Propiedades Químicas del bencenoLa sustitución aromática puede seguir tres caminos; electrofilico, nucleofilico

y de radicales libres. Las reacciones de sustitución aromáticas más corrientes son las originadas por reactivos electrofilicos. Su capacidad para actuar como un dador de electrones se debe a la polarización del núcleo Bencénico. Las reacciones típicas del benceno son las de sustitución. Los agentes de sustitución más frecuentemente utilizados son el cloro, bromo, ácido nítrico y ácido sulfúrico concentrado y caliente.

HalogenaciónEl cloro y el bromo dan derivados de sustitución que recibe el nombre de haluros de arilo.

C6H6 + Cl2 C6H5Cl + HClClorobenceno

C6H6 + Br2 C6H5Br + HBrBromobenceno

La halogenación está favorecida por la temperatura baja y algún catalizador, para quecomo el hierro o tricloruro de aluminio, que polariza al halógeno X se produzca enérgicamente la reacción. Los catalizadores suelen ser sustancias que presentan deficiencia de electrones.

SulfonaciónCuando 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 + H2OÁcido benceno sulfónico

NitraciónEl 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 + H2ONitro - 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, AlquilaciónEl benceno reacciona con los haluros de alquilo, en presencia de Cloruro de aluminio anhidro como catalizador, formando homólogos.

C6H6 + CH3Cl C6H5CH3 + HClTolueno

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.

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Benceno

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Benceno

Nombre (IUPAC) sistemático1,3,5-Ciclohexatrieno

General

Otros nombres Benzol, BencinaFórmula semidesarrollada

C6H6

Identificadores

Número CAS [71-43-2 [71-43-2]]Número RTECS CY1400000

Propiedades físicas

Estado de agregación LíquidoApariencia Incoloro

Densidad878,6 kg/m 3 ; 0.8786 g/cm 3

Masa 78.1121 uPunto de fusión 278.6 K (5,45 °C)Punto de ebullición 353.2 K (80,05 °C)Punto de descomposición  K (-273,15 °C)Temperatura crítica  K (-273,15 °C)

Viscosidad 0.652Propiedades químicas

Solubilidad en agua 1.79KPS n/dMomento dipolar 0 D

Compuestos relacionados

HidrocarburosCiclohexanoNaftaleno

Termoquímica

ΔfH 0 gas 82.93 kJ/molΔfH0

líquido 48.95 kJ/molS0

líquido, 1 bar 150 J·mol-1·K-1

Peligrosidad

Punto de inflamabilidad 262 K (-11 °C)

NFPA 704 320 

Temperatura de autoignición

834 K (561 °C)

Número RTECS CY1400000Valores en el SI y en condiciones normales

(0 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.Exenciones y referencias

El benceno es un hidrocarburo poliinsaturado de fórmula molecular C6H6, con forma de anillo (se le llama anillo bencénico, o aromático, ya que posee un olor particularmente llamativo para cierto tipo de individuos) y puede considerarse una forma poliinsaturado del ciclohexano. En el benceno cada átomo de carbono ocupa el vértice de un hexágono regular, ocupa dos valencias con los dos átomos de carbonos adyacentes, una tercera valencia con un átomo de hidrógeno y la cuarta denominada 'oculta' dirigiéndola hacia el centro del anillo hexagonal formada en algunos casos de carbono y en otros de alguna base nitrogenada. Cada átomo de carbono comparte su electrón libre con toda la molécula (según la teoría de orbitales moleculares), de modo que la estructura molecular adquiere una gran estabilidad y elasticidad.El benceno es un líquido incoloro de aroma dulce y sabor ligeramente amargo, similar al de la hiel. Se evapora al aire rápidamente y es poco soluble en agua. Es sumamente inflamable, volátil y se forma tanto en procesos naturales como en actividades humanas.

Del benceno se derivan otros hidrocarburos de este tipo entre los que se encuentran: el tolueno, el orto-xileno, el meta-xileno y el para-xileno y otros llamados polinucleicos que son el naftaleno, el fenantreno, antraceno y el pireno.El benceno se usa en grandes cantidades en los Estados Unidos y Bolivia. Se encuentra en la lista de los 20 productos químicos de mayor volumen de producción. Algunas industrias usan el benceno como punto de partida para manufacturar otros productos químicos usados en la fabricación de plásticos, resinas, nilón y fibras sintéticas como lo es el kevlar y en ciertos polímeros. También se usa benceno para hacer ciertos tipos de gomas, lubricantes, tinturas, detergentes, medicamentos y pesticidas. Los volcanes e incendios forestales constituyen fuentes naturales de benceno. El benceno es también un componente natural del petróleo crudo, gasolina y humo de cigarrillo.

