BENCENO BENCENO.

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1 BENCENO BENCENO

2 CLASIFICACION DE LOS HIDROCAUBUROS

3 COMPUESTOS AROMATICOS –

4 COMPUESTOS AROMATICOS – HOMOCICLICOS.-
Originalmente se nombro aromático por las sustancias fragantes como el benzaldehído (de las cerezas, los duraznos y las almendras), el tolueno (del bálsamo de Tolú) y el benceno (el destilado del carbón) Los aromático se refiere a compuestos que contienen anillos de seis carbonos como el benceno con tres dobles enlaces conjugados. Y YA NO SE ASOCIA LA aromaticidad con LA fragancia.

5 COMPUESTOS AROMATICOS – HOMOCICLICOS
Los Hidrocarburos aromáticos son compuestos Insaturados y el benceno es uno de los compuestos mas simples. Por ello se denominan HIDROCARBUROS DERIVADOS DEL BENCENO.

6 LA ESTRUCTURA DR KEKULE
LA ESTRUCTURA DR KEKULE. En 1866, Friedrich Kekule propuso una estructura cíclica con tres enlaces sencillos y tres dobles alternados para el benceno. Segun Kekule, los enlaces C-C serian mas largos que los C=C. Pero con métodos espectroscópicos se ha demostrado que el anillo es plano y que todos los enlaces tienen la misma longitud 1,397Å y que los núcleos de carbono están a distancias iguales. Las longitudes de enlace C-C son menores que los enlaces sencillos típicos y mayores que los enlaces dobles típicos.

7 ESTRUCTURA atómica DEL BENCENO propuesta por Friedrich Kekule (1866)
ESTRUCTURA atómica DEL BENCENO propuesta por Friedrich Kekule (1866). Los tres pares de orbitales p de los enlaces π están deslocalizados, se mueven de un carbono a otro, por lo que el benceno cuenta con dos estructuras muy similares que se denominan RESONANTES. A estas estructuras también se les conoce como estructuras de Kekule, Aislado en 1825 por Michael Faraday. Sintetizado en 1834 por Mitscherlich(C6H6)

8 Estructura y estabilidad del benceno
Estructura y estabilidad del benceno.- El benceno es una molécula plana con la forma de un hexágono regular. Todos los ángulos del enlace C-C-C son de 120°, los seis átomos de carbono tienen hibridación sp2, Los tres dobles enlaces están alternos o conjugados y cada carbono tiene un orbital p perpendicular al plano del anillo, dándole una configuración circular al benceno.

9 Por la movilidad de los electrones π en el anillo, el benceno también se representa con un circulo que combina las 2 estructuras resonantes anteriores

10 La conjugación y la deslocalización de los electrones en el benceno proporcionan a este compuesto una estabilidad mayor que la de los ciclos no conjugados. Por lo tanto un compuesto aromático se refiere a un compuesto cíclico con tres dobles enlaces conjugados y que se estabiliza por resonancia

11 Los orbitales p no hibridados se traslapan para formar un anillo continuo de orbitales paralelos, lo que favorecen los anillos planos. .

12 ANULENOS.- son Hidrocarburos cíclicos con enlaces sencillos y dobles alternados.- Se creía que los hidrocarburos, con sistemas conjugados análogos de enlaces sencillos y dobles alternados tendrían una estabilidad similar al benceno

13 Para que los enlaces dobles sean totalmente conjugados, el anuleno debe ser plano para que los orbitales p de los enlaces pi se puedan traslapar y exista una resonancia similar a la del benceno La Fig. explica las formas resonantes parecidas a las del benceno con los anulenos [4] y[8] que parece indicar que deberían ser estables(como el benceno), se ha demostrado con experimentos el ciclobutadieno y el ciclooctatetraeno no son estables. Su comportamiento es como un polieno normal. No gozan de la excepcional estabilidad termodinámica asociada al benceno La.

14 LOS BENCENOS MONOSUSTITUIDOS se nombran simplemente agregando el nombre del sustituyente a la palabra benceno y formar un solo nombre. Como todas las posiciones del anillo bencénico son equivalentes no se necesita especificar localizador para ubicar al sustituyente.

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17 Estos derivados del Benceno fueron aislados y usados en la industria desde hace mas de 100años. Sus nombres comunes: aceptados por la IUPAC

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19 metilbenceno ; vinilbenceno ; 1,2-dimetilbenceno;
1-isopropil-2-metilbenceno ; 1,3,5-Trimetilbenceno ; isopropilbenceno; 1,2-difeniletileno Wade Vol2 pag. 734

20 Ejemplo el bromobenceno se lo representa como: C6H5Br ó Ph–Br ó φ–Br
El anillo bencénico como sustituyente se llama fenilo. Este grupo comúnmente es representado como: C6H5–, Ph–, φ–; Ejemplo el bromobenceno se lo representa como: C6H5Br ó Ph–Br ó φ–Br ARENOS. son hidrocarburos aromáticos mono y policíclicos, normalmente con base en el anillo benceno como unidad estructural. Los radicales aromáticos, de los cuales el fenilo es el más simple, se nombran en forma general como radicales arilo. Y los radicales arilos son representados por el símbolo Ar.

