CAPÍTULO
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Profesor:
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Tema
Julio Oria
HIDROCARBUROS AROMÁTICOS
INTRODUCCIÓN En los primeros días de la química orgánica, la palabra aromático se utilizaba para describir las sustancias fragantes como el benzaldehído (de las cerezas), tolueno (del bálsamo de tolú) y el benceno (del destilado del carbón). Sin embargo, pronto se comprobó que las sustancias agrupadas como aromáticas diferían de la mayor parte de los otros compuestos orgánicos por su comportamiento químico.
O CH3
C H
Benceno
* *
Benzaldehido
Tolueno
CONCEPTO Los H.C. aromáticos tienen estructuras cíclicas no saturadas en los enlaces carbono-carbono de los anillos. La mayor parte de los H.C. aromáticos se basan en la molécula de benceno (C6H6)
CARACTERÍSTICAS * Los H.C. aromáticos son muy inflamables. La inhalación prolongada de vapores de benceno puede producir leucemia, caracterizada por la disminución de glóbulos rojos y aumento de glóbulos blancos en la sangre. Además el benceno es carcinógeno. * El benceno y otros compuestos aromáticos tóxicos han sido aislados en el alquitrán que se forma al arder los cigarrillos, en el aire contaminado y como producto de la descomposición de la grasa en la carne asada en barbacoas. * El benceno y otros compuestos aromáticos se hallan presente en la gasolina, y ayudan a aumentar el octanaje del combustible; sin embargo, su uso principal es como materia prima para obtener nuevos compuestos. En Algunas industrias químicas en particular la manufactura de colorantes y de fármacos se han basado por completo en aprovechar a los compuestos aromáticos. Ejemplo: La atorvastatina, utilizada para disminuir el colesterol, y comercializada como lipitor.
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NOMENCLATURA BENCENOS MONOSUSTITUIDOS Durante más de 100 años se han aislado derivados del benceno y utilizado como reactivos industriales. Muchos de sus nombres tienen su origen en las tradiciones históricas de la química. Los compuestos siguientes se suelen llamar por sus nombres comunes históricos, casi nunca se utiliza la nomenclatura sistemática de la IUPAC para ellos.
Br
(Bromobenceno)
NO2
(Nitrobenceno)
OH
NH2
(Fenol)
(Anilina)
SO3H
(Ácido bencensulfónico)
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CO-CH3
(Acetofenona)
CH3
CH
CH3
Isopropilbenceno (cumeno)
CHO
(benzaldehido)
CH=CH2
(Estireno)
C 2H 5
(etilbenceno)
COOH
(Ácido benzoico)
CH3
(Tolueno)
O-CH3
(Anisol)
CCH
(Etenilbenceno)
BENCENOS DISUSTITUIDOS Se nombran utilizando los prefijos orto-(o), meta-(m), o para-(p) con el fin de especificar el tipo de sustitución.
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Ejemplos: Cl
Cl Cl
orto (o) 1,2
meta (m) 1,3
para (p) 1,4
Cl Común: o-diclorobenceno Iupac: 1,2-diclorobenceno
m-diclorobenceno 1,3-diclorobenceno
Si un disustituido es posible nombrarlo como un derivado de un monosustituido notable, se prefiere esta forma de nomenclatura. Ejemplos: COOH CH3 OH Cl
CH3
CH3 C2H 5
Común: o-clorotolueno Iupac: 2-clorotolueno
CH3
OH
Cl ácido p-clorobenzoico ácido 4-clorobenzoico
m-etilfenol 3-etilfenol
OH
o-xileno 1,2-dimetilbenceno
Br
COOH
OH
m-fenodiol 1,3-dihidroxibenceno
*
OH
OH
NO2
p-cresol 4-metilfenol
NH2
p-nitrofenol 4-nitrofenol
p-bromoanilina 4-bromoanilina
ácido m-hidroxibenzoico ácido 3-hidroxibenzoico
BENCENOS FUSIONADOS Son compuestos que están formados por dos o más anillos bencénicos fusionados. Los anillos fusionados comparten dos átomos de carbono y el enlace entre ellos. Naftaleno
Antraceno Fenantreno
1,2- benzopireno Uno de los más activos carcinógenos. Se encuentra en el humo de los cigarrillos
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PROPIEDADES FÍSICAS