Contenido[ocultar]

1 Representación del benceno 2 Resonancia del Benceno 3 Reactividad

o 3.1 Halogenación o 3.2 Sulfonación o 3.3 Nitración o 3.4 Combustión o 3.5 Hidrogenación o 3.6 Síntesis de Friedel y Crafts, alquilación o 3.7 Síntesis de Wurtz–Fitting

4 Hidrocarburos de la serie homóloga del benceno 5 Toxicidad 6 Referencias 7 Véase también

8 Enlaces externos

Representación del benceno [editar]Se suele mostrar, en términos de estructura de Lewis, como un hexágono en cuyos vértices se encuentran los átomos de carbono, con tres dobles enlaces y tres enlaces simples en posiciones alternas (1=2, 3=4, 5=6; 6-1, 2-3, 4-5; o bien 1=2-3=4-5=6-1). Esta estructura difería de la de Bronsted y Lowry.

Resonancia del Benceno [editar]La representación de los tres dobles enlaces se debe a Friedrich Kekulé, quien además fue el descubridor de la estructura anular de dicho compuesto y el primero que lo representó de esa manera.

De todas formas, fue el Premio Nobel de Química, Linus Pauling quien consiguió encontrar el verdadero origen de este comportamiento, la resonancia o mesomería, en la cual ambas estructuras de Kekulé se superponen.

Normalmente se representa como un hexágono regular con un círculo inscrito para hacer notar que los tres dobles enlaces del benceno están deslocalizados, disociados y estabilizados por resonancia. Es decir, no "funcionan" como un doble enlace normal sino que al estar alternados, esto es, uno sí y uno no, proporcionan a la molécula sus características tan especiales. Cada carbono presenta en el benceno hibridación sp2. Estos híbridos se usarán tanto para formar los enlaces entre carbonos como los enlaces entre los carbonos y los hidrógenos. Cada carbono presenta además un orbital Pz adicional perpendicular al plano molecular y con un electrón alojado en su interior, que se usará para formar enlaces pi.

Reactividad [editar]La reacción típica del benceno es la de sustitución aromática y puede seguir tres caminos:

Electrofílica Nucleofílica De radicales libres

Las reacciones de sustitución aromática más corrientes son las originadas por reactivos electrofílicos. La capacidad del benceno para actuar como un dador de electrones se debe a la polarización del núcleo bencénico. Las reacciones típicas del benceno son las de sustitución. Los agentes de sustitución utilizados con más frecuencia son:

Cloro Bromo Ácido nítrico

Ácido sulfúrico concentrado y caliente

Halogenación [editar]

El cloro y el bromo dan derivados por sustitución de uno o más hidrógenos del benceno, que reciben el nombre de haluros de arilo.

C6H6 + Cl2 → C6H5Cl (Clorobenceno) + HCl C6H6 + Br2 → C6H5Br (Bromobenceno) + HBr

La halogenación está favorecida por las bajas temperaturas y algún catalizador, como el hierro, el tricloruro de aluminio u otro ácido de Lewis, que polariza al halógeno para que se produzca la reacción. En el caso del bromobenceno se utiliza FeBr3 como catalizador.1

Sulfonación [editar]

Cuando los hidrocarburos bencénicos se tratan con ácido sulfúrico fumante, que es una mezcla de ácido sulfúrico (H2SO4) y anhídrido sulfúrico (SO3), se forman compuestos característicos que reciben el nombre de ácidos sulfónicos. El electrófilo que reacciona puede ser H2SO3

+ o SO3.2 Es una reacción reversible.3

C6H6 + HOSO3H (SO3) → C6H5SO3H (Ácido bencenosulfónico) + H2O

Nitración [editar]

El ácido nítrico fumante o una mezcla de ácidos nítrico y sulfúrico, denominada mezcla sulfonítrica, (una parte de ácido nítrico y tres de sulfúrico), produce derivados nitrados, por sustitución. El ácido sulfúrico absorbe el agua producida en la nitración, ya que es un deshidratante muy potente, y así se evita la reacción inversa:

C6H6 + HONO2 (H2SO4) → C6H5NO2 (Nitrobenceno) + H2O

Combustión [editar]

El benceno es inflamable y arde con llama fuliginosa, propiedad característica de la mayoría de los compuestos aromáticos y que se debe a su alto contenido en carbono.

