Benceno. Hidrocarburos aromáticos (página 2)

En 1865 el alemán August
Kekulé propuso una estructura
para el benceno. La fórmula propuesta por Kekulé
explicaba en parte las características estructurales del
benceno.

August Kekulé

(1,3,5 hexatrieno)

Kekulé propone una molécula
donde cada carbono tiene
hibridación sp2, con enlaces dobles alternos, estructura
geométrica plana, 6 electrones p, mostrando alta
insaturación.

Sin embargo esta estructura no justifica
totalmente las características estructurales del
benceno.

Características estructurales del
benceno

• Molécula plana

• Ángulos de enlace de
  120º

• Alta insaturación ( 6e-
  p)

• Distancia de enlace C-C todas iguales
  de un valor
  medio entre un doble y un simple enlace

• Sus reacciones típicas son de
  sustitución.

La estructura del benceno es un
híbrido de resonancia de dos estructuras
contribuyentes:

Es por ello que la representación de
la estructura del benceno que más se acerca a la realidad
es:

Donde el anillo interior representa la
deslocalización de la nube de 6e- p y el hexágono a
los 6 átomos de carbono y 6 de hidrógeno que conforman la molécula
(la deslocalización de electrones le confiere gran
estabilidad a la molécula, por ello las reacciones
típicas son de sustitución), esa
dslocalización de los 6 electrones p es lo que determina
la no existencia de enlaces dobles alternos y que las distancias
de enlace C-C sean de un valor medio entre un doble y un simple
enlace.

Los electrones p se deslocalizan por encima
y por debajo del plano de la molécula formando una nube
por encima y por debajo de ella.

En la actualidad, como decíamos al
inicio, el concepto de
aromaticidad no tiene nada que ver con el olor.

Un compuesto es aromático cuando:

1- Posee al menos un sistema
cíclico plano.

2- Presenta amplia deslocalización
de electrones p

3- Posee elevada estabilidad( bajos
valores de ?H
de hidrogenación)

4- Poseen 4n + 2 electrones p ( n= 0, 1, 2,
3,…) Regla de Hückel.

5- Tienen tendencia a las reacciones de
sustitución y dificultades para las de
adición.

Entre los compuestos aromáticos
importantes se encuentran todas las hormonas y
vitaminas,
excepto la vitamina C; prácticamente todos los
condimentos, perfumes y tintes orgánicos, tanto
sintéticos como naturales; los alcaloides que no son
alicíclicos (ciertas bases alifáticas como la
putrescina a veces se clasifican incorrectamente como
alcaloides), y sustancias como el trinitrotolueno (TNT) y los
gases
lacrimógenos.

Derivados del
benceno

1) Monosustituidos:

Para nombrarlos basta con anteponer el
nombre del grupo
sustituyente a la palabra benceno.

Otros derivados monosustituidos tienen
nombres especiales (propios) aceptados por las reglas de la
IUPAC.

2) Derivados di y
trisustituidos:

Si hay varios grupos unidos al
anillo bencénico, no solamente es necesario indicar
cuáles son, sino también su
ubicación.

Los tres isómeros posibles para
el benceno disustituido se denominan orto, meta y
para.

Ejemplos:

Si los dos grupos son diferentes y ninguno
de ellos confiere un nombre especial a la molécula,
simplemente se nombran sucesivamente (alfabéticamente); si
uno de los sustituyentes es del tipo que da a la molécula
nombre especial, el compuesto se denomina como un derivado de
aquella sustancia especial.

Ejemplos:

En el caso de los trisustituidos si todos
los grupos son los mismos se le asigna unnúmero a cada uno
de ellos, siendo la secuencia, aquella que de la
combinación de números más baja; si los
grupos son diferentes y ninguno confiere un nombre especial, se
nombran en orden alfabético y siguiendo la menor
numeración posible, si uno le confiere un nombre especial
entonces se nombran sobre la base de que ese sustituyente
está en el carbono 1.

Ejemplos:

Propiedades
químicas del benceno:

El benceno da con facilidad reacciones de
sustitución:

1- Nitración:

2- Sulfonación:

3- Halogenación:

4- Alquilación de
Friedel-Crafts:

Reacciones de
adición

Aunque no son las más frecuentes en
el benceno, éste puede, bajo ciertas condiciones adicionar
H2 y Cl2.

1-) Adición de H2:

2-) Adición de
Cl2:

Mecanismos de
sustitución electrofílica aromática
(SEA)

Este mecanismo comprende dos pasos
esenciales:

1- Ataque de un reactivo
electrofílico (ácido de Lewis) al anillo para
formar el ion carbonio (carbocatión). Este es el paso
lento.

2- Abstracción de un ion
hidrógeno del carbocatión por alguna
base.

El carbocatión que se forma no tiene
la carga positiva localizada sobre un carbono, sino que se
distribuye sobre la molécula, siendo partuicularmente
intensa en las posiciones orto y para respecto al sustituyente.
La dispersión de la carga positiva sobre la
molécula por resonancia, estabiliza al ion con respecto a
uno con la carga localizada.

