Arene

• Arene


  Hidrocarburi care prezintă unul sau mai multe cicluri benzenice în moleculă
• Cel mai simplu compus din clasa arenelor este benzenul
• Toluenul a fost izolat din balsamul de Tolu
• Structura Kekulé a benzenului

  Ciclu hexagonal regulat alcătuit din 6 atomi de carbon dispuși în vârfurile hexagonului și legați între ei prin intermediul a 3 legături conjugate, repartizate sistemic
• Proprietăți care confirmă structura Kekulé a benzenului

  • Structura Kekulé corespunde raportului atomic C:H = 1:1
  • Cei 6 atomi de carbon din molecula benzenului sunt echivalenți
  • Reacția de adiție a H2 la benzen justifică prezența celor 3 legături duble în molecula benzenului
• Proprietăți care sunt în contradicție cu structura Kekulé a benzenului

  • Benzenul prezintă doar 3 derivați disubstituiți, nu 5 cum ar rezulta din formula lui Kekulé
  • Benzenul prezintă un comportament de hidrocarbură cu caracter saturat, nu nesaturat
  • Distanțele între 2 atomi de carbon vecini sunt egale și măsoară 1,39 Å, nu 1,54 Å și 1,33 Å cum ar rezulta din formula lui Kekulé
• Structura reală a benzenului

  Ciclu hexagonal regulat și plan, cu laturi egale și unghiuri de 120°, în care electronii π sunt delocalizați și distribuiți uniform pe întregul ciclu
• Conform structurii reale a benzenului, reacțiile de substituție sunt caracteristice acestei molecule, nu cele de adiție, polimerizare și oxidare
• Hidrocarburi aromatice mononucleare


  Prezintă un singur ciclu benzenic, pot fi cu sau fără catenă laterală
• Derivați alchil monosubstituiți ai benzenului

  • Metilbenzen (toluen)
  • Etilbenzen
  • n-propilbenzen
  • Izopropilbenzen (cumen)
  • Etenilbenzen/vinilbenzen/stiren
• Derivați disubstituiți ai benzenului

  Pozițiile substituienților sunt indicate prin cifre sau cu ajutorul prefixelor orto (o-), meta (m-), para (p-)
• Derivați dimetilbenzen (xileni)


  • orto-xilen
  • meta-xilen
  • para-xilen
• Această svg este proprietatea GinaMed. Această svg a fost realizată de GinaMed. Distribuirea necesită acordul GinaMed.
• Pentru denumirea hidrocarburilor aromatice se respectă regulile IUPAC. Arenele care prezintă multiple aplicații practice au și denumiri uzuale.
• Derivați disubstituiți ai benzenului

  Pozițiile substituienților sunt indicate prin cifre sau cu ajutorul prefixelor: orto (o-), meta (m-), para (p-)
• Cei 3 derivați dimetilbenzen (xileni)


  • orto-xilen
  • meta-xilen
  • para-xilen
  • 1,2-dimetilbenzen
  • 1,3-dimetilbenzen
  • 1,4-dimetilbenzen
• Hidrocarburile aromatice polinucleare


  • Prezintă două sau mai multe cicluri (nuclee) benzenice care pot fi: condensate; izolate - de exemplu, difenil
• Exemple de hidrocarburi aromatice cu nuclee condensate


  • Naftalen (naftalină)
  • Antracen
  • Fenantren
• Radicali care provin de la arene

  Poartă numele de aril (Ar-)
• Câteva exemple de radicali monovalenți proveniți de la arene

  • Formulă: C6H5-, Radical: fenil, Arenă: benzen
  • Formulă: C6H5-CH2-, Radical: benzil, Arenă: toluen
  • Formulă: C10H7-, Radical: naftil, Arenă: naftalină
• Hidrocarburile aromatice participă la reacții de: substituție; adiție; oxidare. Aceste reacții pot avea loc atât la nucleul benzenic, cât și la catena laterală.
• Reacția de substituție


  Este o reacție chimică ce caracterizează substanțele organice care conțin legături simple σ în moleculă. În cadrul unei reacții de substituție, unul sau mai mulți atomi de hidrogen sunt înlocuiți (substituiți) cu unul sau mai mulți atomi sau grupe de atomi.
• Reacția de halogenare


  1. Constă în substituția unui atom de hidrogen legat de un atom de carbon din ciclul aromatic, cu un atom de halogen, X. Astfel, rezultă derivați halogenați aromatici: Ar – X , unde X = Cl, Br, I.