Los derivados del benceno tienden a ser más simétricos que los compuestos alifáticos similares, por lo que se empaquetan mejor en estructuras cristalinas y sus puntos de fusión son más altos. Por ejemplo, el benceno funde a 6°C, mientras que el hexano a -95°C. De forma análoga, Los bencenos para-disustituidos son más simétricos que los isómeros orto y meta, por lo que se empaquetan mejor en las redes cristalinas y sus punto de fusión son más altos. Los puntos de ebullición relativos de muchos derivados del benceno están relacionados con sus momentos dipolares. Por ejemplo, los diclorobencenos tienen puntos de ebullición que varían de la misma forma que sus momentos dipolares. Los p-diclorobencenos simétricos tienen un momento dipolar de cero y el más bajo punto de ebullición. El m-diclorobenceno tiene un momento dipolar pequeño y un punto de ebullición ligeramente más alto. El odiclorobenceno tiene el mayor momento dipolar y su punto de ebullición es el más alto. A pesar de que el p-diclorobenceno tiene el punto de ebullición más bajo, es el que mejor se empaqueta en una estructura cristalina, por lo que es el que tiene el punto de fusión más alto de los tres diclorobencenos. Cl Cl Cl
Cl Cl o-diclorobenceno pe = 181 °C pf = -17°C
*
m-diclorobenceno pe = 173 °C pf = -25 °C
Cl p-diclorobenceno pe = 170 °C pf = 54 °C
SUEÑO CELEBRE Friedrich August Kekulé, (1829-1896). Químico alemán. Propuso en 1865 la estructura cíclica hexagonal para el benceno, descartando así, la forma lineal como se había propuesto hasta entonces. Se dice que llego a dicha propuesta, cuando una noche cualquiera la respuesta le llegó durante un sueño, vio a una serpiente formada por seis partes que bailaba ante sus ojos. En su danza, la serpiente movió la cabeza hacia un lado hasta llegar a su propia cola, mordiéndola fuertemente. En aquel momento el anillo formado por la serpiente comenzó a girar rápidamente, haciendo que el químico se despertara muy impresionado por la experiencia.
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Br
Reforzando lo aprendido
CH2CH3
CH2CH3
* Preguntas de autoevaluación: NIVEL II 01. Sobre las sustancias aromáticas, indique que proposiciones son falsas. I. Son compuestos orgánicos que presentan aromas agradables por lo cual se utilizan en perfumería. II. Pueden ser hidrocarburos, oxigenados o nitrogenados. III.Pueden ser especies iónicas, siendo muy reactivas. IV. Una fuente importante de obtención es el petróleo, alquitrán de hulla. A) FFFF B) FVFV C) FFVV D) VVFF E) VFVF
Br
CH3CH2
2-bromo-1,4-dietilbenceno 1-bromo-3-cloro-5-propilbenceno OH 3-bencil-5-etilfenol
CH3CH2
CH2
05. Respecto al coroneno, halle el número de electrones deslocalizados que presenta, sabiendo que su estructura como híbrido de resonancia es: A) 12 B) 18 C) 24 D) 30 E) 36
02. Respecto al benceno, indicar verdadero (V) o falso (F) I. Es un compuesto hidrocarbonado cuyo nombre IUPAC es 1,3,5-ciclohexatrieno II. A 25°C y 1atm de presión se encuentra en estado sólido. III. Es su estructura real presenta enlaces dobles y simples los cuales están alternados. IV. Presenta el fenómeno de resonancia A) FFFF B) FFFV C) VFVF D) VVVF E) VVVV
06.
03. Indique verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I. En la molécula de benceno hay 12 enlaces , 3 enlaces , además de tener todas las longitudes carbonocarbono iguales II. El benceno es un líquido incoloro, tóxico por sus propiedades carcinogénicas, inflamable y fue aislado por primera vez por Faraday III. Los derivados disustituidos del benceno presentan 3 isómeros de posición. A) VVV B) FFF C) VFF D) VVF E) FVV 04. Indicar el nombre de los siguientes compuestos aromáticos:
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E) 1 amino m xileno
02. Dar el nombre IUPAC del compuesto:
CHO
OH
NO2 A) 3-nitro-5-hidroxibenzaldehido B) 3-hidroxi-5-nitrobenzaldehido C) 5-nitro-3-formilbencenol D) 3-nitro-5-formilbencenol E) 5-nitro-3-hidroxibenzaldehido 03. Escriba el nombre IUPAC del siguiente compuesto orgánico.
Br CH3CH2 CH3CH2 A) 3-Bromo-1,4-dietilbenceno. B) 1,4-dietilbromobenceno. C) 1-Bromo-3,6-dietilbenceno. D) 2-Bromo-1,4-dietilbenceno. E) 2,5-dietilbromobenceno. 04. El nombre del siguiente compuesto es:
CH3
CH3 NH2
A) 1 amino dimetil benceno B) 1,3 dimetil anilina C) 2,3 dimetil aminobenceno D) 2,4 dimetil bencenamina
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