Compost aromàtic

(S'ha redirigit des de: Compostos aromàtics)

Un compost aromàtic és un compost químic insaturat caracteritzat per un o més anells plans d'àtoms units mitjançant enllaços covalents sigma, i amb enllaços pi alternats que els confereixen una especial estabilitat, coneguda com a aromaticitat. Els composts aromàtics són un grup de compostos que ocupen una posició molt important en química orgànica, els més coneguts són el benzè i el naftalè. També són importants els asfaltens, el segon component principal del petroli, que consisteixen en piles d’estructures aromàtiques altament polimeritzades (mitjana de 16 anells).

Infotaula de compost químicCompost aromàtic
Substància químicaclasse estructural de compostos químics Modifica el valor a Wikidata
Altres
aromaticitat Modifica el valor a Wikidata

HistòriaModifica

 
El ciclooctatretraè no és aromàtic i, per tant, l'anell no resta en un pla
 
Orbitals π del benzè

L'aromaticitat, o caràcter aromàtic, fou atribuïda primerament a la presència d'un sistema tancat d'enllaços dobles conjugats, això és cadenes de carbonis on s'alternen enllaços simples amb dobles. Però la descoberta feta el 1911 pel químic alemany Richard Willstätter (1872-1942) que el ciclooctatetraè té propietats típiques dels alquens normals i la impossibilitat de preparar el ciclobutadiè demostraren que aquesta tesi era inexacta. El 1925, el químic britànic Robert Robinson (1886-1975) suggerí que l'aromaticitat anava lligada a la presència de sis electrons π i predigué encertadament el caràcter aromàtic de l'anió ciclopentadienil.

Així i tot, l'aromaticitat no trobà explicació teòrica fins que el físic alemany Erich Hückel (1896-1980) aplicà la teoria dels orbitals moleculars el 1931.[1][2] Hückel es dedicà a estudiar la situació general dels anells monocíclics coplanars on cada àtom de l'anell té un orbital p disponible com en el cas del benzè. Els seus càlculs indicaren que els anells coplanars que contenen (4n + 2) electrons π, on n = 1, 2... tenen capes d'electrons tancades com el benzè i, per això, les seves energies de ressonància o deslocalització són altes. En altres paraules, els anells monocíclics coplanars amb 6, 10, 14, 18 i 22 electrons deslocalitzats han de ser aromàtics. És l'anomenada regla de Hückel.[3]

PropietatsModifica

Els compostos aromàtics presenten unes característiques especials que justifiquen que siguin classificats en un grup diferent del de la resta de composts amb dobles enllaços.

 
Estructura del benzè

Característiques estructuralsModifica

 
Dues representacions del benzè

Les longituds d'enllaç entre dos àtoms veïns del mateix element són iguals, no podent-se diferenciar longituds d'enllaç d'enllaços simples i enllaços dobles. Les longituds dels enllaços C-C a l'anell aromàtic prenen valors entre els dels enllaços simple (154 pm) i doble (134 pm) i, en particular, les longituds dels sis enllaços del benzè són totes iguals a 139 pm. A l'hora de realitzar una representació d'aquesta característica en els anells aromàtics se sol utilitzar un cercle dins de l'anell i es deixen de representar els enllaços dobles.[4]

Comportament químicModifica

 
Estabilitat del benzè

La reactivitat del doble enllaç a l'anell aromàtic es redueix en comparació amb els habituals dobles enllaços dels alquens. Presenten una estabilitat termodinàmica elevada, que les entalpies de combustió i d'hidrogenació posen de manifest. Així l'entalpia d'hidrogenació del doble enllaç al ciclohexè és –120 kJ/mol, la dels dos enllaços dobles al ciclohexan-1,3-diè –232 kJ/mol, quasi el doble de l'anterior. A partir d'aquests valors hom podria esperar que l'entalpia d'hidrogenació dels tres dobles enllaços del benzè seria unes tres vegades la del ciclohexè, això és –360 kJ/mol. Tanmateix les mesures experimentals donen un valor de només –209 kJ/mol, 151 kJ/mol del valor suposat. Aquesta diferència correspon a l'estabilitat que aporta l'aromaticitat al benzè.[5]

També són propensos a la reacció de substitució electròfila en lloc de la reacció d’addició.[4]

Propietats magnètiquesModifica

Els compostos aromàtics mostren efectes magnètics característics com l'anisotropia magnètica i el diamagnetisme per l'efecte de corrent de l'anell dels electrons π sobre l'anell aromàtic.[4]

ReferènciesModifica

  1. Hückel, Erich «Quantentheoretische Beiträge zum Benzolproblem I. Die Elektronenkonfiguration des Benzols und verwandter Verbindungen». Z. Phys., 70, 3/4, 1931, pàg. 204–86..Hückel, Erich «Quanstentheoretische Beiträge zum Benzolproblem II. Quantentheorie der induzierten Polaritäten». Z. Phys., 72, 5/6, 1931, pàg. 310–37..Hückel, Erich «Quantentheoretische Beiträge zum Problem der aromatischen und ungesättigten Verbindungen. III». Z. Phys., 76, 9/10, 1932, pàg. 628–48.
  2. Hückel, E. Grundzüge der Theorie ungesättiger und aromatischer Verbindungen (en alemany). Berlín: Verlag Chem, 1938, p. 77–85. 
  3. Solomons, T.W.G. Química orgánica (en castellà). Mèxic: Limusa, 1982. ISBN 968-18-0982-3. 
  4. 4,0 4,1 4,2 «Silaaromatics and Related Compounds» (en anglès). Organosilicon Compounds, 01-01-2017, pàg. 619–641. DOI: 10.1016/B978-0-12-801981-8.00010-1.
  5. Hepworth, John D. Aromatic chemistry. Cambridge: Royal Society of Chemistry, 2002. ISBN 0-85404-662-3.