FORMACIÓN DE COMPUESTOS AROMÁTICOS FORMACIÓN DE COMPUESTOS AROMÁTICOS DISUSTITUÍDOSDISUSTITUÍDOS

Se forman teóricamente tres derivados disustituidos Se forman teóricamente tres derivados disustituidos isómeros.isómeros. En base a la probabilidad de sustitución de En base a la probabilidad de sustitución de hidrógeno los porcentajes de los productos deberían hidrógeno los porcentajes de los productos deberían ser:ser: orto 40 %orto 40 %

meta 40 %meta 40 %

para 20 %para 20 %

Experimentalmente se Experimentalmente se obtuvieron porcentajes obtuvieron porcentajes diferentes. diferentes. ¿A qué se ¿A qué se puede atribuir?puede atribuir?

Nitración de nitrobencenoNitración de nitrobenceno

Reactividad y Orientación (Regioselectividad) Reactividad y Orientación (Regioselectividad) en las Reacciones de Sustitución Electrofílica en las Reacciones de Sustitución Electrofílica

AromáticaAromática

El sustituyente que ya está presente en el anillo El sustituyente que ya está presente en el anillo

afecta tanto la orientación como la reactividad en afecta tanto la orientación como la reactividad en

las reacciones de SEAlas reacciones de SEA

En base a la En base a la OrientaciónOrientación

DirectoresDirectores orto orto y paray para

Directores Directores metameta

Los grupos se Los grupos se clasifican enclasifican en

Dirigen a un segundo Dirigen a un segundo sustituyente principalmente sustituyente principalmente a las posiciones orto y paraa las posiciones orto y para

Dirigen u orientan a un Dirigen u orientan a un segundo sustituyente segundo sustituyente principalmente a metaprincipalmente a meta

En base a la En base a la ReactividadReactividad

ActivantesActivantes DesactivantesDesactivantes

Son sustituyentes que Son sustituyentes que aumentan la densidad aumentan la densidad electrónica del anillo, ya sea electrónica del anillo, ya sea por efecto inductivo o por por efecto inductivo o por resonancia, haciéndolo más resonancia, haciéndolo más reactivo frente a las reactivo frente a las reacciones de SEA.reacciones de SEA.

Los grupos se Los grupos se clasifican enclasifican en

Sustituyentes que Sustituyentes que disminuyen la densidad disminuyen la densidad electrónica del anillo, electrónica del anillo, haciéndolo menos reactivo haciéndolo menos reactivo en reacciones de SEA.en reacciones de SEA.

Reactividad y Orientación de los SustituyentesReactividad y Orientación de los Sustituyentes

Directores orto y paraDirectores orto y para

- NH- NH22 , - NHR , - NR , - NHR , - NR22 , - OH , - OH •• •• •• •• •• •• •• ••

••••

Activantes fuertesActivantes fuertes

Activantes moderadosActivantes moderados

- OR , - NH – C - R- OR , - NH – C - R •• •••• ••

||||OO

Activantes débilesActivantes débiles

- R , - C- R , - C66HH55

••••

Desactivantes débilesDesactivantes débiles

- F: , - Cl: , - Br: , - I:- F: , - Cl: , - Br: , - I: •• •• •• •••• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• ••

Se caracterizan por ceder Se caracterizan por ceder densidad electrónica al densidad electrónica al anillo ya sea por anillo ya sea por efecto efecto inductivoinductivo (por ser poco (por ser poco electronegativo) o por electronegativo) o por resonanciaresonancia (tienen al (tienen al menos un par de menos un par de electrones no compartido electrones no compartido en el átomo directamente en el átomo directamente unido al anillo).unido al anillo).

Directores a metaDirectores a meta

-NRNR33

- NONO22

- CC≡N≡N

- COOH- COOH

-CHOCHO

-SOSO33HH

-COORCOOR

- C - R- C - R ||||OO

mayormayor

menormenor

Desactivantes Desactivantes fuertesfuertes

Se caracterizan por Se caracterizan por soportar una carga soportar una carga positiva ya sea parcial positiva ya sea parcial o total sobre el átomo o total sobre el átomo directamente unido al directamente unido al anillo.anillo.

No cuentan con pares No cuentan con pares de electrones no de electrones no compartidos en el compartidos en el átomo unido al anilloátomo unido al anillo

++

GeneralizacionesGeneralizaciones

1.1. Todos los sustituyentes activantes son Todos los sustituyentes activantes son directores a orto-para.directores a orto-para.

