Objetivo de aprendizaje
- Dar ejemplos de los tipos de reacciones que suelen sufrir los compuestos aromáticos
Puntos clave
- Los compuestos aromáticos o arenosos sufren reacciones de sustitución en las que el hidrógeno aromático es sustituido por un electrófilo, por lo que sus reacciones proceden por sustitución electrófila.
- Los arenos contienen dobles enlaces al igual que los alquenos pero no se someten a adición electrofílica porque esto les haría perder la aromaticidad del anillo.
- El orden de sustitución en los compuestos aromáticos se rige por la naturaleza de los sustituyentes presentes en el anillo aromático.
- En las reacciones de sustitución aromática electrofílica se genera un carbocatión mientras que en las sustituciones aromáticas nucleofílicas se genera un carboanión.
- Las reacciones de hidrogenación convierten los compuestos aromáticos en compuestos saturados.
- El acoplamiento cruzado de metales, como la reacción de Suzuki, permite la formación de enlaces carbono-carbono entre dos o más compuestos aromáticos.
Términos
- nucleófiloCompuesto o grupo funcional que es atractivo para los centros de carga positiva y dona electrones; dona un par de electrones a un electrófilo para formar un enlace.
- hidrogenaciónReacción química del hidrógeno con otra sustancia, especialmente con un compuesto orgánico insaturado, y generalmente bajo la influencia de la temperatura, la presión y los catalizadores.
- electrofiloCompuesto o grupo funcional que es atractivo para, y acepta electrones; acepta un par de electrones de un nucleófilo para formar un enlace.
El anillo de benceno se destaca frecuentemente por la estabilidad que obtiene de su aromaticidad. Sin embargo, los compuestos aromáticos pueden participar en una variedad de reacciones químicas, incluyendo una gama de reacciones de sustitución, acoplamiento e hidrogenación. Los electrones del sistema pi del anillo de benceno son los responsables de la reactividad observada. Aunque los compuestos aromáticos se representan mejor con una densidad de electrones continua distribuida uniformemente alrededor del núcleo aromático, la alternancia de enlaces simples y dobles que se suele dibujar es muy útil a la hora de predecir la reactividad de los compuestos aromáticos. Muchas reacciones comunes a los alquenos (dobles enlaces carbono-carbono) también funcionan de forma similar con los «dobles enlaces» de los compuestos aromáticos, aunque generalmente la barrera de activación es mayor debido a la fuerza estabilizadora de la aromaticidad (ca. 36 kcal/mol).
Sustitución aromática
A continuación se muestra un ejemplo de reacción de sustitución aromática. En presencia de ácido sulfúrico y nítrico fuertes, se puede añadir un grupo nitro al anillo.
Sustituciones aromáticas nucleófilas
En una reacción de sustitución aromática nucleófila, un nucleófilo desplaza un sustituyente en un anillo aromático. La especie sustituida es típicamente un buen grupo saliente, como el gas nitrógeno o un ion haluro. La presencia de un grupo secuestrador de electrones en el anillo puede acelerar el progreso de esta clase de reacciones. Químicamente, esto es similar a una reacción de adición a un aceptor Michael u otro sistema insaturado deficiente en electrones, seguido de una reacción de eliminación.
Sustituciones aromáticas electrófilas
En una reacción de sustitución aromática electrófila, un sustituyente en un anillo aromático es desplazado por un electrófilo. Estas reacciones incluyen la nitración aromática, la halogenación aromática, la sulfonación aromática y las acilaciones y alquilaciones de Friedel-Crafts. Estas reacciones pueden implicar un intermedio de carbocación estabilizado por resonancia conocido como complejo sigma. La reactividad puede pensarse en términos de un alqueno que ataca a una especie catiónica, como en el primer paso de una hidratación catalizada por ácido de un alqueno.
Se han observado varios patrones en relación con la reacción de anillos de benceno sustituidos. Estas observaciones se han generalizado para proporcionar una regla de predicción para las sustituciones aromáticas electrofílicas. En ella se establece que un sustituyente donador de electrones generalmente acelera la sustitución y dirige la reactividad hacia las posiciones orto y para en el anillo, mientras que un sustituyente que retira electrones ralentizará el progreso de la reacción y favorecerá la posición meta en el anillo.
Reacciones de acoplamiento
Las reacciones de acoplamiento son reacciones en las que interviene un catalizador metálico y que pueden dar lugar a la formación de un enlace carbono-carbono entre dos radicales.
Hidrogenación
La hidrogenación puede utilizarse para crear un sistema de anillos totalmente saturado. Esto es similar a la hidrogenación de un alqueno para formar un alcano, aunque es más difícil debido a la estabilidad del sistema aromático.
http://en.wikipedia.org/wiki/Aromatic_hydrocarbons
Wikipedia
CC BY-SA 3.0.
http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=File:EAS_substitution_Para_director.svg&page=1
Wikipedia
CC BY-SA.
http://en.wikipedia.org/wiki/Aromatic_hydrocarbon
Wikipedia
GNU FDL.
.
