Química Aromática
Los compuestos aromáticos poseen un sistema pi cíclico, planar y completamente conjugado que confiere una estabilidad excepcional y una reactividad distintiva basada en la sustitución.
Definition
La química aromática se refiere a moléculas cíclicas y planas con un sistema de electrones pi deslocalizado (4n+2) cuya estabilidad las lleva a reaccionar por sustitución en lugar de adición.
Scope
Este tema cubre los criterios de aromaticidad (regla de Hückel), la estructura del benceno, la sustitución electrofílica aromática y sus efectos directores de sustituyentes, la sustitución nucleofílica aromática y la química de los sistemas policíclicos y heteroaromáticos.
Core questions
- ¿Qué criterios estructurales y electrónicos definen la aromaticidad?
- ¿Por qué los anillos aromáticos experimentan sustitución en lugar de adición?
- ¿Cómo dirigen los sustituyentes existentes la posición y la velocidad de una sustitución posterior?
Key theories
- Regla de aromaticidad de Hückel
- Un anillo planar y completamente conjugado es aromático y especialmente estable cuando contiene 4n+2 electrones pi; los anillos con 4n electrones son antiaromáticos y están desestabilizados.
- Sustitución electrofílica aromática
- Los electrófilos se adicionan al anillo para formar un ion arenio (complejo sigma) estabilizado por resonancia, que luego pierde un protón para restaurar la aromaticidad; los grupos existentes dirigen a orto/para o meta y activan o desactivan el anillo.
Mechanisms
En la sustitución electrofílica aromática, el sistema pi aromático ataca a un electrófilo para dar un ion arenio cuya carga positiva está deslocalizada; la pérdida de un protón regenera el sistema aromático. Los sustituyentes donadores de electrones estabilizan el intermedio y dirigen a las posiciones orto/para, mientras que los grupos atractores de electrones desactivan el anillo y dirigen a la posición meta. La sustitución nucleofílica aromática opera en anillos pobres en electrones a través de una vía de adición-eliminación (Meisenheimer).
Clinical relevance
Los anillos aromáticos están presentes en la gran mayoría de los fármacos y biomoléculas —desde los aminoácidos fenilalanina y triptófano hasta la aspirina y un sinnúmero de farmacóforos— donde proporcionan andamios rígidos y lipofílicos, así como sitios para el enlace de hidrógeno y las interacciones pi.
History
La propuesta de Kekulé en 1865 de una estructura cíclica para el benceno resolvió un enigma de larga data; el tratamiento de orbitales moleculares de Hückel en la década de 1930 dio a la regla 4n+2 una base teórica, transformando la aromaticidad de una etiqueta empírica en un concepto cuantitativo.
Key figures
- August Kekulé
- Erich Hückel
- Charles Friedel
- James Crafts
Related topics
Seminal works
- kekule1865
- march2007
Frequently asked questions
- ¿Por qué el benceno no experimenta adición como un alqueno?
- La adición a través del anillo destruiría el sistema pi aromático estabilizador; la sustitución, por el contrario, permite que el anillo reaccione con un electrófilo y luego restaure su aromaticidad, lo cual es energéticamente mucho más favorable.
- ¿Qué significa que un sustituyente sea un director meta?
- Los grupos atractores de electrones desestabilizan el intermedio de ion arenio más en las posiciones orto y para, por lo que la sustitución se canaliza a la posición meta donde el intermedio está comparativamente menos desestabilizado.