cumeno

vinilbenceno

Cuando hay dos sustituyentes, se presentan tres clases de isómeros: orto (1,2), meta (1,3) y para (1,4)

Orto Meta Para

x

y

x

y

x

y

Si son dos los radicales su posición relativa dentro del anillo bencénico se indica mediante los números 1,2; 1,3 ó 1,4, teniendo el número 1 el sustituyente más importante. Sin embargo, en estos casos se sigue utilizando los prefijos "orto", "meta" y "para" para indicar esas mismas posiciones.Ejemplo

1,2-dimetilbenceno, (o-dimetilbenceno) o(o-xileno) 1,3-dimetilbenceno, (m-dimetilbenceno) o (m-xileno) 1,4-dimetilbenceno, (p-dimetilbenceno) o (p-xileno)

HAY ALGUNOS COMPUESTOS QUE TIENEN NOMBRE COMUN

Compuestos Trisustituidos : Consiste en la sustitución de tres hidrógenos del benceno por sustituyentes iguales o diferentes. Pueden tener tres posiciones diferentes:

Posiciones : 1,2,3 Vecinal (Vec) 1,2,4 Asimétrico (Asim) 1,3,5 Simétrico ( Sim)

NO2

COOH OH

BrCH3

CH3

CH3

BrH3CO

1,2,3 Trimetil Benceno Ac. 2,4 Dibromo Benzoico 3- Metoxi – 5 – Nitro - Fenol Vec. Trimetil Benceno Ac. Asim Dibromo Benzoico Sim Metoxi – Nitro - Fenol

Polisustituidos : Consiste en la sustitución de más de tres hidrógenos del benceno por sustituyentes iguales o diferentes.

CH3

Br

O2N

Br

Br

Br

Br

Br

NO2

NO2NO2

NO2

O2N

OH

Hexa bromo Benceno 2,4,6 – Trinitro Fenol 2,4,6 – Trinitro Tolueno Ac. pícrico TNT

– Si un grupo impone un nombre especial, el nombre de la molécula también deriva del nombre especial.

– Si no se pone nombre especial, se listan por orden alfabético con los números menores posibles

6

54

3

2

15

6

43

21

2,4,6-Tribromofenol 2-Bromo-1-etil-4-nitrobenceno

OHBr

Br

Br

NO2

CH2 CH3

Br

En compuestos trisustituidos o más, en general se enumera el núcleo bencénico, empezando por el sustituyente principal y seguir en dirección al sustituyente más próximo; si son equidistantes el orden de precedencia.

Si se ubican dos o más sustituyentes iguales y uno diferente, el nombre base es el del sustituyente diferente, la posición de los demás se indica mediante números. Si todos los grupos son diferentes tener en cuenta la jerarquía.

ORDEN DE PRIORIDAD-COOH > -CHO >-CN > -CO > -OH > -NH2 > -R > -NO2 > -HALOGENOS

Naftaleno Antraceno Fenantreno

Pireno Criseno Benzopireno

DERIVADOS POR CONDENSACION:

Hidrocarburos Aromáticos Polinucleares (PAHs) contienen dos o más anillos aromáticos, acumulados o que tienen dos carbonos comunesLos hidrocarburos aromáticos fusionados, son compuestos aromáticos con dos o más núcleos bencénicos, sirven de base para una serie de sustancias. Tenemos:

Bifenilo

Naftaleno : C10H8 Se Obtiene por destilación del alquitrán de hulla, entre 170 ºC y 250 ºC

12

345

6

78

Antraceno: C14H10 Se Obtiene por destilación del alquitrán de hulla, entre 340 ºC y 360 ºC

12

345

6

78 9

10

1

23

45

6

78 9

10

12

34

56

7

8

910

1

2

3456

7

8

9 10

Fenantreno: C14H10

12

3

4

567

8

910

Acetanantrileno

109

87

6

5

4

32

11 2

3

4567

8

910

Aceantrileno

1112

Tifenileno

109

8

76 5

4

3

21 1

2

34

567

8

910

1112

Criseno

12

34567

8

910 11 12

NaftacenoPireno

Cuando el benceno actúa como radical de otra cadena se utiliza con el nombre de "fenilo".

4-etil-1,6-difenil-2-metil-hexano

OBSERVACIONES

En el caso de haber más de dos substituyentes, se numeran de forma que reciban los localizadores más bajos, y se ordenan por orden alfabético. En caso de que haya varias opciones decidirá el orden de preferencia alfabético de los radicales.

1-etil-2,5-dimetil-4-propilbenceno

HIDROCARBUROS AROMÀTICOS POLICÌCLICOS

Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs) son un grupo de más de 100 sustancias químicas diferentes que se forman durante la combustión incompleta del carbón, petróleo y gasolina, basuras y otras sustancias orgánicas como tabaco y carne preparada en la parrilla. Los HAPs se encuentran generalmente como una mezcla de dos o más de estos compuestos, tal como el hollín.

EXPOSICIÒN A HAPs• Respirando aire contaminado al trabajar en plantas que producen alquitrán y asfalto; plantas donde se ahuman productos; y facilidades que queman basuras municipales.

• Respirando aire con HAPs del humo de cigarrillos, humo de madera, emisiones del tubo de escape de automóviles, caminos de asfalto, o humo de la combustión de productos agrícolas.

• A través de contacto con aire, agua o tierra cerca de sitios de residuos peligrosos.

• Comiendo carnes preparadas en la parrilla o que se han quemado; comiendo cereales, harina, pan, hortalizas, frutas, o carnes contaminadas; o comiendo alimentos procesados o en escabeche.

• Tomando leche de vaca o agua contaminadas.

• Las madres que lactan y que viven cerca de sitios de residuos peligrosos pueden pasar los HAPs a los niños a través de la leche materna.

CONSECUENCIA DE LA EXPOSICIÓN A HAPs

Algunos HAPs son carcinogénicos.

Ciertas personas que han respirado o tocado mezclas de HAPs y otros compuestos químicos por largo tiempo han contraído cáncer. Ciertos HAPs han producido cáncer en animales de laboratorio que respiraron aire con HAPs (cáncer al pulmón), comieron alimentos con HAPs (cáncer al estómago), o se les aplicó HAPs en la piel (cáncer a la piel).

El benzopireno y el dibenzoantraceno han mostrado capacidad para inducir tumores en animales y establecer enlaces estables con el DNA.