21 Todos los demás radicales aromáticos se les nombran como radicales fenilo sustituidos, asignando el número 1 al carbono con la valencia libre.

22 Algunos radicales de hidrocarburos aromáticos como el tolueno, el xileno o el cumeno se nombran utilizando el sufijo -ilo

23 (1-etilpentil)benceno
Si el sustituyente alquilo es menor que el anillo (seis carbonos o menos), se nombra al areno como un benceno sustituido por alquilo (1-etilpentil)benceno la denominación preferida es la siguiente 3-fenilheptano, ya que la cadena alifática sería prioritaria frente al anillo por tener mayor número de carbonos.

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25 Cuando dos o más sustituyentes están presentes sobre un mismo anillo aromático. se le asigna el localizador más bajo a aquél que será citado en primer término(por orden alfabético)

26 Para nombrar los bencenos con más de DOS sustituyentes se escoge un punto de unión como carbono 1 y numerando los sustituyentes en el anillo de tal manera que el segundo sustituyente tenga un número lo más bajo posible. Si sigue existiendo la ambigüedad, numere de tal manera que el tercero o cuarto sustituyente tenga un número lo más bajo posible.

27 En los ejemplos los nombres principales: fenol y tolueno en lugar del -benceno. Cualquiera de los compuestos aromáticos monosustituidos pueden servir como un nombre principal, con el sustituyente principal (OH en el fenol o CH3 en el tolueno) es el C1 en el anillo.

28 DERIVADOS DEL BENCENO, conocidos por sus nombres triviales y aceptados por IUPAC. Metilbenceno. El nombre trivial es TOLUENO,

29 Algunos compuestos pueden ser nombrados como derivados del tolueno, correspondiéndole en este caso el localizante 1 siempre al sustituyente metilo, 2-bromotolueno (ó también 1-Bromo-2-metilbenceno, ó o-Bromotolueno)

30 p-bromotolueno,-esta en la posición para”
p-bromotolueno,-esta en la posición para” .- indica la posición para, respecto al grupo metilo ya presente en el anillo

31 Si solo están presentes dos sustituyentes, en compuestos disustituidos con un mismo sustituyente o en combinación con nombres triviales: Las letras o (por orto), m (por meta) y p (por para) pueden ser usadas en lugar de los locantes 1,2- , 1,3- y 1,4- Esta forma de nominación es usada normalmente

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33 El tolueno puede encontrarse sustituido también en el grupo metilo, asignándole en este caso al sustituyente que se encuentra sobre el metilo la locación (alfa) Se denomina -bromotolueno o bromotolueno, ya que al no especificar ningún locante para el sustituyente bromo se entiende entonces que éste estará sustituyendo sobre el grupo metilo. α

34 Radical Ph–CH2– es conocido por el nombre de radical bencilo, el compuesto anterior también puede ser nombrado como bromuro de bencilo. .

35 Algunos radicales de hidrocarburos aromáticos como el tolueno, el xileno o el cumeno se nombran utilizando el sufijo -ilo.

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37 Los radicales CH3–Ph– son conocidos comúnmente como los radicales o- toluilo, m-toluilo o p-toluilo, según la valencia libre se encuentre en la posición 2, 3 ó 4 con respecto al CH3, respectivamente

38 p-Clorofenil)- ó (4-Clorofenil)
La posición bencénica de una molécula sustituida es nombrada como sustituyente, este sustituyente es nombrado como un radical fenilo sustituído. ( p-Clorofenil)- ó (4-Clorofenil)

39 Los dimetilbencenos se nombran como xilenos, existiendo por lo tanto el o-xileno, el m-xileno y el p-xileno.

40 El vinilbenceno o estireno,
El estireno es un hidrocarburo aromático de fórmula C8H8, un anillo de benceno con un sustituyente etileno sustancia de gran importancia en la industria de los plásticos. Wade II 729

41 hidrocarburos policíclicos
hidrocarburos policíclicos. Los sistemas de anillos fusionados son aquellos en donde al menos comparten un enlace carbono- carbono común y dos átomos de carbono

42 Compuestos aromáticos policíclicos
Compuestos aromáticos policíclicos.- El naftaleno, con dos anillos parecidos al del benceno fusionados. antraceno, con tres anillos; el benzo[a]pireno, con cinco anillos; y el coroneno,con seis anillos son todos hidrocarburos aromáticos bien conocidos. El benzo[a]pireno es una de las sustancias causantes de cáncer encontradas en el humo del tabaco

