Ideas clave
Los compuestos aromáticos como el benceno son excepcionalmente estables por un anillo de electrones pi deslocalizados. Conservan el anillo intacto y sufren sustitución en lugar de adición.
- Regla de Hückel: un anillo plano, cíclico y totalmente conjugado con 4n + 2 electrones pi (2, 6, 10 …) es aromático. Con 4n electrones es antiaromático.
- El benceno sufre sustitución electrófila: nitración (HNO₃/H₂SO₄), halogenación (X₂/FeX₃), sulfonación y alquilación y acilación de Friedel–Crafts.
- Los grupos activantes (–OH, –NH₂, –OR, –CH₃) dirigen el siguiente grupo a las posiciones orto y para. Los desactivantes (–NO₂, –COOH, –CN, –CHO) dirigen a meta. Los halógenos desactivan pero dirigen a orto/para.
- Una cadena lateral con hidrógeno bencílico se oxida con KMnO₄ caliente a –COOH, sea cual sea su longitud.
Ecuaciones clave
aromatic: planar, cyclic, conjugated, 4n + 2 π electronsC₆H₆ + HNO₃ → C₆H₅NO₂ + H₂O (H₂SO₄)ArCH₃ → ArCOOH (KMnO₄)
Ejemplo resuelto
La nitración del tolueno (el –CH₃ activa) da sobre todo o- y p-nitrotolueno, y es más rápida que la del benceno. La nitración del nitrobenceno (el –NO₂ desactiva) es lenta y da principalmente 1,3-dinitrobenceno. El anión ciclopentadienilo tiene seis electrones pi (4n + 2 con n = 1) y es aromático, pero el ciclobutadieno tiene cuatro y es antiaromático.
Errores comunes
- Esperar que el benceno adicione bromo como un alqueno. Sustituye y necesita un catalizador.
- Usar un director meta para predecir productos orto/para, o al revés.
- Contar un par solitario que no está en el sistema pi entre los 4n + 2 electrones.
Práctica
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