2.2. Los halógenos son desactivantes muy Los halógenos son desactivantes muy débiles, pero directores a orto y para.débiles, pero directores a orto y para.

3. Los sustituyentes que son desactivantes 3. Los sustituyentes que son desactivantes fuertes, dirigen a meta.fuertes, dirigen a meta.

Carbocationes intermediarios en el ataque de un Carbocationes intermediarios en el ataque de un electrófilo al tolueno. Los intermediarios orto y para son electrófilo al tolueno. Los intermediarios orto y para son más estables que el meta.más estables que el meta.

Intermediarios carbocatiónicos en el ataque de un Intermediarios carbocatiónicos en el ataque de un electrófilo al nitrobenceno. El intermediario meta es más electrófilo al nitrobenceno. El intermediario meta es más estable que los orto y para.estable que los orto y para.

Carbocationes intermediarios en el ataque de un Carbocationes intermediarios en el ataque de un electrófilo a la anilina. Los intermediarios orto y para electrófilo a la anilina. Los intermediarios orto y para son más estables que el meta, debido a la donación por son más estables que el meta, debido a la donación por resonancia de los electrones del nitrógeno.resonancia de los electrones del nitrógeno.

Intermediarios carbocatiónicos en el ataque del Intermediarios carbocatiónicos en el ataque del electrófilo a un halobenceno. Los intermediarios orto y electrófilo a un halobenceno. Los intermediarios orto y para son más estables que el meta.para son más estables que el meta.

Síntesis de Compuestos Aromáticos Síntesis de Compuestos Aromáticos DisustituídosDisustituídos

El orden en que se introducen los sustituyentes El orden en que se introducen los sustituyentes es importante para asegurar una correcta es importante para asegurar una correcta orientación.orientación. Las reacciones de Friedel y Crafts (acilación y Las reacciones de Friedel y Crafts (acilación y alquilación) no pueden llevarse a cabo en anillos alquilación) no pueden llevarse a cabo en anillos fuertemente desactivados.fuertemente desactivados. Considerar otras limitaciones de las reacciones Considerar otras limitaciones de las reacciones de Friedel y Crafts.de Friedel y Crafts. Algunas veces las reacciones de SEA van Algunas veces las reacciones de SEA van acompañadas de transformaciones en los grupos acompañadas de transformaciones en los grupos funcionales unidos al anillo.funcionales unidos al anillo.

Factores a considerarFactores a considerar

Síntesis de m-bromoacetofenonaSíntesis de m-bromoacetofenona

¿Cuál grupo debe introducirse primero?

Si el bromo es introducido primero, el producto principal será p-bromoacetofenona.

Síntesis de m-nitroacetofenonaSíntesis de m-nitroacetofenona

Los dos dirigen a meta, pero si se nitra primero no se podría acilar (Limitación Friedel y Crafts)

¿Cómo se puede poner un grupo carboxilo en el anillo?¿Cómo se puede poner un grupo carboxilo en el anillo?

Un carbono bencílico se puede oxidar hasta Un carbono bencílico se puede oxidar hasta COOH utilizando: KMnOCOOH utilizando: KMnO44 conc., K conc., K22CrCr22OO77/H/H++ en en ambos casos aplicando calor.ambos casos aplicando calor. Un carbono bencílico es aquel que está Un carbono bencílico es aquel que está directamente unido al anillo bencénico.directamente unido al anillo bencénico.

Δ

+ CO2 + H2O

+ CO2 + H2OΔ

¿Cómo se introduce un grupo amino (NH¿Cómo se introduce un grupo amino (NH22) en el ) en el anillo aromático?anillo aromático?

Cu2O

Δ

NO2

1) Fe o Sn / HCl2) HO

NH2

H2 / Ni

¿Cómo se introduce un grupo hidroxilo en el ¿Cómo se introduce un grupo hidroxilo en el anillo aromático?anillo aromático?

