Semana 18 2019 Hidrocarburos Aromáticos · Propiedades Físicas de hidrocarburos aromáticos...

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Semana 18 2019

Hidrocarburos Aromáticos El término aromático se usa para referirse asustancias como el benceno y a compuestos

similares a el, en cuanto a estructuras(generalmente cíclicas con dobles enlacesconjugados) y comportamiento químico ( sonestables y dan reacciones de sustitución en lugarde adición).

Inicialmente se uso el término «aromático» puesmuchos compuestos que poseen ésta estructuratienen olores fragantes ( vainilla, tomillo, anís,canela). Actualmente se refiere más a su estructuray comportamiento químico.

BENCENO COMPUESTO REPRESENTATIVO DE LOS

HIDROCARBUROS AROMATICOS

CARACTERISTICAS GENERALES.

Anillo plano de 6 átomos de Carbono con un Hidrogeno

unido a cada carbono.

Su formula molecular es C6H6 .

Sus átomos de carbono presentan hibridación sp2

Las longitudes de enlace C-C son iguales.

Todos los ángulos de enlace son iguales( 120 ° ).

Experimenta generalmente reacciones de sustitución.

No presenta isomeros.

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Estructura de Kekulé, para representar al

benceno

Consistía en una estructura plana, cíclica y

hexagonal de 6 átomos de carbono, con enlaces

dobles y simples alternados entre los átomos de

carbono.

Cada átomo de carbono estaría unido a un solo

átomo de hidrogeno y poseería 3 dobles enlaces

alternos, pudiendo presentar las siguientes formas. .

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Ejs de fórmulas que representan al bencenoH

C

H C C H

H C C H

C

H

El círculo dentro del hexágono, representa el

enlace gigante ( el que se muestra como una nube

arriba y abajo del anillo carbonado).

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Orbital molecular

gigante

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Actualmente se sabe que se comporta más

como un alcano que como un alqueno, ya

que experimenta reacciones de sustitución y

no de adición. Los electrones se comparten

equitativamente entre los átomos de carbono

y todos los enlaces Carbono-Carbono en el

benceno son idénticos.

No reacciona con el KMnO4.

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Clasificación

Un solo anillo Número de Anillos Fusionados

1 2 3

Benceno

F, molecular

C6H6

Naftaleno

F. molecular

C10H8

Antraceno C14H10 *

Fenantreno C14H10*

* isómeros estructurales

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PIRENO

4 anillos fusionados

BENZOPIRENO

5 anillos fusionados

( potente cancerígeno)

DIBENZOPIRENO

6 anillos fusionados

Relación entre número de anillos fusionados y

riesgo de cáncer a la exposición de éstos.

Hidrocarburos aromáticos policiclicos ( PAH)

Los compuestos que contienen 5 o más anillos

fusionados como el benzopireno, presentes en el

humo del cigarro, alimentos asados al carbón o

barbacoas, y en el humo que sale del tubo de

escape de los carros; son potentes cancerígenos.

Esta sustancia se adhiere a el ADN provocando

crecimiento celular anormal y cáncer.

El benzopireno esta fuertemente asociado al cáncer

de pulmón.

PULMONES DE UN FUMADOR y NO FUMADOR

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Propiedades Físicas de hidrocarburos aromáticos

–Insolubles en agua

–Incoloros

–Menos densos que el agua

–Solubles en compuestos orgánicos apolares, como por ejemplo: tetracloruro de Carbono, éter, cloroformo.

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Nomenclatura

Sistema UIQPA: para bencenos sustituidos

A- Solo un sustituyente en el anillo

Nombrar al sustituyente y agregar la palabra

benceno. Sin indicar la posición.

Br

Cl

CH2CH3

Bromobenceno Clorobenceno Etilbenceno

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Nomenclatura común * de algunos bencenos

monosustituidos cuyos nombres son aceptados y

usados como nombres base

Tolueno* Fenol* Anilina*

metilbenceno Hidroxibenceno Aminobenceno

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Nomenclatura común de los radicales derivados

de los anillos aromáticos y como se nombran.