C6H6 +15/2O2 → 6CO2 + 3H2O

Hidrogenación [editar]

El núcleo Bencénico, por catálisis, fija seis átomos de hidrógeno, formando el ciclohexano, manteniendo así la estructura de la cadena cerrada.

Síntesis de Friedel y Crafts, alquilación [editar]

El benceno reacciona con los haluros de alquilo, en presencia de cloruro de aluminio anhidro (AlCl3) como catalizador, formando homólogos.

C6H6 + CH3Cl → C6H5CH3 (tolueno) + HCl 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 [editar]

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.Derivados del benceno, Influencia orientadora de los elementos que sustituyen al benceno. Cuando se introduce un segundo sustituyente y en un derivado del benceno del tipo C6H5X, la posición que ocupa Y depende del carácter electrónico del grupo X, que ya está presente en el núcleo. Los productos de la reacción pueden ser orto y para o meta disustituidos y eso depende de la velocidad de la reacción de sustitución en cada una de las tres posiciones.Hay unas reglas de orientación:Los grupos de la clase I (dadores de electrones o entregadores) orientan la sustitución a las posiciones orto y para. En esta clase pueden encontrarse alguno de los grupos que siguen, OH, NH2, Cl, Br, I, F, CH2CI, SH, C6H5, etc.Los grupos de la clase II (aceptores de electrones) orientan la sustitución a la posición meta. En esta clase pueden incluirse: N02, SO3H, CN, COOH, CHO, etc.Hay un método sencillo de orientación para los derivados disustituidos que fue establecido por Körner. Frecuentemente es llamado método 2,3,1 de Körner. Se basa en el principio de que la introducción de un tercer sustituyente en un compuesto para proporciona un producto trisustituido, en el isómero orto dos y en el meta tres. Körner aplicó este principio para establecer la orientación de los dibromobencenos isómeros. Nitró cada uno de ellos y examinó el número de productos nitrados. El isómero que dio un solo dibromo-nitrobenceno es el para; el que dio dos derivados nitrados, el orto, y el tercero que dio tres, es el compuesto meta.

Hidrocarburos de la serie homóloga del benceno [editar]Los hidrocarburos tales como el tolueno, etilbenceno y los silicatoenos, etc., tienen carácter alifático y aromático. El benceno es no polar, lo mismo que el metano, siendo cero el momento dipolar de cada uno de los compuestos. Sin embargo, el tolueno tiene un pequeño momento dipolar (aproximadamente 0,4D) con la carga negativa sobre el núcleo y la positiva sobre el grupo metilo. Los homólogos del benceno experimentan la cloración, ya sea en el núcleo o en la cadena lateral, según sean las condiciones de la reacción.

Toxicidad [editar]Respirar, inhalar, aspirar, inspirar o ingerir niveles de benceno muy altos puede causar la muerte, mientras que niveles bajos pueden causar somnolencia, mareo, alucinaciones, aceleración del latido del corazón o taquicardia, dolores de cabeza, migrañas, temblores, tiritar, confusión y pérdida del conocimiento. Comer o tomar altos niveles de benceno puede causar vómitos o acidez, irritación del estómago, úlceras estomacales, mareo, somnolencia o convulsiones; y en último extremo la muerte.La exposición de larga duración al benceno se manifiesta en la sangre. El benceno produce efectos nocivos en la médula de los huesos y puede causar una disminución en el número de glóbulos rojos, lo que conduce a padecer anemia. El benceno también puede producir hemorragias y daños en el sistema inmunitario, aumentando así las posibilidades de contraer infecciones por inmunodepresión.Los efectos nocivos del benceno aumentan con el consumo de bebidas alcohólicas.4

