Reacciones de haloarenos

¿Sabes que los haloarenos pueden ser producidos por organismos marinos? Los haloarenos pueden ser producidos por organismos marinos que pueden utilizar el cloruro y el bromuro que se encuentran en las aguas del océano. Han sido reconocidos por ofrecer una variedad de cualidades terapéuticas. Como resultado, tanto artificial como naturalmente, los haloarenos experimentan una variedad de reacciones. ¡Veamos el concepto Reacciones de los haloarenos con más detalle!

haloarenos

Los haloarenos son derivados de halógenos de hidrocarburos aromáticos con el átomo de halógeno unido directamente a un átomo de carbono del anillo aromático. Los haluros de arilo son otro nombre para ellos. Cuando un átomo de hidrógeno unido a un anillo aromático se reemplaza por un átomo de halógeno, se forman haloarenos.

Ar – H + X ⇢ Ar – X + H

El haloareno tiene la fórmula general Ar–X , donde Ar denota un grupo arilo y X denota un átomo de halógeno.

Reacciones de Haloarenos

Las reacciones de haloarenos o haluros de arilo se pueden clasificar en tres categorías:

1. Reacciones de sustitución electrofílica
2. Reacciones de sustitución nucleófila
3. Reacción con metales

Reacciones de sustitución electrofílica de haloarenos

Una especie que busca electrones se conoce como electrófilo. En un compuesto orgánico, un electrófilo reemplaza a otro electrófilo en un proceso de sustitución electrofílica. Los procesos electrofílicos del anillo de benceno, como la halogenación, la nitración, la sulfonación y las reacciones de Friedel-Crafts, se llevan a cabo en los haloarenos. Revisaremos cada uno individualmente, pero primero, veamos cómo reaccionan los haloarenos al ataque de un electrófilo:

1. El anillo de benceno se desactiva ligeramente hacia reacciones de sustitución electrofílica debido a la tendencia a la extracción de electrones del halógeno.
2. Hay más electrones o carga negativa en las posiciones orto y para del anillo que en la posición meta debido a sus variados patrones resonantes. Como resultado, los haloarenos funcionan como una directiva o- y p- para las reacciones de sustitución electrofílica.

Debido a los factores antes mencionados, los haloarenos son menos activos en las reacciones de sustitución electrofílica que los anillos de benceno normales. Como resultado, en comparación con el benceno, estas reacciones son más lentas y requieren condiciones más extremas.

• Halogenación: los haloarenos reaccionan con el cloro en presencia de un solvente para producir haloarenos (por ejemplo, cloruro férrico). La molécula de cloro tiene una pequeña carga positiva y tiende a polarizarse. Como resultado, el cloro funciona como un electrófilo, atacando las posiciones orto y para ricas en electrones del compuesto.

Tanto los compuestos orto como los para se formarán como resultado de esta reacción. El resultado principal de la reacción será el isómero para, mientras que el producto secundario será el isómero orto. El clorobenceno interactúa con el ácido de Lewis para producir reemplazos orto y para de dihalobencenos en el siguiente ejemplo.

• Nitración: Debido a la existencia de dos átomos de oxígeno electronegativos en la molécula, el NO ₂ se genera primero a partir del ácido nítrico, que se inicia con la presencia de ácido sulfúrico; El NO ₂ tiene un centro electrofílico sobre el N. Las posiciones orto y para ricas en electrones son atacadas por el NO ₂ , produciendo el isómero para como producto principal y el isómero orto como producto secundario.

Sulfonación: SO ₃ es un electrófilo durante la sulfonación. En las ubicaciones orto y para, se dirige al haloareno rico en electrones. Los ácidos sulfónicos de clorobenceno para y orto se forman como resultado de la reacción, siendo el isómero para el producto predominante y el isómero orto el minoritario.

• Reacciones de Friedel-Crafts: Debido a la carga positiva presente en el átomo de carbono, el electrófilo en esta circunstancia es el grupo alquilo y acetónico. Hay dos tipos de reacciones de Friedel-Crafts:

Reacciones de alquilación de Friedel-Crafts:

Reacciones de acilación de Friedel-Crafts:

Reacciones de sustitución nucleófila de haloarenos

Cuando se trata de haloarenos, las reacciones de sustitución nucleófila son complicadas. Sin embargo, bajo algunas condiciones, los haloarenos sufren un proceso de sustitución nucleófila. Las siguientes son las principales causas del carácter reducido o no reactivo de los haloarenos en las reacciones de sustitución nucleófila:

• El grupo hidroxilo actúa como sustituto: el átomo de halógeno se reemplaza por un grupo hidroxilo cuando un haloareno se calienta a 623 K a 300 atmósferas con una solución acuosa de hidrrust de sodio, generando fenrust. Cuando se usa ácido clorhídrico diluido para acidificar el fenrust, se produce fenol.

• Efecto de la resonancia: los electrones π del anillo de benceno se conjugan con el átomo de halógeno en la estructura del haloareno en el caso de los haloarenos. El enlace CX desarrolla dobles enlaces parciales como resultado de esta resonancia. El haloareno tiene una escisión parcial del doble enlace más difícil que el haloalcano. Como resultado, los haloarenos son difíciles de escindir por un nucleófilo y tienen una menor reactividad en las reacciones de sustitución nucleófila.