C6H5-

Fenilo ó

Fenil

Bencilo ó

bencil

CH2 -

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Ejercicios:

Escriba los nombres UIQPA de los siguientes alcanos con un

sustituyente aromático

2)

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B- Dos sustituyentes : Se utilizan los prefijos

orto (o-),meta (m-), para (p-).

Orto (o-)

Posiciones 1,2

Meta ( m-)

Posiciones 1,3

Para (p-)

Posiciones 1,4

sustituyentes

adyacentes

sustituyentes

separados por 1 C

entre si

sustituyentes

separado por 2 C

entre si

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Ejemplos :1) Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

Clo-diclorobenceno

1,2-diclorobencenom- diclorobenceno

1,3-diclorobencenop-diclorobenceno

1,4-diclorobenceno

CH3

NO2

OH

NO2

p-nitrotoluenoo-nitrofenol

otros ejemplos:

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-----------Su nombre es ácido benzoico,

Los bencenos disustituidos donde los

dos grupos sustituyentes son dos

metilos son conocidos como

«XILENOS»

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Propiedades QuímicasNITRACIÓN : se sustituye uno de los Hidrógenos

del anillo por el grupo nitro ( -NO2 ) del HNO3

Como producto secundario se obtiene H2O

H HO-NO2 NO2

+ HNO3 + H2O

Nitrobenceno

H2SO4

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SULFONACIÓN : Se sustituye uno de los

Hidrógenos del anillo bencénico por el –SO3H.

Como producto secundario se obtiene H2O. En

el laboratorio se observa una turbidez como

producto de la reacción.

SULFONACION

H HO-SO3H SO3H

+ H2SO4 + H2O

Benceno ácido bencensulfónico

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ALQUILACIÓN: Conocida como Reacción de

Friedel-Crafts consiste en la sustitución de un

Hidrogeno del anillo por un grupo alquilo o

arilo. Necesita como catalíticos FeCl3, AlCl3.

Como producto secundario se obtiene el

hidrácido respectivo

AlCl3

1) C6H6 + CH3CH2Cl → C6H5CH2CH3 + HCl

H CH3

+ CH3Cl AlCl 3 + HCl

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HALOGENACION: consiste en la sustitución de un

H del anillo aromático por un halógeno, como

subproducto se obtiene el hidrácido respectivo.

Necesita los mismos catalíticos que la

alquilación : FeCl3 , AlCl3C6H6 + Cl2 AlCl3 C6H5Cl + HCl

H Br

+ Br2 + HBr FeBr3

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US0S E IMPORTANCIA• Los compuestos con anillos bencénicos se encuentran

en vegetales y animales, sin embargo son producidospor el reino vegetal. Como los animales necesitancompuestos aromáticos para desarrollarse debenobtenerlos de la alimentación especialmenteconsumiendo vegetales.

• Algunos medicamentos comunes como la aspirina, elacetaminofén, ibuprofén, y algunos aromatizantes comola vainilla, contienen anillos bencénicos.

• En general el benceno se utiliza como solvente y comomaterial para sintetizar otros compuestos. Susderivados se utilizan en la fabricación de colorantes,pesticidas medicamentos, plásticos desinfectantes , etc.

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Compuestos orgánicos halogenados

(Haloalcanos ó haluros de alquilo)

Poseen uno o más átomos de halógeno dentro

de la cadena carbonada.

