Anar al contingut

Compost aromàtic

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià

Els composts aromàtics són aquells composts químics (més comunament orgànics) que contenen un o més anells en electrons pi deslocalizados al voltant d'ells. A diferència dels composts que exhibixen aromaticidad, els composts alifáticos carixen d'esta deslocalisació.[1] El terme "aromàtic" es va assignar ans que es descobrira el mecanisme físic que determina la aromaticidad, i es referia simplement al fet de que molts d'estos composts tenen una olor dolça o agradable; no obstant, no tots els composts aromàtics tenen olor dolça i no tots els composts en olor dolça són aromàtics.[2] Els hidrocarburs aromàtics, o arenos, són composts orgànics aromàtics que contenen únicament àtoms de carbono i hidrogen. La configuració de sis àtoms de carbono en composts aromàtics es diu "anell bencénico", despuix del compost aromàtic simple benceno, o un grup fenilo quan forma part d'un compost més gran.[3]

No tots els composts aromàtics estan basats en benceno; la aromaticidad també pot manifestar-se en heteroarenos, que seguixen la regla d'Hückel (per a anells monocíclics: quan el número dels seus electrons ___*π es igual a 4n+2, a on n=0,1,2,3,…).[4] En estos composts, a lo manco un àtom de carbono es reemplaça per un dels heteroátomos: oxigen, nitrogen o sofre. Eixemples de composts distints del benceno en propietats aromàtiques són el furano, un compost heterocíclic en un anell de cinc membres que inclou un sol àtom d'oxigen, i la piridina, un compost heterocíclic en un anell de sis membres que conté un àtom de nitrogen.[5][6]

Model de l'anell de benceno

Benceno en el símbol del círcul que indica aromaticidad.

AP

Modele de boles del benceno. El benceno és la molècula aromàtica més simple.
Modele 3D giratori d'una molècula de benceno.

el benceno, ___*CA6HA6, és l'hidrocarbur aromàtic menys complex i va anar el primer en ser nomenat com a tal. La naturalea del seu enllaç va ser reconeguda per primera volta per August Kekulé en el XIX.[7] Cada àtom de carbono en el cicle hexagonal té quatre electrons per a compartir. Un va a l'àtom d'hidrogen i un atre a cada u dels dos carbono veïns. Açò deixa un electró per a compartir en un dels dos àtoms de carbono veïns, creant aixina un doble enllaç en un carbono i deixant un enllaç senzill en l'atre, raó per la qual algunes representacions de la molècula de benceno ho descriuen com un hexàgon en enllaços simples i dobles alternats (estructures de Kekulé). Atres representacions de l'estructura mostren l'hexàgon en un círcul en el seu interior, per a indicar que els sis electrons estan surant en orbitals moleculars deslocalizados del tamany de l'anell en sí. Açò representa la naturalea equivalent dels sis enllaces carbono-carbono, tots d'orde d'enllaç 1,5; l'equivalència s'explica per formes de resonància. Els electrons es visualisen surant per damunt i per baix de l'anell, i els camps electromagnètics que generen actuen per a mantindre l'anell pla.[1][2]

Propietats generals dels hidrocarburs aromàtics:[3][6]

  1. Mostren aromaticidad.
  2. La relació carbono-hidrogen és alta.
  3. Ardixen en una forta flama de color groc suja per l'alta relació carbono-hidrogen.
  4. Se someten a reaccions de substitució electrofílica i substitucions aromàtiques nucleofílicas. El símbol circular de la aromaticidad va ser introduït per Robert Robinson i el seu alumne James Armit en 1925[8] i popularisat a partir de 1959 pellibre de text de Morrison & Boyd sobre química orgànica.[9] Es debat l'us adequat del símbol: algunes publicacions ho usen per a qualsevol sistema cíclico ___*π, mientras que atres lo usan solo per a aquellos sistemas π que obedecen la regla d'Hückel. Jensen[10] sostiene que, d'acuerdo con la propuesta original de Robinson, el uso del símbolo del círculo debería limitarse a sistemas monocíclicos de 6 electrones π. D'esta manera, el símbol del círcul per a un enllaç de sis electrons de sis centres es pot comparar en el símbol I d'un enllace de dos electrons de tres centres.

