EL BENCENO Y SUS DERIVADOS

EL BENCENO En los primeros años de la química orgánica, la palabra aromático se utilizaba para describir sustancias fragantes como el benzaldehído (de las cerezas, los duraznos, y las almendras), el tolueno (del bálsamo de Tolú) y el benceno (del destilado del alquitrán). Pero pronto se comprobó que las sustancias agrupadas como aromáticas diferían de la mayor parte de los otros compuestos orgánicos en su comportamiento químico.

EL BENCENO Es una molécula conjugada cíclica. Inusualmente estable. Es plano y tiene la forma de un hexágono regular. Presenta reacciones de sustitución que retienen la conjugación, cíclica.

EL BENCENO 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 C6H6. 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 . (benceno)

ESTRUCTURA DEL BENCENO Como ya señalamos se conocía su fórmula molecular (C6H6), pero el problema estaba en conocer como se disponían los átomos en la estructura. 

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, razón por la cual se denominó a este grupo de compuestos como 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.

ESTRUCTURA DEL BENCENO La pimera estructura para el benceno fue propuesta por el químico alemán Friedrich August Kekulé von Stradonitz (1829-1896) en 1865 y consistía en una mezcla en equilibrio de dos ciclohexatrienos, formados con enlaces sencillos y dobles alternados.

Aparte de las características físicas del benceno, que no resultan explicadas por las estructuras de 1,3,5-ciclohexatrieno, existen una serie de propiedades químicas del benceno que tampoco resultan explicadas por las estructuras de enlaces dobles alternados que propuso Kekulé. El benceno es, en comparación con los alquenos y los polienos, un compuesto más estable y la estructura del 1,3,5-ciclohexatrieno no puede explicar esta estabilidad adicional.

En realidad el benceno es un híbrido de resonancia cuyos enlaces p están deslocalizados. Por tanto, el benceno consiste en un anillo formado por seis átomos de carbono con hibridación sp2 .

ESTRUCTURA DEL BENCENO

NOMENCLATURA DEL BENCENO DERIVADOS MONOSUSTITUIDOS DERIVADOS DISUSTITUIDOS DERIVADOS TRISUSTITUIDOS DERIVADOS POLISUSTITUIDOS.

DERIVADOS MONOSUSTITUIDOS Se nombra al sustituyente mas la palabra benceno.

DERIVADOS MONOSUSTITUIDOS

DERIVADOS DISUSTITUIDOS En bencenos disustituidos se emplean los prefijos orto (benceno 1,2-disustituido), meta (benceno 1,3-disustituido) y para (benceno 1,4-disustituido) para indicar la posición de los sustituyentes en el anillo.

DERIVADOS TRISUSTITUIDOS Vecinal, simétrico y asimétrico.

DERIVADOS POLISUSTITUIDOS Numerar sustituyentes.

Comparación entre la reactividad química del benceno y la de los alquenos Un alqueno decolora al permanganato de potasio formando un glicol y MnO2. Sin embargo, cuando se agrega permanganato al benceno no ocurre ninguna reacción. La mayor parte de los alquenos decoloran las disoluciones de bromo molecular en tetracloruro de carbono porque el bromo se agrega al doble enlace formando compuestos trans-dibromados incoloros. Cuando se agrega bromo al benceno no tiene lugar ninguna reacción y el color rojo del bromo permanece.

PROPIEDADES FISICAS DEL BENCENO El benceno es un líquido incoloro de olor fuerte, más ligero que el agua (D=0.889 g/cm3). El benceno hierve a 80.1°C y funde a 5.4°C; á 1 atm de presión. El benceno es tóxico, y resulta muy peligroso respirar sus vapores en periodos largos. Se caracteriza por ser insoluble en agua, pero muy soluble en disolventes orgánicos como etanol, éter, disulfuro de carbono, ciclohexano, etc.. El benceno es un buen disolvente orgánico, disuelve el hule natural, las grasas, numerosas resinas, el azufre, el fósforo, el yodo, la cera, el caucho, el alcanfor, etc.

PROPIEDADES QUIMICAS DEL BENCENO El benceno y sus homólogos (compuestos aromáticos), poseen una gran estabilidad química y solo reaccionan a condiciones especiales y con el uso de catalizadores apropiados. Sus reacciones la podemos clasificar en dos grupos: Reacciones con destrucción de carácter aromático Reacciones de sustitución electrofílica

Reacciones con destrucción de carácter aromático Combustión: El calor de combustión (▲H) es muy grande y arde suavemente, por lo tanto su poder indetonante (antidetonante) es considerable como la de sus homólogos, lo que explica la práctica de la aromatización en la industria de los carburantes para elevar su octanaje.

Oxidación: A temperatura alta (400°C) y haciendo uso de un catalizador (V2O5 ó MoO3), la oxidación directa permite obtener anhidrido maleico que se utiliza en la fabricación de resinas sintéticas.

Hidrogenación o Reducción: Conduce a la formación del ciclohexano, para lo que se necesita catalizadores muy activos (Ni, Pt ó MoS) y temperatura relativamente alta (80°C).

Halogenación: Sólo reacciona con Cl2 ó Br2 catalizada por radiación ultravioleta y a 78°C.

REACCIONES DE SUSTITUCION Halogenación: La cloración y la bromación directa solo es posible en presencia de un catalizador que debe ser un ácido de Lewis (FeCl3 , AlCl3 , FeBr3)

Nitración: Es la reacción del benceno con ácido nítrico (HNO3) concentrado. Se utiliza como catalizador el ácido sulfúrico concentrado (H2SO4).

Sulfonación: Es la reacción con el ácido sulfúrico concentrado Sulfonación: Es la reacción con el ácido sulfúrico concentrado. Esta reacción es lenta, pero con el ácido sulfúrico fumante (H2SO4 + SO3) se vuelve más rápida.

Alquilación y acilación de Friedel-Crafts: Los químicos Charles Friedel (francés) y James Crafts (norteamericano), en 1877, descubrieron nuevos métodos para obtener alquilbencenos o arenos (R-Ar) y acilbencenos o cetonas aromáticas (Ar-CO-R). El grupo arilo o aromático se simboliza por Ar, como ya señalamos anteriormente (en compuestos oxigenados). La alquilación consiste en la reacción del benceno con un halogenuro de alquilo (R-X)