Algunos estudios sobre una muestra de mujeres que respiraron altos niveles de benceno durante varios meses han revelado que presentaron menstruaciones irregulares, con sangrado incontrolable por la vagina, así como disminución en el tamaño de sus ovarios. En el aspecto psicológico se observó un cambio en el carácter que se tornó más agresivo y resentido, casi bipolar. No se sabe si la exposición al benceno afecta al feto durante el embarazo o la fertilidad en hombres. Pero está comprobado que en los hombres se ve afectada la capacidad de conseguir la erección y por lo tanto de mantener relaciones sexuales.Estudios en animales que respiraron benceno durante la preñez han descrito bajo peso de nacimiento, retardo mental serio y en la formación de hueso y daño en la médula de los huesos. En ratas se produjeron abortos sutiles o leves.El Departamento de Salud y Servicios Humanos (DHHS) ha determinado que el benceno es un reconocido carcinógeno en seres humanos y otros mamíferos lactantes. La exposición de larga duración a altos niveles de benceno en el aire puede producir leucemia, un cáncer a los tejidos que fabrican las células de la sangre como también un cáncer de cólon.En el organismo, el benceno es transformado en productos llamados metabolitos. Ciertos metabolitos pueden medirse en la orina o en las heces. Sin embargo, este examen debe hacerse con celeridad después de la exposición y el resultado del análisis no indica, con confianza, a que concentración de benceno se estuvo expuesto, ya que los metabolitos en la orina pueden originarse a partir de otras fuentes.

http://kyk2927.blogspot.com/2008/06/propiedades-fisicas-y-quimicas-del.html

PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS DEL BENCENO

PROPIEDADES QUIMICAS

La sustitución aromática puede seguir tres caminos; electrofilico, nucleofilico y de radicales libres. Las reacciones de sustitución aromáticas más corrientes son las originadas por reactivos electrofilicos. Su capacidad para actuar como un dador de electrones se debe a la polarización del núcleo Bencénico. Las reacciones típicas del benceno son las de sustitución. Los agentes de sustitución más frecuentemente utilizados son el cloro, bromo, ácido nítrico y ácido sulfúrico concentrado y caliente.

Halogenación

El cloro y el bromo dan derivados de sustitución que recibe el nombre de haluros de arilo.

C6H6 + Cl2 C6H5Cl + HCl ClorobencenoC6H6 + 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 para que se produzca enérgicamente la reacción. Los catalizadoreshalógeno X 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, AlquilaciónEl 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.PROPIEDADES FISICASLa serie aromática se caracteriza por una gran estabilidad debido a las múltiples formas resonantes que presenta.Muestra muy baja reactividad a las reacciones de adición. El benceno es una molécula plana con un alto grado de saturación lo cual favorece las reacciones de sustitución. Es un líquido menos denso que el agua y poco soluble en ella.Es muy soluble en otros hidrocarburos. El benceno es bastante tóxico para el hombre

PRINCIPALES DERIVADOS DEL BENCENO

El benceno se obtiene a partir de las reformadoras de nafta, de la desintegración térmica con vapor de agua de la gasolina, de las plantas de etileno y por desalquilación del tolueno.En el cuadro siguiente veremos una descripción de sus derivados principales.Principales derivados del benceno

Alquilación del benceno

La alquilación del benceno consiste en hacerlo reaccionar con una olefina.

El etilbenceno se obtiene haciendo reaccionar el etileno con el benceno, y como dijimos anteriormente, su uso principal es la fabricación de estireno.

El benceno con el dodeceno da el dodecilbenceno que se usa para hacer los detergentes.

Pero si se hace reaccionar con el propileno, se obtiene el cumeno. Este derivado petroquímico es muy importante pues es la materia prima para hacer el fenol y la acetona.

El 50% del fenol que se produce se usa para hacer resinas fenólicas, mientras que el 17% se emplea en la fabricación del bisfenol-A. Este producto es la base para la producción de resinas epóxicas, ampliamente usadas en la fabricación de pegamentos.

Otras aplicaciones del fenol son la fabricación del ácido acetil salicílico conocido por el público como aspirina.

Los derivados clorados del fenol sirven para hacer herbicidas y como preservadores de la madera.

Nitrobenceno. Este producto se prepara haciendo reaccionar el benceno con ácido nítrico en presencia de ácido sulfúrico.

El nitrobenceno se usa casi totalmente para fabricar anilina.

Los usos más importantes de la anilina son la producción de isocianatos para hacer poliuretanos, la fabricación de productos químicos para las industrias hulera, fotográfica y farmacéutica, y en la producción de tintes.

Clorobenceno. Este petroquímico se fabrica haciendo reaccionar el benceno con cloro.

