Chimica Organica
Composti Aromatici: Benzene
C6H6
(1825)
(1865)
Friedrich August Kekulé
La reattività del benzene è differente dalla
reattività tipica delle olefine, anche se coniugate
Chimica Organica
Composti Aromatici: formule di risonanza
(Kekulè)
...
...
...
(Dewar)
Chimica Organica
Composti Aromatici: Benzene, orbitali molecolari
Orbitale π a più
bassa energia
6 orbitali atomici p
H
H
H
H
H
H
Distanza di legame C-C: 1.40 A
(C-C: 1.48 A, C=C: 1.32 A)
Chimica Organica
Nomenclatura dei derivati benzene: nomi comumi
Chimica Organica
Nomenclatura dei derivati benzene: nomi IUPAC
Derivati monosostituiti
Sostituenti:
Chimica Organica
Nomenclatura dei derivati benzene: nomi IUPAC
Derivati polisostituiti
Si numera l’anello in modo che i sostituenti abbiano i numeri più bassi possibili.
Chimica Organica
Nomenclatura dei derivati benzene: nomi IUPAC
Se ci sono due sostituenti diversi, si usa l’ordine alfabetico
Se si usa un nome comune, il sostituente del composto monofunzionale di cui si usa il
nome diventa il sostituente principale.
Chimica Organica
Reattività del benzene
δ-
δ+
Chimica Organica
Reattività del benzene: sostituzione
Chimica Organica
Reattività del benzene: sostituzione
H
X+
R+
Benzene
X
NO2+
CH3
SO3
Alogenazione
Alchilazione
NO2
Nitrazione
SO3H
Solfonazione
Chimica Organica
Reattività del benzene
FeBr4 - + Br+
FeBr3 + Br2
FeBr4 -
Br
Br+
Br
H
+
Br
Br
H
H
+
+
+
Br
H
Chimica Organica
Sostituzione elettrofila aromatica
Chimica Organica
Sostituzione elettrofila vs addizione elettrofila
‡
A
‡
+B
‡
‡
+AB
H
H
G°
A
H
B
A
H
B
A
AB
HB
Coordinata di reazione
Chimica Organica
Sostituzione elettrofila aromatica: reazioni
1) Alogenazione
Br2
FeBr3
Br
FeBr4
Br
H
Br
H
Br
B
X = Cl, Br, I
Chimica Organica
Sostituzione elettrofila aromatica: reazioni
2) Nitrazione
2 HNO3
NO2+
H2O
NO3
O N O
H
NO2
H
NO2
B
Chimica Organica
Sostituzione elettrofila aromatica: reazioni
3) Solfonazione
SO3
2 H2SO4
H3 O +
HSO4
O
O S
O
H
SO3
H
SO3
B
Reazione reversibile!
SO3H
HB
B
Chimica Organica
Sostituzione elettrofila aromatica: reazioni
4) Alchilazione/Acilazione di Friedl-Craft
RCl, RCOCl
AlCl3
R , RCO
FeBr4
R
H
R
R
H
B
● La reazione non va in sistemi
aromatici disattivati
● Solo alogenuri alchilici
● Polisostituzione nelle acilazioni
Chimica Organica
Effetto dei sostituenti
Velocità della reazione
Orientazione
Chimica Organica
Sostituzione elettrofila aromatica: attivazione e orientazione
Un gruppo è un attivante se è capace di donare elettroni all’anello
Un gruppo è un disattivante se sottrae elettroni all’anello
La donazione e l’attrazione degli elettroni possono essere dovuti a un effetto
induttivo (elettronegatività) o a un effetto di risonanza (sovrapposizione tra orbitali
p).
Chimica Organica II
Effetto dei sostituenti: attivanti orto-para orientanti
Chimica Organica II
Effetto dei sostituenti: disattivanti meta-orientati
Chimica Organica
Sostituzione elettrofila aromatica: orientazione
NO2
CH3
CH3
CH3
NO2
9 Il gruppo attivante prevale sul disattivante.
9 L’attivante forte prevale sull’attivante debole.
9 Bisogna tener conto degli effetti sterici.
OCH3
Chimica Organica
Ossidazione e riduzione dei composti aromatici
CH2CH2CH2CH3
KMnO4
COOH
H2O
Butilbenzene
Acido Benzoico
CH3
CH3
1,2-Dimetilbenzene
o-Xilene
H2, Pt, Etanolo
140 Atm., 25 oC
CH3
CH3
1,2-Dimetilcicloesano
Chimica Organica
Altri composti aromatici
Naftalene
Antracene
Fenantrene
Chimica Organica
Composti eteroaromatici
H
N
N
S
O
N
H
H
N
N
Amminoacidi
(His)
N
N
N
N
N
Nucleobasi,
caffeina
N
H