¿Cómo se puede proteger el grupo amino ante ¿Cómo se puede proteger el grupo amino ante reacciones ácido-base y de oxidación?reacciones ácido-base y de oxidación?NH2

CH3- C-O- C-CH3

|| || O O

Anhídrido acético

NHCOCH3

Amida, base más débil que la amina e igual efecto orientador que ésta. Permite realizar las reacciones con ácidos u oxidantes y posteriormente regenerar la amina

Ejemplo:Ejemplo: Preparar p-toluidina a partir de anilina Preparar p-toluidina a partir de anilina

NH2

CH3

NH2NHCOCH3

CH3-Cl

AlCl3

NHCOCH3

CH3

H3O+NH2

CH3

Regeneración Regeneración del grupo aminodel grupo amino

Ejercicios de Síntesis de DisustituídosEjercicios de Síntesis de Disustituídos

Preparar los siguientes compuestos aromáticos a Preparar los siguientes compuestos aromáticos a partir de benceno:partir de benceno:

a)a) Ácido m-clorobencensulfónicoÁcido m-clorobencensulfónico

b)b) p-Bromoclorobencenop-Bromoclorobenceno

c)c) Ácido p-nitrobenzoicoÁcido p-nitrobenzoico

d)d) Ácido m-nitrobenzoico Ácido m-nitrobenzoico

e)e) p-Bromopropilbencenop-Bromopropilbenceno

Respuestas de Síntesis de DisustituídosRespuestas de Síntesis de Disustituídos

a)a)

b)b)

c)c)

d)d)

e)

Síntesis de Compuestos Aromáticos Síntesis de Compuestos Aromáticos TrisustituídosTrisustituídos

1. Cuando los grupos sustituyentes se refuerzan uno 1. Cuando los grupos sustituyentes se refuerzan uno al otro en su efecto director, no existe problema en la al otro en su efecto director, no existe problema en la deducción del producto.deducción del producto.

Los grupos Los grupos hidroxilohidroxilo son directores a orto y son directores a orto y para, mientras que los grupo para, mientras que los grupo carboxilocarboxilo son son directores a meta. En este ejemplo, estos directores a meta. En este ejemplo, estos efectos se refuerzan uno al otro y se obtiene efectos se refuerzan uno al otro y se obtiene un solo producto.un solo producto.

2. Si los efectos directores de los sustituyentes se 2. Si los efectos directores de los sustituyentes se oponen, predominará el efecto orientador de aquél oponen, predominará el efecto orientador de aquél que sea más fuerte como activante.que sea más fuerte como activante.

El grupo El grupo hidroxilohidroxilo al ser más fuerte al ser más fuerte como activante que el como activante que el metilometilo controla controla la orientación del sustituyente que la orientación del sustituyente que quiere entrar al anillo.quiere entrar al anillo.

3. Generalmente no ocurre sustitución entre dos 3. Generalmente no ocurre sustitución entre dos sustituyentes que están en posición meta entre sí, sustituyentes que están en posición meta entre sí, esto debido al esto debido al impedimento estéricoimpedimento estérico que existe en que existe en esa región.esa región.

impedimentoimpedimento

estéricoestérico

Otras consideraciones:Otras consideraciones:

Cuando los efectos Cuando los efectos activantes son similares… activantes son similares…

La sustitución ocurre en La sustitución ocurre en este caso principalmente este caso principalmente en orto al grupo más en orto al grupo más pequeño.pequeño.

Si no existe gran diferencia Si no existe gran diferencia entre el poder orientador de entre el poder orientador de los sustituyentes, se los sustituyentes, se obtiene una mezcla donde obtiene una mezcla donde los dos productos son de los dos productos son de importancia.importancia.

1. Dé la estructura de los productos principales en 1. Dé la estructura de los productos principales en cada una de las siguientes reacciones:cada una de las siguientes reacciones:

EjerciciosEjercicios

2. Sintetice los siguientes compuestos a partir de 2. Sintetice los siguientes compuestos a partir de benceno o tolueno, utilizando todos los reactivos benceno o tolueno, utilizando todos los reactivos alifáticos e inorgánicos necesarios.alifáticos e inorgánicos necesarios.

a)a) 1,3,5-trinitrobenceno1,3,5-trinitrobenceno

b)b) 2-bromo-4-nitrotolueno2-bromo-4-nitrotolueno

c)c) Ácido 4-bromo-3-nitrobenzoicoÁcido 4-bromo-3-nitrobenzoico

d)d) 4-metil-2-cloroanilina4-metil-2-cloroanilina

3. ¿Cuántos productos mononitrados se pueden 3. ¿Cuántos productos mononitrados se pueden obtener teóricamente a partir de los siguientes obtener teóricamente a partir de los siguientes compuestos: o-dibromobenceno, m-dibromobenceno compuestos: o-dibromobenceno, m-dibromobenceno y p-dibromobenceno?y p-dibromobenceno?