Del clorobenceno se produce el insecticida conocido como DDT, y también se emplea para fabricar anilina y otros intermediarios de la industria química como el cloronitrobenceno, bisfenilo, etc.

Ciclohexano. Si hidrogenamos el benceno obtendremos el ciclohexano.

Este producto se ocupa principalmente para hacer caprolactama y ácido adípico que se usan en la fabricación del nylon-6 y el nylon 6.6.

DERIVADOS DEL BENCENO.

Resumen: Compuestos de fórmula: en la que: - A representa un grupo elegido entre los siguientes: C=-C-; -CH=CH-; CH2-CH2- n es igual a 1 ó a 2; - X representa un átomo de hidrógeno, de cloro o de flúor, o un

grupo metilo o metoxi; - Y representa un átomo de hidrógeno o un átomo de cloro o de flúor; - R1 representa un grupo ciclohexilo monosustituido, disustituido, trisustituido o tetrasustituido por un grupo metilo; un grupo fenilo monosustituido o disustituido por un átomo de flúor o de cloro o por un grupo metoxi; un grupo cicloheptilo, terc-butilo, diciclopropilmetilo, biciclo[3.2.1]octanilo , 4-tetrahidropiranilo , 4-tetrahidrotiopiranilo o ada-mantilo 1 ó 2 o adamantan-2-ol; o R1 representa un grupo fenilo, entendiéndose que en tal caso X e Y son diferentes del hidrógeno; - R2 representa un átomo de hidrógeno o un grupo (C1-C4)alquilo eventualmente sustituido por un grupo trifluoro-metilo; - R3 representa un (C5-C7) cicloalquilo; y las sales de adición de dichos compuestos con ácidos farmacéuticamente aceptables, así como sus disolventes e hidratos.

OTRASSSSSSSSSSS

Compuestos aromáticos: Benceno.

Introducción

El benceno se aisló por primera vez en 1825 por Michael Faraday por condensación de una mezcla aceitosa obtenida del gas del alumbrado. La fórmula empírica del nuevo compuesto era CH. La síntesis de este compuesto se consiguió en 1834 por Eilhard Mistscherlich al calentar ácido benzoico, aislado de la goma de benjuí, en presencia de cal. En inglés benjuí es benzoin y como el nuevo compuesto derivaba de la goma de benjuí, que es una resina balsámica obtenida de varias especies de styrax, una especie vegetal que se encuentra en la India, al nuevo compuesto se le denominó en inglés benzene.

En la última parte del siglo XIX se descubrieron muchos otros compuestos que parecían estar relacionados con el benceno pues tenían bajas relaciones hidrógeno/carbono y aromas agradables y por eso a este grupo de compuestos se les denominó hidrocarburos aromáticos. El término aromático se aplica en la actualidad a una serie de compuestos cuya estabilidad y reactividad es semejante a la del benceno, independientemente de su olor.

La estructura del benceno.La primera estructura para el benceno fue propuesta por el químico alemán Friedrich August Kekulé von Stradonitz (1829-1896) (Universidad de Bonn) en 1865 y consistía en una mezcla en equilibrio de dos ciclohexatrienos, formados con enlaces sencillos y dobles alternados. En la estructura de Kekulé los enlaces sencillos serían más largos (1.47 Å) que los enlaces dobles (1.33 Å). Cuando se desarrollaron los métodos físicos de determinación estructural y se pudo medir la distancia de enlace C-C del benceno se encontró que todas las distancias eran iguales y median 1.39 Å, que es un promedio entre la distancia de un enlace doble (1.33 Å) y un enlace simple (1.47 Å). Como describió más tarde:

<<Estaba sentado, escribiendo mi libro, pero el trabajo no progresaba. Mis pensamientos estaban lejos. Moví la silla hacia el fuego y dormité. Los átomos nuevamente brincaban ante mis ojos. Esta vez, los grupos más pequeños se mantenían modestamente al fondo. Mi ojo mental, agudizado por las repetidas visiones de este tipo, podía ahora distinguir estructuras mayores de muchas conformaciones: largas filas, a veces apretadas, girando y retorciéndose como serpientes. Pero, ¿qué fue eso? Una de las serpientes había logrado asir su propia cola y la figura danzaba burlonamente ante mis ojos. Desperté como por el destello de un relámpago;... pasé el resto de la noche desarrollando las consecuencias de la hipótesis. Señores, aprendamos la verdad.>> - August Kekulé.