Veamos este mecanismo para el caso de la
nitración:

Mecanismo de la
nitración

El ion nitronio NO2+ es el
electrófilo que ataca al benceno, sin embargo la c(NO2+)
en el ácido nítrico es demasiado baja para nitrar
al benceno a una velocidad
conveniente, pero añadiendo H2SO4 al HNO3 la
concentración de nitronio aumenta.

Toxicología

El efecto principal de la exposición
de larga duración (365 días o más) al
benceno es en la sangre. El
benceno produce efectos nocivos en la médula de los
huesos y puede
causar una disminución en el número de
glóbulos rojos, lo que conduce a anemia. El
benceno también puede producir hemorragias y daño al
sistema inmunológico, aumentando así las
posibilidades de contraer infecciones.

Algunas mujeres que respiraron altos
niveles de benceno por varios meses tuvieron menstruaciones
irregulares y el tamaño de sus ovarios disminuyó.
No se sabe si la exposición al benceno afecta al feto durante
el embarazo o a
la fertilidad en los hombres.

Estudios en animales que
respiraron benceno durante la preñez han descrito bajo
peso de nacimiento, retardo en la formación de hueso y
daño en la médula de los huesos.

Se ha determinado que el benceno es un
reconocido carcinógeno en seres humanos. La
exposición de larga duración a altos niveles de
benceno en el aire puede
producir leucemia.

En el organismo, el benceno es convertido
en productos
llamados metabolitos. Ciertos metabolitos pueden medirse en la
orina. Sin embargo, este examen debe hacerse con prontitud
después de la exposición y su resultado no indica
con confianza a cuánto benceno estuvo expuesto, ya que los
metabolitos en la orina pueden originarse de otras fuentes.

El benceno ha producido intoxicaciones
agudas y crónicas en su obtención y en sus
múltiples aplicaciones en la industria
química. A
causa de su elevada toxicidad, en cuantos casos es posible se
sustituye por bencina y otros solventes menos
tóxicos.

El benceno actúa produciendo
irritación local bastante intensa, actúa como
narcótico y tóxico nervioso. Su acción
crónica se ejerce especialmente como veneno
hemático.

Ingerido por error ha producido gastritis.
Se ha alcanzado la muerte por
ingestión de 30g del líquido.

Cuando se produce la inhalación de
vapores concentrados, puede producir rápidamente la
narcosis mortal, después de un estado previo
de euforia, embriaguez y convulsiones.

La inhalación de concentraciones
más débiles origina torpeza cerebral,
sensación de vértigo, cefalea, náuseas,
excitación con humor alegre, embriaguez que puede
transfornmarse en sueño, sacudidas musculares,
relajación muscular, pérdida del conocimiento y
rigidez pupilar. En caso de intoxicación aguda, se produce
enrojecimiento de la cara y las mucosas.

Intoxicación
crónica

En este caso se produce la
intoxicación por las vías respiratorias (
inhalación de sus vapores). Junto al decaimiento,
vértigo, cefalea, gastritis y náuseas, se presenta
de manera solapada y más o menos tarde una anemia
aplástica (producida por la falta de regeneración
de los elementos sanguíneos en la médula
ósea. Leucemia con disminución del número de
leucocitos y hematíes pero con gran aumento de leucocitos
atípicos).

Llama generalmente la atención, en los intoxicados, primero, una
gran facilidad para las hemoragias de la mucosa bucal
(encías, paladar), nariz, intestino y genitales femeninos
y además numerosas pequeñas hemorragias
cutáneas.

El tratamiento de la intoxicación
aguda por el benceno exige la eliminación del
tóxico por respiración de dioxígeno (O2),
además deben aplicarse excitantes del centro respiratorio,
y , en caso necesario, respiración artificial, administración de calor y
transfusión de sangre.

El cuadro patológico de la
intoxicación crónica por benceno es parecido al del
escorbuto y se ha detectado un déficit de vitamina C en la
orina de los manipuladores de benceno, que ha dado lugar al
tratamiento con dicha vitamina (100mg diarios ), con buenos
resultados. Junto a ello pueden ser útiles dosis de
hierro y un
tratamiento antianémico.

Bibliografía
consultada

-Química Orgánica I .
Morrison

-Química Orgánica.
Carey

-Química Orgánica.
Cardá (digital)

– http://es.wikipedia.org/wiki/

–Biblioteca de
consulta ENCARTA 2005

– Toxicología médica. Manual para
médicos, farmacéuticos y
químicos.

Dr Phil- Dr H. Fühner

Editorial científico
médica

Barcelona-Madrid-Valencia-Lisboa
1956

– Diccionario
terminológico de ciencias
médicas.

Edición Revolucionaria

Tomado de la undécima edición
española.

–
http://farma.qfb.umich.mx/curquim/images/anim/

Autor:

Lic. Jorge Luis Álvarez
Valcárcel

Instituto Superior de Ciencias
Médicas de la Habana.

Facultad de Tecnología de la
Salud.