Síntesis de composts aromàtics

Una reacció que forma un compost aromàtic a partir d'un precursor cíclico insaturado o parcialment insaturado es denomina simplement aromatisació. Existixen molts métodos de laboratori per a la síntesis orgànica d'arenos a partir de precursors no arenos. Molts métodos es basen en reaccions de cicloadición. la trimerisació d'alquinos descriu la ciclación ___*[2+2+2] de tres alquinos. En la reacció de Dötz, un alquino, monòxit de carbono i un complex de carbeno de cromo són els reactius. Les reaccions de Diels-Alder d'alquinos en pirona o ciclopentadienona en expulsió de diòxit de carbono o monòxit de carbono també formen composts d'areno. En la ciclación de Bergman, els reactius són un enino més un donador d'hidrogen.[6]

Un atre conjunt de métodos és la aromatisació de ciclohexanos i atres anells alifáticos: els reactius són catalisadors utilisats en l'hidrogenació com a platí, paladi i níquel (hidrogenació inversa), quinonas i els elements sofre i seleni.[1]

Reaccions

Els sistemes d'anells aromàtics participen en moltes reaccions orgàniques.[3][6]

Substitució aromàtica

En la reacció de substitució aromàtica, un sustituyente de l'anell areno, normalment hidrogen, se substituïx per un atre sustituyente. Els dos tipos principals són la substitució electrófila aromàtica quan el reactiu actiu és un electrófilo i la substitució nucleófila aromàtica quan el reactiu és un nucleófilo. En la substitució radical-nucleofílica aromàtica, el reactiu actiu és un radical. Un eixemple de substitució aromàtica electrofílica és la nitración del àcit salicílico:[11]

Nitration of salicylic acid

Reaccions d'acoplament

En les reaccions d'acoplament, un metal cataliza un acoplament entre dos fragments de radicals formals. Les reaccions d'acoplament comuns en els arenos donen com resultat la formació de nous enllaces carbono-carbono, per eixemple, alquilarenos, vinil-arenos, birarilos, nous enllaces carbono-nitrogen (anilinas) o nous enllaces carbono-oxigen (composts ariloxi). Un eixemple és la arilación directa de perfluorobencenos:[12]

Coupling reaction

Hidrogenació

l'hidrogenació d'arenos crea anells saturats. El compost 1-naftol es reduïx completament a una mescla d'isòmers decalina-ol.[13]

1-naphthol hydrogenation

El compost resorcinol, hidrogenado en níquel Raney en presència d'hidròxit de sodi acuoso, forma un enolato que es lloga en yodur de metilo a 2-metil-1,3-ciclohexandiona:[14]

Resorcinol hydrogenation

Cicloadiciones

La reacció de cicloadición no és comuna en composts aromàtics per la seua estabilitat. En la reacció de Wagner-Jauregg es pot trobar una inusual reactivitat tèrmica de Diels-Alder dels arenos. Atres reaccions de cicloadición fotoquímica en alquenos ocorren a través d'excímeros.[15]

Desaromatisació

En les reaccions de desaromatisació, la aromaticidad del reactiu es pert de forma permanent, generalment per mig de l'adició de múltiples equivalents d'un reactiu que trenca la conjugació del sistema ___*π.[1]

Benceno i derivats del benceno

Els derivats de benceno tenen d'un a sis sustituyentes units al núcleu de benceno central. Eixemples de composts de benceno en un sol sustituyente són el fenol, que du un grup hidroxilo, i el tolueno en un grup metilo. Quan hi ha més d'un sustituyente present en l'anell, la seua relació espacial es torna important, per ad açò s'utilisen els patrons de substitució areno orto, meta i per a. Per eixemple, existixen tres isòmers per al cresol perque el grup metilo i el grup hidroxilo poden colocar-se un al costat de l'atre (orto), una posició separada entre sí (meta) o dos posicions separades entre sí (per a). el xilenol té dos grups metilo ademés del grup hidroxilo i, per a esta estructura, existixen 6 isòmers.[3]

L'anell aromàtic té la capacitat d'estabilisar càrregues. Açò es veu, per eixemple, en el fenol (___*CA6HA5OH), que és àcit en el hidroxilo (___*OH), ya que la càrrega negativa de l'oxigen (alcóxido ___*−O−) es deslocaliza parcialment en l'anell de benceno.[1]