Estructura del hipotético 1.3.5 hexatrieno Estructura real del benceno

C

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

C

C

C

CC

C

1,47 Aº1,33 Aº

H

H

HH

HH

enlaces identicos ( 1,39 A )º

Estructura resonante del benceno La estructura del benceno propuesta por Kekulé se usó de forma generalizada hasta 1945. La estructura aceptada actualmente no es resultado de nuevos descubrimientos sobre el benceno, sino que es la consecuencia de una ampliación o modificación de la teoría estructural, que corresponde al concepto de resonancia. Las estructuras de Kekulé I y II satisfacen las condiciones para la resonancia, como podemos apreciar de inmediato: son estructuras que sólo difieren en la disposición de los electrones. El benceno es un híbrido de I y II. Puesto que I y II son exactamente equivalentes, y por tanto de igual estabilidad, contribuyen por igual al híbrido, y al ser exactamente equivalentes, la estabilización debida a la resonancia debe ser grande.

          Lo desconcertante de las propiedades del benceno queda ahora aclarado. Las seis longitudes de enlace son iguales, porque las seis uniones son idénticas: de hecho, un enlace y medio cada uno, y su longitud 1.39 A, es intermedia entre la longitud de un enlace simple y la de uno doble.Al reconocer que todos los enlaces carbono-carbono del benceno son equivalentes, desaparecen la dificultad para justificar el número de productos disustituidos isómeros: es evidente que sólo debe haber tres, de acuerdo con las pruebas experimentales.

Por tanto, el benceno consiste en un anillo formado por seis átomos de carbono con hibridación sp2, enlazados entre sí mediante enlaces. Csp2-Csp2. Cada uno de los átomos de carbono se enlaza además a un átomo de hidrógeno mediante un enlace Csp2-H1s. Todos los enlaces C-C tienen la misma longitud y todos los ángulos de enlace son de 120º. Como los átomos de carbono presentan hibridación sp2, cada átomo de carbono tiene un orbital p perpendicular al plano del anillo que se solapa con los orbítales p de los carbonos contiguos para formar un círculo de densidad electrónica por encima y por debajo del plano molecular. La representación del benceno como un hexágono regular con un círculo en el centro evoca el solapamiento cíclico de los seis orbítales 2p.

Representación de la densidad electrónica del benceno

C

C

C C

C

C

H

H

H

H

H

H

120°

120°

120°

139 A°

1,09 A°

C

CC

C

CC

H

HH

HH

HI

C

CC

C

CC

H

HH

HH

HII

o

I II

Generalización de la aromaticidad: Regla de Hückel.Durante muchos años se supuso que la gran energía de resonancia del benceno sería común en otros polienos cíclicos con enlaces dobles conjugados. De modo genérico se denominan anulenos todos los polienos cíclicos con enlaces simples y dobles alternados. Por ejemplo, el benceno es el anuleno de seis miembros y por tanto se le puede llamar 6anuleno. El ciclobutadieno es el 4anuleno, el ciclooctatetraeno es el 8anuleno y el ciclopentaeno es el el 10anuleno.

Nomenclatura para compuestos aromáticos

Los hidrocarburos aromáticos tienen nombres comunes que se usan en la nomenclatura IUPAC. Para indicar los nombres de estos compuestos los dividiremos de acuerdo al número de hidrógenos sustituidos.

a) Monosustituidos: Consiste en la sustitución de un hidrogeno del benceno por un determinado sustituyente.

CH2

CH3

CH3BrCl

Cloro Benceno Bromo Benceno Metil Benceno Etil benceno Tolueno

CH

CH2

NO2 NH2OH

Vinil Benceno Nitro Benceno Hidroxi Benceno Amino Benceno Estireno Fenol Anilina

CHO COOH C

O

CH3 SO3H

Formil Benceno Ac. Benzoico Metil – fenil cetona Ac. Bencensulfonico Benzaldehido Acetofenona

b) Disustituidos : Consiste en la sustitución de dos hidrógenos del benceno por sustituyentes iguales o diferentes. Pueden tener tres posiciones diferentes:

Posiciones: 1,2 Orto (o) 1,3 Meta (m) 1,4 Para (p)

NO2

COOH

OH

Br

CH3

CH3

1,2 Dimetil Benceno 3- bromo fenol Ac. 4- nitro Benzoico o - Dimetil Benceno m - bromo fenol Ac. p - nitro Benzoico

b) 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

b) Polisustituidos : Consiste en la sustitución de mas 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. picrico TNT

Hidrocarburos Aromáticos Poli ciclcicos – con núcleos fundidos. Son aquellos que presentan mas de dos o mas anillos bencénicos.

