Compuestos Aromáticos de Anillos Fusionados

HAPS

Compuestos Aromáticos de Anillos Fusionados

De dos anillos aromáticos que comparten un par de atomos de carbono se dice que estan fusionado, el más sencillo e importante es el naftaleno. C10H8 . y otros dos más reconocidos de fórmula C14H10 : antraceno y fenantreno:

Estos tres hidrocarburos se obtienen del alquitrán de hulla, en el que el naftaleno es el más abundante de todos sus constituyentes (5%).

Naftaleno

Reacciones

Al igual que el benceno, el naftaleno sufre típicamente sustitucion electrofílica; esta es una de las propiedades que la dan derecho a ser descrito como “aromatico”. Un reactivo electrófilo encuentra en la nube π una fuente electrónica adecuada, por lo que se une al anillo para generar un carbocatión intermediario; este libera luego un protón, para restablecer así el sistema aromatico estable.

El naftaleno se reduce y oxida con mayor facilidad que el benceno, pero solo hasta la etapa en que se genera un benceno sustituido: una oxidación o reducción mayor requiere de condiciones más enérgicas. El naftaleno se estabiliza por resonancia en 61 kcal/mol, mientras que el benceno lo hace en 36 kcal/mol: al destruir el carácter aromático de uno de los anillos del naftaleno sólo se quitan 25 kcal/mol de energia de resonancia, mientras que para la etapa siguiente es necesario quitar 36 kcal/mol.

Oxidación. La oxidación del naflaleno con oxígeno en presencia de pentóxido de vanadio destruye uno de los anillos, generando nahidrido ftalico. Por la gran demanda que tiene este, es un proceso industrial importante, ya que el naftaleno es de facil acceso a partir del alquitrán de hulla.

Reducción. Contrario al benceno, puede reducirse naflaleno por medio de agentes reductores quimicos, se convierte en 1,4-dihidronaftalcno con sodio y etanol, y en 1,2,3,4-tetrahidronaftaleno (tetralina) con sodio y alcohol isopentilico. La temperatura a la que se realiza cada una de estas reducciones con sodio es la correspondiente al punto de ebullición del alcohol empleado; la reducción llega mas lejos a la temperatura mas alta del alcohol isopentílico (p.e. 132ºC) que con la mas baja del alcohol etilico (p.e. 78 ºC)

Sustitución Electrofílica:

Nitración y Halogenación. La nitración y la halogenación del naflaleno se realizan casi exclusivamente en la posicion 1. La cloracion o bromación suceden con tal facilidad que puede prescindirse de un ácido de Lewis para catálisis. Como es de suponer, la introducción de estos grupos abre el camino para la preparación de una serie de naftalenos alfa-susutuidos: partiendo de 1-nironaftaleno. siguiendo la via de la amina y las sales de diazonio, y del 1-bromonaftaleno por medio del reactivo de Grignard.

Sulfonación. La sulfonación del naftaleno a 80ºC da principalmente ácido 1-naftalenosulfónico; si se hace a 160°C o más, se obtiene principalmente acido 2-naftalenosulfónico. Cuando el ácido 1-naftalenosulfónico se calienta con ácido sulfúrico a 160 ºC se convierte, en gran parte, en el 2-isómero. Este comportamiento se hace comprensible si recordamos que la sulfonacion es reversible.

Acilación de Fredel-Crafts. Puede acetilarse naftaleno con cloruro de acetilo en presencia de cloruro de aluminio; la orientacion la determina el disolvente especifico que se utiliza: predomina alfa en sulfuro de carbono o disolventes tales como tetracloroetano, y beta en nitrobenceno. (El efecto del nitrobenceno ha sido atribuido a la formación de un complejo entre este, el cloruro de acido y cloruro de aluminio, el cual atacaria la posicion beta de mayor espacio, debido a su gran tamaño.)

Antraceno y fenantreno

El antraceno y el fenantreno son aun menos resistentes a la oxidación y reducción que el naftaleno. Ambos hidrocarburos se oxidan a las 9,10-quinonas y se reducen a los 8,10-dihidrocompuestos correspondientes. La orientación y la facilidad relativa con que se llevan a cabo estas reacciones, son comprensibles teniendo en cuenta las estructuras implicadas.

Un ataque a las posiciones 9 y 10 deja intactos dos anillos bencénicos, lo que permite una perdida de solo 12 kcal de energia de resonancia (84 - 2 x 36) para el antraceno y de 20 kcal (92 — 2 x 36) para el fenantreno. (En el caso del fenantreno. los dos anillos que quedan son conjugados; segun el grado de estabilizacion del producto por esta conjugación, se estima que puede ser de 0 a 8 kcal/mol, la perdida puede ser aun inferior a 20 kcaL)

¿Qué son los HAPs?

Los HAPs son un grupo de sustancias químicas que se forman durante la incineración incompleta del carbón, el petróleo, el gas, la madera, las basura y otras sustancias orgánicas, como el tabaco y la carne asada al carbón. Existen más de 100 clases diferentes de HAPs. Los HAPs se encuentran generalmente como mezclas complejas (por ejemplo, como parte de productos de combustión como el hollín), no como compuestos simples.

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