Atres hidrocarburs aromàtics monocíclics

Atres hidrocarburs aromàtics monocíclics són el ciclotetradecaheptano i el ciclooctadecanoneno.[2]

Arenos no bencílicos

Encara que els arenos bencílicos són comuns, els composts no bencílicos també són sumament importants. Qualsevol compost que continga una porció cíclica que s'ajuste a la regla d'Hückel i no siga un derivat del benceno pot considerar-se un compost aromàtic no bencílico.[16]

Arenos monocíclics

Dels anulenos majors que el benceno, el [12]anuleno i el [14]anuleno són composts débilmente aromàtics i el [18]anuleno (ciclooctadecanonaeno) és aromàtic, encara que la tensió dins de l'estructura provoca una llaugera desviació de l'estructura precisament plana necessària per a la categorisació aromàtica.[17] Un atre eixemple d'areno monocíclic no bencílico és el ciclopropenilo (catión ciclopropenio), que satisfà la regla d'Hückel en un n igual a 0.[17] Nota: solament la forma catiónica d'este propenilo cíclico és aromàtica, ya que la neutralitat en este compost violaria la regla de l'octet o la regla d'Hückel.[17]

Atres arenos monocíclics no bencílicos inclouen els heteroarenos abans mencionats, que poden substituir àtoms de carbono per atres heteroátomos com a N, O o S.[16] Eixemples comuns d'estos són el pirrol de cinc membres i la piridina de sis membres, abdós en un nitrogen substituït.[3]

Heterociclos aromàtics

Els heterociclos són una classe de composts en els que un o més àtoms de carbono d'un compost cíclico són reemplaçats per un element cridat heteroátomo, com a oxigen, nitrogen, fòsfor, sofre, etc. Els heterociclos més comuns contenen un àtom de nitrogen o oxigen, per eixemple:[18]

Els chicotets sistemes heterocíclics aromàtics són el borireno i la forma catiónica d'aziridina.[18]

Hidrocarburs aromàtics policíclics

AP

El hexabenzocoroneno és un hidrocarbur aromàtic policíclic gran.

Els hidrocarburs aromàtics policíclics (HAP) són hidrocarburs aromàtics que consistixen en anells aromàtics fusionats i no contenen heteroátomos ni duen sustituyentes.[19] el naftaleno és l'eixemple més simple d'HAP. Els HAP es troben en depòsits de petròleu, carbó i alquitrán, i es produïxen com a subproductes de la crema de combustibles (ya siguen combustibles fòssils o biomassa). Com a contaminants, són motiu de preocupació perque alguns composts s'han identificat com carcinógenos, mutágenos i teratogénicos.[20] Els HAP també es troben en aliments cuinats. Els estudis han demostrat que es troben alts nivells d'HAP, per eixemple, en la carn cuinada a altes temperatures, com torrar a la barbacoa o a la plancha, i en el peix fumat.[21][22]

També es troben en el mig interestelar, en els cometas i en els meteorits, i són una molècula candidata per a actuar com a base per a les formes de vida més antigues.[23] En el grafeno, el motiu HAP s'estén a grans làmines 2D.[24]