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44 a) la numeración es propia de cada compuesto.
b) En la numeración se omiten los átomos de carbono comunes a dos o más ciclos c) A veces en el naftaleno las posiciones 1 y 2 se llaman  y β respectivamente 1-Metilnaftaleno (α-Metilnaftaleno)

45 Si se hidrogena un hidrocarburo policiclíco
Si se hidrogena un hidrocarburo policiclíco.- o sea adicionar una o más moléculas de hidrógeno a cada molécula del hidrocarburo, el nombre del hidrocarburo resultante se formará con el prefijo “dihidro”, “tetrahidro”, etc. El prefijo “perhidro” significa hidrogenación máxima. Cuando hay posibilidad de elegir los átomos de carbono a los cuales se adiciona hidrógeno se atribuyen los menores localizantes posibles.

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47 los hidroarburos policíclicos como grupos sustituyentes, éstos se nombran sustituyendo el sufijo –eno por –enil, y se numeran como el hidrocarburo original, atribuyendo a la valencia libre el menor locante compatible con la numeración prefijada. 3,5,8-Trimetil-2-naftil (no 1,4,6-Trimetil-7-naftil)

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49 COMPUESTOS POLICÍCLICOS NO CONDENSADOS
COMPUESTOS POLICÍCLICOS NO CONDENSADOS.- Son los hidrocarburos formados por dos o más sistemas cíclicos directamente unidos por uniones simples o dobles, cuando el número de estas uniones es uno menos que el número de sistemas cíclicos.

50 La agrupación entre dos anillos de benceno se denomina bifenilo: El bifenilo (difenilo, fenilbenceno o 1,1'-bifenilo) es un hidrocarburo aromático con una fórmula molecular C12H10. En este caso, a un anillo se le asigna una numeración primada y al otro sin primar. Se deben indicar los localizadores donde se unen los dos ciclos

51 El bifenilo, cuya numeración es la siguiente Para ubicar los sustituyentes en las posiciones, correspondiente se considera que un número no primado es menor que el mismo número primado. Los números primados y no primados se arreglan en orden creciente

52 Si dos sustituyentes distintos compiten por el localizador más bajo, se selecciona el más pequeño. Los números primados y sin primar serán dispuestos en orden numérico ascendente.

53 El benceno exhibe una estabilidad inusual,de modo que durante las reacciones químicas NO SE COMPORTA COMO UN ALQUENO, es decir, no efectúa reacciones de adición al doble enlace, en cambio, lleva a cabo reacciones de sustitución de los hidrógenos, LA misma que permite conservar el sistema de deslocalización de electrones por resonancia, es decir, SE CONSERVA UN ANILLO CON TRES DOBLES ENLACES CONJUGADOS. Esto es típico de compuestos AROMÁTICOS.

54 PROPIEDADES FISICAS: DEL BENCENO
Es  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. 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, ciclohexano. Es buen disolvente orgánico, disuelve el hule natural, las grasas, numerosas resinas, el azufre, el fósforo, el yodo, la cera, el caucho, el alcanfor, etc.

55 PROPIEDADES QUÍMICAS DEL BENCENO
El benceno y sus derivados 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 opiedades-fisicas-y-quimicas-del.html

56 Reacciones con destrucción de carácter aromático COMBUSTIÓN: El benceno es inflamable El calor de combustión (▲H) es muy grande y arde suavemente con llama fuliginosa, propiedad característica de la mayoría de los compuestos aromáticos y que se debe a su alto contenido en carbono. Su poder antidetonante es considerable como la de sus homólogos, ESO explica la práctica de la aromatización de los carburantes para elevar su octanaje.

57 OXIDACIÓN: A temperatura alta (400°C) y haciendo uso de un catalizador (V2O5 oxido de vanadio ó MoO3 oxido de molibdeno), la oxidación directa permite obtener anhídrido maleico que se utiliza en la fabricación de resinas sintéticas

58 HIDROGENACIÓN:  El núcleo Bencénico, necesita catalizadores muy activos (Ni, Pt, platino) y temperatura relativamente alta y fija seis átomos de hidrógeno, formando el ciclohexano, manteniendo así la estructura de la cadena cerrada pag. Wade reacciones comp aromaticos

59 Reacciones de sustitución aromática electrofílica
Estas son las reacciones características del benceno Son las reacciones más importantes en síntesis orgánica por la gran variedad de productos que se originan.

60 Las reacciones de sustitución aromática
Las reacciones de sustitución aromática. La capacidad del benceno para actuar como un donador 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 frecuencia son: cloro, bromo, acido nítrico (HNO3) acido sulfúrico (H2SO4) concentrado y caliente.