  2. Necesită prezența următorilor catalizatori: FeCl3, FeBr3 sau AlCl3 pentru Cl2 și Br2; HNO3 pentru I2.
• Halogenarea naftalinei


  În molecula naftalinei sunt 8 grupări –CH– care nu sunt echivalente între ele; pozițiile echivalente, sunt: 1, 4, 5, 8 – și se notează cu α; 2, 3, 6, 7 – și se notează cu β. Deci naftalina poate prezenta doar 2 derivați monosubstituiți: α și β. Față de poziția β, poziția α este mai reactivă.
• Compușii rezultați prin halogenarea naftalinei


  • α-cloronaftalină
  • β-cloronaftalină
  • 1,2,3,4-tetracloronaftalina
• Reacția de nitrare


  1. Presupune substituția unui atom de hidrogen legat de un atom de carbon din nucleul aromatic, cu o grupă nitro, –NO2, rezultând nitroderivați ai arenelor, Ar–NO2.

  2. Necesită un amestec sulfonitric: amestec de acid azotic (HNO3) concentrat și acid sulfuric (H2SO4) concentrat. În această reacție, reactantul este HNO3, iar catalizatorul este H2SO4.
• Grupa nitro, –NO2


  Numărul de oxidare al azotului este +3
• Nitrobenzen


  Este un compus toxic, a fost utilizat la parfumarea săpunurilor sub denumirea de „esență de Mirban", datorită mirosului său plăcut de migdale amare, este utilizat în industria cosmetică datorită mirosului său, a fost obținut pentru prima dată de către E. Mitscherlich, în anul 1834, este un lichid slab gălbui, este insolubil în apă, este solubil în alcool sau eter, este folosit pentru fabricarea anilinei, în industria coloranților și a medicamentelor.
• Reacția de sulfonare


  1. Presupune substituția unui atom de hidrogen legat de un atom de carbon din nucleul aromatic, cu o grupare sulfonică, –SO3H, rezultând acizi arilsulfonici, Ar–SO3H.

  2. Necesită acid sulfuric concentrat sau oleum (acid sulfuric concentrat care conține SO3).
• Reacția de alchilare Friedel-Crafts

  1. Presupune substituția unui atom de hidrogen de la atomul de carbon din nucleul aromatic cu un radical alchil, obținându-se arene cu catenă laterală.

  2. Se poate realiza cu: derivați halogenați, R–X (atomul de halogen să fie legat de un atom de carbon saturat); alchene sau alcooli, R–OH.

  3. În prezența AlCl3 anhidră sau AlCl3 umedă.
• Reacția de alchilare a arenei

  1. Vatul halogenat rezultat participă la reacția

  2. AlCl3 rămas nereacționat funcționează drept catalizator
• This svg is property of GinaMed. Aceast svg este facut de GinaMed. Distribuirea necesita acordul GinaMed.
• Procedeele industriale de alchilare a arenelor utilizează alchenele inferioare ca agenți de alchilare
• Alchenele pot participa la reacțiile de alchilare dacă în mediul de reacție există și mici cantități de acid
• Condiția pentru alchilarea arenelor

  1. Clorura de aluminiu cu urme de apă, care degajă acid clorhidric în urma hidrolizei

  2. Acizi tari (H2SO4) sau acid fosforic (H3PO4) depus pe suport de kieselgur, la temperaturi ridicate (270°C)
• Alchilarea benzenului


  • Cu propenă în mediu acid
  • Cu alcool (metanol) în prezență de acid sulfuric, conducând la metilbenzen (toluen)
• Reacția de acilare Friedel-Crafts


  Substituția unui atom de hidrogen legat de un atomul de carbon din nucleul aromatic cu o grupă acil
• Acilarea arenelor


  În prezență de AlCl3, cu derivați funcționali ai acizilor carboxilici, cum ar fi: cloruri acide, R–COCl și anhidride acide (R–CO)2O
• Acid carboxilic


  • Clorură acidă
  • Anhidridă acidă
• Reacția de acilare a benzenului


  • Cu clorură de acetil, în prezență de AlCl3, conducând la fenil-metil-cetonă sau acetofenonă