CLASIFICACIÓN

I-Por el radical al que se unen:

Haluros de alquilo y de Arilo

II-Por el carbono al que se unen:

Primarios, Secundarios, Terciarios

III-Por el halógeno unido a la cadena carbonada:

Fluorados, Clorados, Bromados, Iodados

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Por el radical al que se unen

Hidrocarburo

sustituido Derivado

Alifático

Haluro de AlquiloR-X Ej:

CH3CH2Cl

Aromático Haluro de Arilo

Ar –X Ej:

F

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Por el carbono al que se unen ( primarios,

secundarios, terciarios)

Carbono Ejemplos : Estructuras y nombres

UIQPA/Común

1o. CH3CH2CH2CH2Cl 1-Clorobutano /

Haluro primario Cloruro de n-butilo

2o. CH3CH CH2CH3 2-clorobutano /

Cl cloruro de sec-butilo

Haluro secundario

3o. CH3 2-cloro-2-metilpropano /

CH3CCl Cloruro de terbutilo

CH3

Haluro terciario

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Por el halógeno unido al radical:

Estructura Nombre común /

UIQPA

Clorados CHCl3 Cloroformo /

triclorometano

Bromados CHBr3Bromoformo /

tribromometano

Fluorados CHF3Fluoroformo /

trifluorometano

Yodados CHI3 Yodoformo /

triyodometano

Propiedades físicas de los haluros o

derivados halogenadosPuntos de ebullición : aumenta con el tamaño del

átomo de halógeno que sustituye a la cadena o anillo:

Estos puntos de ebullición se comportan así :

Fluorados < Clorados < Bromados < Iodados

Solubilidad en agua: Tienen cierto carácter polar, que

se va perdiendo a medida que aumenta la cadena

carbonada. Los floruros unidos a cadenas cortas son

más solubles en agua que el resto de los haluros

debido a que el Flúor mantiene cierta capacidad de

formar puentes de hidrogeno con el agua. Lo que se

pierde al aumentar la cadena carbonada.30

Usos comunes de los haloalcanos

• Solventes y anestésicos son los usos más

comunes que se le dan.

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Usados en lavanderias

para quitar aceites y

grasas

Usados como

anestésicos

Dicloro metano CH2Cl2

1,1,1-tricloroetano:

Cl3C-CH3

Halotano o fluotano

Cloroetano ( Cloruro de

etilo.

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NOMENCLATURA

Sistema Común: Se nombra el halógeno

terminado en “uro” y a continuación el nombre

del radical al que esta unido.

CH3Cl Cloruro de metilo

CH3CH2CH2Br Bromuro de propilo

CCl4 Tetracloruro de carbono

CH3CHCH3

IYoduro de isopropilo

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UIQPA, se da la posición y nombre del halógeno,

si hay varios usar orden alfabético y a

continuación el nombre del alcano básico

Ejemplo :

1) CH3Cl

Br

1) CH3CH2CH2CHCHCH2Cl

CH3

3) CH2CH2

F F

4) CH2=CHCH2Cl

Clorometano

2-bromo-1-cloro-3-metilhexano

1,2-difluoroetano

3-cloropropeno

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Algunos usos derivados halogenados

Cloroformo

CHCl3

Usado como anestésico. Dejo de

usarse por ser tóxico y cancerígeno.

Actualmente se usa como solvente.

Halotano ó

Fluotano

CF3CHClBr

Anestésico general más usado, poca

tóxico, no explosivo, olor agradable,

pocos efectos secundarios. Se

elimina rápidamente del cuerpo

DDT (diclorodifenil

tricloroetano)

Usado como pesticida en algunos

países para el control de insectos

transmisores de enfermedades.

CH2Cl2Diclorometano

Usado en lavanderías para quitar

manchas de aceites y grasas

Continuación uso de haluros de alquilo ó

derivados halogenados

Cloroetano ó

cloruro de etilo

CH3CH2Cl

Usado como anestésico local. Al

evaporarse rápido enfría la piel y

disminuye el dolor, usado por

deportistas.

Cloruro de metileno

CH2Cl2

Usado como solvente para limpieza y

desengrasado. Antes usado para

extraer componentes del café y

producir café soluble, en desuso

porque deja residuos toxicos en el

café.

Tetracloruro de

Carbono CCl4

Usado como solvente y para lavado

en seco, en desuso por ser tóxico y

cancerígeno35