APUNTES DE QUÍMICA ORGÁNICA PARA ESTUDIANTES DE BIOLOGÍA
TEMA: Benceno y aromaticidad.
Bibliografía:
Principios de Química Orgánica (Paula Yurkanis)
Química Orgánica (Wade)
Organic Chemistry (David Klein)
Organic Chemistry, Graham Solomons, Craig Frylhe, Scott Snyder, (2013) 11 Ed.
Introducción
En los albores de la química orgánica, la palabra “aromático” se utilizaba para describir las 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 carbón). Muchos derivados del benceno, el compuesto representativo
de los hidrocarburos aromáticos, fueron aislados originalmente de los bálsamos obtenidos de plantas, de ahí
la denominación como aromáticos. Sin embargo, con el paso del tiempo se comprobó que algunos
derivados del benceno no tenían olor; aun así, el término aromático continúa usándose hoy en día para
describir a todos los derivados del benceno.
El anillo aromático bencenoide es muy común en los productos de origen natural. Ejemplo: la adrenalina y
la epinefrina que son hormonas; los polifenoles de las plantas, etc. Además, el hombre ha sintetizado
variedad de compuestos aromáticos con actividad fisiológica como la anfetamina y sus derivados.
1
, Estructura y estabilidad del benceno
En el año 1825 Michael Faraday aisló el benceno a partir del gas del alumbrado público de Londres. Sus
investigaciones mostraron que la fórmula molecular de este compuesto era C 6H6, una relación carbono –
hidrógeno demasiado pequeña. Faraday nombró al nuevo compuesto como " bicarburo de hidrógeno".
Eilhard Mitscherlich sintetizó el mismo compuesto en 1834 y encontró, igual que Faraday, que su fórmula
empírica era CH. En vista de que el nuevo compuesto se derivaba de la benzoína lo llamó bencina, y
posteriormente se le dio el nombre de benceno. Muchos otros compuestos que se descubrieron en el siglo
XIX parecían estar relacionados con el benceno; también tenían bajas relaciones de hidrógeno a carbono y
aromas agradables por lo que se les llamó aromáticos.
Actualmente, los compuestos aromáticos son el benceno y aquellos que se comportan químicamente
de forma similar.
En 1866, August Kekulé propuso una estructura cíclica para el benceno que aun hoy se utiliza, con tres
enlaces dobles alternados con tres enlaces sencillos. Kekulé describió el intercambio de dobles y simples
enlaces como un proceso en equilibrio:
En la estructura de Kekulé, los enlaces sencillos C-C serían más largos que los enlaces dobles. Sin
embargo, con métodos espectroscópicos se ha demostrado que el anillo de benceno es plano, y que todos
los enlaces tienen la misma longitud, 139 pm, intermedia entre los enlaces sencillos típicos (154 pm) y los
enlaces dobles (134 pm). Además, un mapa de potencial electrostático muestra que la densidad electrónica
es idéntica en los seis enlaces carbono-carbono.
Aunque el benceno es un hidrocarburo insaturado, es mucho más estable que los alquenos típicos y
no experimenta las reacciones usuales de los alquenos. Por ejemplo:
- El benceno reacciona lentamente con Br2 y da un producto de sustitución C 6H5Br. La adición de un
catalizador a la mezcla de bromo y benceno hace que el color del bromo desaparezca lentamente, se
desprende HBr gaseoso, pero la adición esperada del Br2 al doble enlace no ocurre. En su lugar, el producto
orgánico se produce por la sustitución de un átomo de hidrógeno por uno de bromo, y los tres enlaces
dobles se conservan.
- Un alqueno decolora una disolución de permanganato de potasio al reaccionar y formar un glicol, sin
embargo, cuando se agrega permanganato al benceno, no hay reacción.
Podemos obtener una idea cuantitativa de la estabilidad del benceno midiendo los calores de
hidrogenación, o sea, el calor liberado en la hidrogenación catalítica. El ciclohexeno, un alqueno aislado,
tiene un ΔH° hidrog = −120kJ /mol y el 1,3- ciclohexadieno, un dieno conjugado, tiene un ΔH° hidrog = −232 kJ
/mol. Como hemos estudiado, la estabilidad del 1,3-ciclohexadieno es un poco menos del doble que el del
ciclohexeno debido a que los dienos conjugados son más estables que los dienos aislados.
El benceno es estable a la hidrogenación bajo condiciones estándar, sin embargo, forzando la reacción a
altas presiones y temperatura, reacciona con tres equivalentes de H2 para formar el ciclohexano. Podríamos
esperar que el ΔH° hidrog para el “ciclohexatrieno” (benceno) sea un poco menos de -356 kJ/mol, o tres veces
el valor del ciclohexeno. Sin embargo, el valor real es de -208 kJ/mol, más o menos 150 kJ/mol menor de
2
TEMA: Benceno y aromaticidad.