En un enlace CX, la diferencia en la hibridación de átomos de carbono. ^{En el caso de los haloarenos} , el miembro del grupo halógeno está unido a un átomo de carbono con hibridación sp2. En los haloalcanos, por otro lado, el halógeno está unido al átomo ^de carbono con hibridación sp3. En comparación con sp ³ C, sp ² C tiene un carácter s más fuerte. sp ² C es, por lo tanto, más electronegativo que sp ³ C.

Como resultado, sp ² C elimina mejor los electrones del enlace CX y los retiene cerca de sí mismo. Como resultado, la longitud del enlace entre haloarenos y haloalcanos es más corta. Los enlaces que son más cortos en longitud son más fuertes. En el haloalcano, por ejemplo, la longitud del enlace C—Cl es de 177 pm, mientras que en el haloareno es de 169 pm.

Reacción de Haloarenos con Metales

Los metales reaccionan con los haloarenos de forma limitada. Hay dos reacciones primarias:

• Reacción de ajuste: el grupo arilo sustituye al átomo de halógeno en el haloareno. Cuando el sodio metálico se calienta en presencia de éter seco, se produce un diarilo. Una reacción apropiada es lo que llamamos esto.

En esta reacción, se usa éter seco para hacer reaccionar una mezcla de haloarenos con sodio. Diaryl es el resultado final.

• Reacción de ajuste de Wurtz: cuando un átomo de halógeno de un haloareno se calienta en presencia de sodio en una solución etérea de un haluro de alquilo, los átomos de halógeno del haloareno se reemplazan por el grupo alquilo, lo que resulta en la formación de un areno superior.

En presencia de éter seco y sodio, una combinación de haluros de alquilo interactúa con un haluro de arilo. Alkyl arene es el producto terminado.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: Defina haloarenos.

Responder:

Los haloarenos son derivados de halógenos de hidrocarburos aromáticos con el átomo de halógeno unido directamente a un átomo de carbono del anillo aromático. Los haluros de arilo son otro nombre para ellos. Cuando un átomo de hidrógeno unido a un anillo aromático se reemplaza por un átomo de halógeno, se forman haloarenos.

Pregunta 2: ¿Qué causa la sustitución electrofílica de los haloarenos? 

Responder:

A través del efecto de resonancia, el átomo de halógeno en los haloarenos transfiere electrones al núcleo de benceno, que es deficiente en electrones en comparación con el átomo de halógeno. Las reacciones de sustitución electrofílica ocurren en los haloarenos como resultado del ataque del electrófilo en las posiciones orto y para.

Pregunta 3: ¿Por qué es tan difícil la sustitución nucleófila en los haloarenos?

Responder:

En los haloarenos, el enlace C-X adquiere un carácter de doble enlace parcial y se acorta. Aumenta la fuerza del enlace C–X y da más estabilidad a los haloarenos. Debido a esto, la escisión de los enlaces C-X en los haloarenos es sustancialmente más difícil que en los haloalcanos.

Pregunta 4: Explique el mecanismo de la reacción de sustitución nucleófila aromática.

Responder:

Los electrones π migran de tal manera que la densidad de electrones en el anillo de benceno se deslocaliza en posiciones orto y para cuando un nucleófilo se acerca y ataca el enlace CX. Si un grupo atractor de electrones está presente en las ubicaciones Orto y Para del anillo de benceno en esta situación, retirará la carga negativa del átomo de carbono, estabilizando la carga negativa.

Como resultado, la presencia de grupos atractores de electrones como NO ₂ en las posiciones Orto y Para ayuda al ataque del nucleófilo. Además, la resonancia y un grupo atractor de electrones como el NO ₂ ayudan a estabilizar el carbocatión.

La reacción procederá en una secuencia de pasos rápidos y lentos, dando como resultado la producción de un complejo sigma estabilizado de alta resonancia con una alta resonancia. Finalmente, cuando la carga negativa se deslocalice por la eliminación del enlace Cl, se recuperarán los electrones π. El paso final es formar el producto.

Pregunta 5: ¿Por qué los haloarenos tienen un efecto ortoparadireccional?

Responder:

Ortho para dirigir es haloarenos. Debido a que los átomos de halógeno en el anillo de benceno en los haloarenos son grupos orto y para directores en el anillo de benceno, este es el caso. La densidad de electrones en las posiciones o– y p– del anillo aumenta ligeramente debido a la resonancia. Las posiciones o y p en los haloarenos tienen centros de densidad de electrones mayores que las posiciones m debido a la resonancia.

Pregunta 6: ¿Qué tipos de reacciones de Friedel-Crafts existen?

Responder:

Hay dos tipos de reacciones de Friedel-Crafts:

1. Reacciones de alquilación de Friedel-Crafts
2. Reacciones de acilación de Friedel-Crafts

Debido a la carga positiva presente en el átomo de carbono, el electrófilo en esta circunstancia es el grupo alquilo y acetónico.

Reacciones de alquilación de Friedel-Crafts:

Alquilación de Friedel-Crafts

Reacciones de acilación de Friedel-Crafts:

Acilación de Friedel-Crafts