Semana 18 2018 Hidrocarburos Aromáticos El término aromático se usa para referirse a sustancias como el benceno y a compuestos similares a el, en cuanto a estructuras (generalmente cíclicas con dobles enlaces conjugados) y comportamiento químico ( son estables y dan reacciones de sustitución en lugar de adición). Inicialmente se uso el término «aromático» pues muchos compuestos que poseían ésta estructura tienen olores fragantes ( vainilla, tomillo, anís, canela). Actualmente se refiere más a su estructura y comportamiento químico.

Un solo anillo Número de Anillos Fusionados * isómeros estructurales 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

BENZOPIRENO 5 anillos fusionados ( potente cancerígeno) DIBENZOPIRENO 6 anillos fusionados Los Compuestos homólogos más grandes se ha demostrado que son cancerigenos y los encontramos en la naturaleza . Probablemente se forman como productos de la combustión natural e industrial . Ejemplo : Los siguientes compuestos homólogos se observan en el homo del tabaco. Pireno, benzopireno, dibenzopireno.

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 5

BENCENO C6H6 FORMULA GENERAL Del benceno afirmamos Miembro mas simple de la familia aromática, exhibe las características estructurales y químicas comunes a esta clase de compuestos. Del benceno afirmamos No reacciona con el KMnO4 No existen isómeros de este compuesto La molécula es plana Posee dobles enlaces alternos ( doble-simple-doble-simple..) * Experimentan reacciones de sustitución ( por lo tanto siempre va a haber un producto secundario, además del derivado del benceno.) FORMULA GENERAL Indica que solo existe un átomo de hidrogeno por cada átomo de carbono de la molécula. A pesar de esto el benceno es químicamente estable y su comportamiento se asemeja mas a un alcano que a un alqueno o alquino C6H6

Estructura de Kekulé Según su teoría la molécula de 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. .

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.

REPRESENTACIÓN C H H C C H H C C H El círculo dentro del hexágono, representa el enlace  gigante ( el que se muestra como una nube arriba y abajo del anillo carbonado).

Orbital molecular gigante 

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

Nomenclatura común de algunos bencenos monosustituidos cuyos nombres son aceptados y usados como nombres base Tolueno Fenol Anilina metilbenceno Hidroxibenceno Aminobenceno

Nomenclatura común de los radicales derivados de los anillos aromáticos y como se nombran. C6H5- Fenilo ó Fenil Bencilo ó bencil CH2 -

Ejercicios: Escriba los nombres UIQPA de los siguientes alcanos con un sustituyente aromático 2)

sustituyentes adyacentes 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

Ejemplos : Cl Cl Cl Cl Cl Cl o-diclorobenceno m- diclorobenceno p-diclorobenceno CH3 OH NO2 o-nitrofenol p-nitrotolueno NO2

-----------Su nombre es ácido benzoico, otros ejemplos: -----------Su nombre es ácido benzoico,

Los bencenos disustituidos donde los dos grupos sustituyentes son dos metilos son conocidos como «XILENOS»

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.

Propiedades Químicas NITRACIÓN : 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

SULFONACIÓN : Se sustituye uno de los Hidrógenos del anillo bencénico por el –SO3H. Como producto secundario se obtiene H2O SULFONACION H HO-SO3H SO3H + H2SO4 + H2O Benceno ácido bencensulfónico

1) C6H6 + CH3CH2Cl  C6H5CH2CH3 + HCl 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 FeCl3 1) C6H6 + CH3CH2Cl  C6H5CH2CH3 + HCl H CH3 + CH3Cl AlCl 3 + HCl

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 , AlCl3 C6H6 + Cl2 AlCl3 C6H5Cl + HCl H Br + Br2 + HBr FeBr3

US0S E IMPORTANCIA Los compuestos con anillos bencénicos se encuentran en vegetales y animales, sin embargo son producidos por el reino vegetal. Como los animales necesitan compuestos aromáticos para desarrollarse deben obtenerlos de la alimentación especialmente consumiendo vegetales. Algunos medicamentos comunes como la aspirina, el acetaminofén, ibuprofén, y algunos aromatizantes como la vainilla, contienen anillos bencénicos. En general el benceno se utiliza como solvente y como material para sintetizar otros compuestos. Sus derivados se utilizan en la fabricación de colorantes, pesticidas medicamentos, plásticos desinfectantes , etc.

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

Hidrocarburo sustituido Por el radical al que se unen Hidrocarburo sustituido Derivado Alifático Haluro de Alquilo R-X Ej: CH3CH2Cl Aromático Haluro de Arilo Ar –X Ej: F

Ejemplos : Estructuras y nombres UIQPA/Común 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

Por el halógeno unido al radical: Estructura Nombre común / UIQPA Clorados CHCl3 Cloroformo / triclorometano Bromados CHBr3 Bromoformo / tribromometano Fluorados CHF3 Fluoroformo / trifluorometano Yodados CHI3 Yodoformo / triyodometano

Propiedades físicas de los haluros o derivados halogenados Puntos 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.

Usos comunes de los haloalcanos Solventes y anestésicos son los usos más comunes que se le dan. 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.

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 I Yoduro de isopropilo

2-bromo-1-cloro-3-metilhexano UIQPA, se da la posición y nombre del halógeno, si hay varios usar orden alfabético y a continuación el nombre del alcano básico Ejemplo : CH3Cl Br CH3CH2CH2CHCHCH2Cl CH3 3) CH2CH2 F F 4) CH2=CHCH2Cl Clorometano 2-bromo-1-cloro-3-metilhexano 1,2-difluoroetano 3-cloropropeno

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. CH2Cl2 Diclorometano 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 cancerígeno