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

12

345

6

78

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

12

345

6

78 9

10

c) Fenantreno : C14H10

1

23

45

6

78 9

10

12

34

56

7

8

910

1

2

3456

7

8

9 10

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

Naftaceno

PentacenoHexaceno

12

3

4

5

678910

11

12

12

345678

9

10

11 12

PentacenoHexaceno

Coroneno

13 1413 14 15

16

12

3

4

567

8

9

10

1112

REACCIONES DE SUSTITUCION ELECTROFILICA AROMATICA

Los hidrocarburos aromáticos se conocen en forma general como arenos. Un grupo arilo es aquel que se deriva del areno por eliminación de un átomo de hidrogeno y su símbolo es Ar- , por tanto, los arenos se identifican como Ar-H, de la misma manera en la que los alcanos como R- H.Las reacciones mas características de los arenos bencenoides, son las reacciones de sustitución electrofílicas. Esta reacción son del tipo general :

Ar – H + E+ Ar – E + H+

E+ + + H+

1. Halogenación del benceno

El benceno no reacciona con el bromo, ni con el cloro a menos que exista un ácido de Lewis en la mezcla. Sin embargo, en presencia de un ácido de Lewis, el benceno reacciona con facilidad con el bromo o el cloro, y se producen bromo benceno y cloro benceno.

Bromo benceno (75 %)

+ +Br2FeBr3

20 ºC

Br

HBr

Cloro benceno (75 %)

Los ácidos de Lewis de uso mas común FeCl3, para las reacciones de cloración y bromación son FeCl3, FeBr3 y AlCl3.

2. Nitración del Benceno El benceno reacciona con lentitud en caliente con el ácido nítrico concentrado para dar nitrobenceno. La reacción es mucho mas rápida si se lleva a cabo por calentamiento del benceno con una mezcla de ácido nítrico y ácido sulfúrico concentrados.

+ HNO3

H2SO4

50 - 60 ºC

NO2

H2O+

Nitro benceno

3. Sulfonación del Benceno El benceno reacciona con ácido sulfúrico humeante a temperatura ambiente, para producir ácido bencen sulfónico. El ácido sulfúrico humeante es ácido sulfúrico concentrado al que se le agrego trióxido de azufre (SO3). La sulfonación también tiene lugar en ácido sulfúrico concentrado solo, pero con mayor lentitud.

+ +25 °C

SO3

H2SO4SO3H

H2O

Bencen sulfónico (56 %)4. Alquilación de Friedel – Crafts

En 1887 el químico francés Charles Friedel, y su colaborador James Crafts, descubrieron nuevos métodos para la preparación de alquilbencenos.La ecuación general de la reacción de Alquilación de Friedel – Crafts es la siguiente :

+ +R-XAcido Lewis

R

H-X

Ejemplos de algunas reacciones de aquil bencenos :

+ +Cl2 HCl

ClFeCl3

20 ºC

+ + HClCH3ClCH3

AlCl3

Benceno Cloro metano Metil benceno o Tolueno

+ +FeBr3

Br HBr

Benceno 1-bromo- 2 – metil Iso butil benceno propano

Acilación de Friedel – Crafts El grupo se denomina grupo acilo, y la reacción por el cual s e introduce un

acilo en un compuesto aromático se llama acilación de Friedel – Crafts. Dos de los grupos mas comunes son :

CH3 C

O O

C

Grupo acetilo Grupo benzoilo

+ +CH3 C

O

ClAlCl3

O

C CH3

HCl

Benceno Cloruro de acetilo Metil – Fenil cetona Acetofenona

+ +C

O

ClAlCl3

O

CHCl

Benceno Cloruro de benzoilo di fenil cetona Benzofenona

Bibliografía

SOLOMONS G. 1995. México. Fundamentos de Química Orgánica. Editorial LIMUSA.

MORRISON R. & BOYD R. 1990. México. Química Orgánica. Editorial A.W. Iberoamericana.

WADE L.G. 1993. México. Química Orgánica. Editorial Hispano-Americana. VOLLHART C. 1996. España. Química Orgánica. Editorial Omega.

R – C = O