61 HALOGENACIÓN DEL BENCENO
HALOGENACIÓN DEL BENCENO.-El cloro y el bromo dan derivados por sustitución de uno o más hidrógenos del benceno, que reciben el nombre de haluros de arilo. En presencia de un catalizador adecuado, el cloro (Cl2) y el bromo (Br2) reaccionan con el benceno para generar clorobenceno o bromobenceno mas el halogenuro de hidrogeno correspondiente, como (HCl cloruro de hidrogeno o HBr bromuro de hidrogeno).

62 C6H6 + Br2 → C6H5Br (Bromobenceno) + HBr
C6H6 + Cl2 → C6H5Cl (Clorobenceno) + HCl C6H6 + Br2 → C6H5Br (Bromobenceno) + HBr Cloruro de hierro (III) Bromuro de hierro (III)

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64 La halogenación está favorecida por las bajas temperaturas y algún catalizador, como el hierro, el tricloruro de aluminio u otro ácido de Lewis, cloruro de hierro [III] (FeCl3) polariza al halógeno para que se produzca la reacción. En el caso del bromobenceno se utiliza como catalizador el bromuro de hierro [III] (FeBr3), para que produzca un electrófilo fuerte, capaz de efectuar la sustitución en el anillo aromático

65 NITRACIÓN DEL BENCENO.-En presencia de una mezcla sulfonitrica , formada por acido nítrico concentrado (HNO3) y acido sulfúrico concentrado (H2SO4)(catalizador) el benceno sustituye un H+ por un ion nitronio (NO2+) que proviene del acido nítrico, para generar NITROBENCENO y agua. Esta reacción es exotérmica y conviene manejarla en frio, en un baño de hielo. El nitrobenceno se identifica por su olor, que es similar al de los licores de almendra

66 LA NITRACIÓN DEL TOLUENO El tolueno(metilbenceno)reacciona 25 veces mas rápido que el benceno en las mismas condiciones.SE DICE QUE EL TOLUENO ESTA ACTIVADO FRENTE A LAS REACCIONES DE SUSTITUCION ELECTROFILICA AROMATICA y que el grupo metilo es un activador. La nitración del tolueno forma una mezcla de productos, principalmente en las posiciones orto y para(el grupo metilo del tolueno es un orientador orto-para.

67 Benceno trióxido de azufre acido bencensulfonico
SULFONACIÓN DEL BENCENO y derivados .- Es una reacción de sustitución electrofilica aromática que usa trióxido de azufre(SO3)como electrófilo, y el ácido sulfúrico fumante es una disolución de SO3 en H2SO4 al 7%. El SO3 es un electrofilo fuerte, retira densidad electrónica del átomo de azufre. El benceno ataca al SO3 y permite la sustitución de un hidrogeno por el grupo sulfonico formándose el acido bencensulfonico Benceno trióxido de azufre acido bencensulfonico

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69 ALQUILACIÓN DE FRIEDEL-CRAFTS.
Los químicos Charles Friedel (francés) y James Crafts (norteamericano), en 1877,descubrieron que el benceno reaccionaba con halogenuros de alquilo, en presencia de ácidos de Lewis como el tricloruro de aluminio (AlCl3) o el cloruro férrico (FeCl3), para dar alquilbencenos.

70 El cloruro de aluminio cataliza la alquilación del benceno por el cloruro de ter-butilo y se desprende HCL gaseoso. el catión ter-butilo actúa como electrófilo. reaccionando con el benceno y forma un complejo sigma. Sustituyendo un hidrogeno por el alquilo y se forma el ter-butilbenceno.

71 Ff

72 En la reacción de alquilación de Friedel-Crafts se emplea comúnmente una amplia variedad de halogenuros secundarios y terciarios que son sustratos que generan carbocationes relativamente estables.

73 EJERCICIOS ANALICE ESTOS COMPUESTOS Y PRACTIQUE

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82 1) 1-nitro-3-n-propil-2-yodobenceno
2) 1-ter-butil-4-cloro-2-etilbenceno 3) o-sec-butilisobutilbenceno 4) 1-amino-2-hidroxi-6-isobutilbenceno 5) m-bromoisopropilbenceno 1-etil-2-metilbenceno ó o-etilmetilbenceno 1-etil-3-propilbenceno ó m-etilpropilbenceno 1-4-dimetilbenceno ó p-dimetilbenceno 1-butil-5-ciclopentil-2-etil-4(1-propenil)benceno

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84 28 FORMULA LOS SIGUIENTES COMPUESTOS: 1- Trifenilmetano
3- Vinilbenceno 4- 9,10-dimetilantraceno 5- 1-cloro-2-etil-3-metilbenceno (2-etil-3-metil- clorobenceno) 6- 5-etil-3-isopropil-1-vinilbenceno 7- Tetrametilantraceno 8- Isopropilbenceno 9- Fenilacetileno 10- Difenilacetileno