Vore també

Referències

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 Clayden, Jonathan; Greeves, {{{nom2}}}; Warren, {{{nom3}}} (2012). «Chapter 14: Aromatic Compounds», Organic Chemistry, 2.ª edició (en en), Oxford: Oxford University Press, pp. 250-280. ISBN 978-0-19-927029-3.
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 Vollhardt; Schore, {{{nom2}}} (2018). «Chapter 8: Delocalized Electrons and Aromaticity», Organic Chemistry: Structure and Function, 8.ª edició (en en), New York: W. H. Freeman, pp. 200-230. ISBN 978-1-319-07945-1.
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 Carey, Francis A.; Sundberg, {{{nom2}}} (2008). «Chapter 5: Aromaticity», Advanced Organic Chemistry, 5.ª edició (en en), New York: Springer, pp. 150-180. ISBN 978-0-387-44897-8.
  4. ↑ (1931).«Quantentheoretische Beiträge zoom Benzolproblem».Zeitschrift für Physik.70(3-4)
    204-286.doi:10.1007/BF01339530.
  5. ↑ «Aromatic Compound» (en en). HighBeam Encyclopedia. Columbia University Press. Consultat el 2026-07-28.
  6. ↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 Smith (2007). «Chapter 3: Aromaticity», March's Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure, 6.ª edició (en en), Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, pp. 80-120. ISBN 978-0-471-72091-1.
  7. ↑ (1865).«Sur la constitution dones substances aromatiques».Bulletin de la Société Chimique de Paris.3(1)
    98-110.
  8. ↑ «Polynuclear heterocyclic aromatic types. Part II. Some anhydronium bases».Journal of the Chemical Society, Transactions.127
    1604–1618.doi:10.1039/CT9252701604.
  9. ↑ Morrison, Robert T.; Boyd, {{{nom2}}} (1959). Organic Chemistry (en en), Boston: Allyn and Bacon, pp. 300-350.
  10. ↑ «The Origin of the Circle Symbol for Aromaticity».Journal of Chemical Education.86(4)
    423.ISSN 0021-9584.doi:10.1021/ed086p423.
  11. ↑ (1995).«A mild oxidation of aromatic amines».Tetrahedron Letters.36(14)
    2377–2378.doi:10.1016/0040-4039(95)00281-G.
  12. ↑ (2006).«Catalytic intermolecular direct arylation of perfluorobenzenes».Journal of the American Chemical Society.128(27)
    8754–8756.doi:10.1021/ja062509l.
  13. ↑ . "1-Naphthol}". Organic Syntheses 51:
    Coll. Vol. 6
    {{{collvolpages}}}.
  14. ↑ (1979).«Resorcinol hydrogenation with Raney nickel».Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 1.
    288-292.doi:10.1039/P19790000288.
  15. ↑ (1960).«Thermal Diels-Alder reaction of aromatic compounds».Angewandte Chemie International Edition.72
    188-195.doi:10.1002/ange.19600720708.
  16. ↑ 16,0 16,1 Klein, David R. (2017). «Chapter 16: Aromatic Compounds», Organic Chemistry, 3rd edició (en en), John Wiley & Sons, pp. 500-530. ISBN 978-1-119-44425-1.
  17. ↑ 17,0 17,1 17,2 «¿Qué significa realment «aromàtic»?» (en és).
  18. ↑ 18,0 18,1 Joule; Mills, {{{nom2}}} (2010). «Chapter 1: Introduction», Heterocyclic Chemistry, 5.ª edició (en en), Chichester: John Wiley & Sons, pp. 1-50. ISBN 978-1-4051-9365-8.
  19. ↑ «The Chemistry and Analysis of the Large Polycyclic Aromatic Hydrocarbons».Polycyclic Aromatic Compounds.27(2)
    143–162.ISSN 1040-6638.doi:10.1080/10406630701268255.
  20. ↑ «[1]», Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Consultat el 2026-07-28 (en en).
  21. ↑ «[2]», European Commission, Scientific Committee on Food. Consultat el 2026-07-28 (en en).
  22. ↑ «Polycyclic aromatic hydrocarbons in grilled food».Journal of Agricultural and Food Chemistry.31(4)
    867–873.ISSN 0021-8561.doi:10.1021/jf00118a049.
  23. ↑ (2010).«Organic Molecules in the Interstellar Medium, Comets, and Meteorites».Annual Review of Astronomy and Astrophysics.48
    291-320.doi:10.1146/annurev-astre-082708-101709.
  24. ↑ (2007).«The rise of graphene».Nature Materials.6(3)
    183-191.doi:10.1038/nmat1849.
  25. ↑ «Hydrodealkylation process and catalyst composition» (en en). Free Patents Online. Consultat el 2026-07-28.

Bibliografia adicional

  • Anslyn, Eric V.; Dougherty, {{{nom2}}} (2006). «Chapter 8: Aromaticity», Modern Physical Organic Chemistry, Sausalito, CA: University Science Books, pp. 350-400. ISBN 978-1-891389-31-3.
  • Badger (1969). «Chapter 1: Introduction», Aromatic Compounds, New York: Springer, pp. 1-50. ISBN 978-1-4684-1413-6.
  • Kumar, Sanjay (2020). Aromatic Compounds: Properties, Synthesis and Applications, Cambridge, MA: Academic Press. ISBN 978-0-12-820341-5.

Enllaços externs


Obtingut de «https://lenciclopedia.org/w/index.php?title=Compost_aromàtic&oldid=1402280»