Capitolo 6 Composti Aromatici

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1 himica Organica Scienze della Terra, dell Ambiente e del Territorio apitolo 6 omposti Aromatici Organic hemistry, 5 th Edition L. G. Wade, Jr.

2 Scoperta del Benzene I composti aromatici sono tra i primi ad essere stati studiati perché presenti in sostanze di interesse commerciale (spezie, aromi, piante medicinali). Isolato nel 1825 da Michael Faraday che ha osservato il rapporto :=1:1. Sintetizzato nel 1834 da Eilhard Mitscherlich che ha determinato la formula molecolare 6 6. Altri composti correlati con rapporto : basso hanno odore piacevole, per cui sono stati classificati come aromatici. Amoxicillina (antibiotico) 2

3 Esempi di Aromatici aromatici Benzaldeide: Isolata dall olio di mandorle amare O O O Acido benzoico: Presente nella gomma benzoino, una resina balsamica 3 2 O Toluene: Presente nel balsamo del tolù Alcol benzilico: Presente nella gomma benzoino, una resina balsamica 3

4 Alcune caratteristiche del benzene Formula molecolare 6 6, struttura altamente insatura Reazioni diverse da quelle degli alcheni Alchene + KMnO 4 diolo (addizione) Benzene + KMnO 4 nessuna reazione. Alchene + Br 2 /l 4 dibromuro (addizione) Benzene + Br 2 /l 4 nessuna reazione. con Fel 3 come catalizzatore, Br 2 reagisce con il benzene dando bromobenzene + Br (sostituzione!). I doppi legami restano. 4

5 Struttura di Kekulé Proposta nel 1865 da Friedrich Kekulé. Spiega l esistenza di un solo 1,2-diclorobenzene ipotizzando un rapido equilibrio tra due possibili strutture. l l l l Le due strutture differiscono per la disposizione degli elettroni p, in realtà sono strutture mesomere. Non si tratta di un equilibrio 5

6 Strutture di risonanza Ogni carbonio ibridizzato sp 2 ha un orbitale p perpendicolare all anello, gli orbitali p si sovrappongono formando un orbitale molecolare ciclico

7 Aromaticità Il benzene possiede una stabilità termodinamica maggiore rispetto agli alcheni Il surplus di stabilità rispetto ai doppi legami coniugati viene definito energia di risonanza ed è caratteristica delle molecole aromatiche 7

8 Annuleni Non tutti i composti cicli con doppi legami coniugati sono aromatici. Il ciclobutadiene è estremamente reattivo. Il cicloottatetraene subisce addizione di Br 2 facilmente. L aromaticità si spiega ricorrendo agli orbitali molecolari. ciclobutadiene cicloottatetraene 8

9 aratteristiche di un composto aromatico Struttura ciclica con legami p coniugati Ogni atomo dell anello deve avere un orbitale p non ibridizzato. Gli orbitali p si sovrappongono lungo l anello senza soluzione di continuità: ciò comporta che la struttura sia planare L energia dei composti aromatici è minore rispetto a quella dei composti corrispondenti a catena aperta Regola di ückel Se il composto ha un anello continuo di orbitali p ed il numero di elettroni delocalizzati è pari a 4N + 2 (N intero), è aromatico. Se il composto ha un anello continuo di orbitali p ed il numero di elettroni delocalizzati è pari a 4N, è antiaromatico. 9

10 omposti policiclici aromatici Naftalene Antracene Fenantrene 10

11 Derivati del benzene: nomi comuni (ammessi dalla IUPA) O 3 N O 3 2 fenolo toluene anilina anisolo O O O 2 3 O stirene acetofenone benzaldeide acido benzoico 11

12 Benzeni disostituiti Spesso si usano i prefissi orto-, meta-, e para- al posto di 1,2-, 1,3-, e 1,4-. o X o B r m m N O 2 p B r o -dibromobenzene o 1,2-dibromobenzene O p -nitrofenolo o 4-nitrofenolo 12

13 Benzeni con 3 o più sostituenti Assegnare i numeri più bassi possibili Al carbonio che porta il gruppo funzionale è assegnato il numero 1. O O 2 N NO 2 O 2 N N O 2 NO 2 1,3,5-trinitrobenzene N O 2 2,4,6-trinitrofenolo 13

14 Fenil e Benzil Il gruppo fenilico (fenil) è il radicale del benzene. Il gruppo benzilico ha un carbonio in più. B r 2 B r Bromuro di fenile (bromobenzene) Bromuro di benzile (fenilbromometano) 14

15 Fine del capitolo 6 15