Bibliografía:
Principios de Química Orgánica (Paula Yurkanis)
Química Orgánica (Wade)
Organic Chemistry (David Klein)
Organic Chemistry, Graham Solomons, Craig Frylhe, Scott Snyder, (2013) 11 Ed.
Introducción
En los albores de la química orgánica, la palabra “aromático” se utilizaba para describir las 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 carbón). Muchos derivados del benceno, el compuesto representativo
de los hidrocarburos aromáticos, fueron aislados originalmente de los bálsamos obtenidos de plantas, de ahí
la denominación como aromáticos. Sin embargo, con el paso del tiempo se comprobó que algunos
derivados del benceno no tenían olor; aun así, el término aromático continúa usándose hoy en día para
describir a todos los derivados del benceno.
El anillo aromático bencenoide es muy común en los productos de origen natural. Ejemplo: la adrenalina y
la epinefrina que son hormonas; los polifenoles de las plantas, etc. Además, el hombre ha sintetizado
variedad de compuestos aromáticos con actividad fisiológica como la anfetamina y sus derivados.
1
, Estructura y estabilidad del benceno
En el año 1825 Michael Faraday aisló el benceno a partir del gas del alumbrado público de Londres. Sus
investigaciones mostraron que la fórmula molecular de este compuesto era C 6H6, una relación carbono –
hidrógeno demasiado pequeña. Faraday nombró al nuevo compuesto como " bicarburo de hidrógeno".
Eilhard Mitscherlich sintetizó el mismo compuesto en 1834 y encontró, igual que Faraday, que su fórmula
empírica era CH. En vista de que el nuevo compuesto se derivaba de la benzoína lo llamó bencina, y
posteriormente se le dio el nombre de benceno. Muchos otros compuestos que se descubrieron en el siglo
XIX parecían estar relacionados con el benceno; también tenían bajas relaciones de hidrógeno a carbono y
aromas agradables por lo que se les llamó aromáticos.
Actualmente, los compuestos aromáticos son el benceno y aquellos que se comportan químicamente
de forma similar.
En 1866, August Kekulé propuso una estructura cíclica para el benceno que aun hoy se utiliza, con tres
enlaces dobles alternados con tres enlaces sencillos. Kekulé describió el intercambio de dobles y simples
enlaces como un proceso en equilibrio:
En la estructura de Kekulé, los enlaces sencillos C-C serían más largos que los enlaces dobles. Sin
embargo, con métodos espectroscópicos se ha demostrado que el anillo de benceno es plano, y que todos
los enlaces tienen la misma longitud, 139 pm, intermedia entre los enlaces sencillos típicos (154 pm) y los
enlaces dobles (134 pm). Además, un mapa de potencial electrostático muestra que la densidad electrónica
es idéntica en los seis enlaces carbono-carbono.
Aunque el benceno es un hidrocarburo insaturado, es mucho más estable que los alquenos típicos y
no experimenta las reacciones usuales de los alquenos. Por ejemplo:
- El benceno reacciona lentamente con Br2 y da un producto de sustitución C 6H5Br. La adición de un
catalizador a la mezcla de bromo y benceno hace que el color del bromo desaparezca lentamente, se
desprende HBr gaseoso, pero la adición esperada del Br2 al doble enlace no ocurre. En su lugar, el producto
orgánico se produce por la sustitución de un átomo de hidrógeno por uno de bromo, y los tres enlaces
dobles se conservan.
- Un alqueno decolora una disolución de permanganato de potasio al reaccionar y formar un glicol, sin
embargo, cuando se agrega permanganato al benceno, no hay reacción.
Podemos obtener una idea cuantitativa de la estabilidad del benceno midiendo los calores de
hidrogenación, o sea, el calor liberado en la hidrogenación catalítica. El ciclohexeno, un alqueno aislado,
tiene un ΔH° hidrog = −120kJ /mol y el 1,3- ciclohexadieno, un dieno conjugado, tiene un ΔH° hidrog = −232 kJ
/mol. Como hemos estudiado, la estabilidad del 1,3-ciclohexadieno es un poco menos del doble que el del
ciclohexeno debido a que los dienos conjugados son más estables que los dienos aislados.
El benceno es estable a la hidrogenación bajo condiciones estándar, sin embargo, forzando la reacción a
altas presiones y temperatura, reacciona con tres equivalentes de H2 para formar el ciclohexano. Podríamos
esperar que el ΔH° hidrog para el “ciclohexatrieno” (benceno) sea un poco menos de -356 kJ/mol, o tres veces
el valor del ciclohexeno. Sin embargo, el valor real es de -208 kJ/mol, más o menos 150 kJ/mol menor de
2
