Biochimica e biologia molecolare - composti aromatici

Il benzene e i composti aromatici

I composti aromatici, nonostante il loro elevato grado di insaturazione, danno reazioni di sostituzione elettrofila nelle quali gli atomi di idrogeno vengono sostituiti da altri atomi o gruppi, conservando la struttura aromatica e quindi l'energia di risonanza.

Nomenclatura

Benzeni monosostituiti: uno degli idrogeni viene sostituito da un atomo diverso o da un gruppo funzionale. Il nome del nuovo composto si ottiene aggiungendo come prefisso alla parola benzene il nome del sostituente.

Benzeni bisostituiti: due idrogeni vengono sostituiti da altrettanti atomi differenti o gruppi funzionali. Esistono tre strutture possibili per i benzeni disostituiti, indicate dai prefissi:

• Orto per sostituenti adiacenti 1,2;
• Meta per sostituenti 1,3;
• Para per sostituenti 1,4.

I sostituenti si indicano in ordine alfabetico.

Benzeni contenenti tre o più sostituenti: i sei carboni del benzene vengono numerati usando l'insieme di cifre più basse possibili.

Effetto dei sostituenti sulla delocalizzazione degli elettroni nel benzene

I sostituenti legati al benzene perturbano la perfetta delocalizzazione degli elettroni nell'anello aromatico.

• Fortemente attivanti: -OH, -NH₂, -NR₂;
• Debolmente attivanti: -NHR, 2-CH₃;
• Disattivanti: -NO₂, -COOH, -CHO, Cl

I sostituenti elettron-repulsori sono attivanti perché accelerano la velocità delle reazioni di sostituzione. Stabilizzano la carica positiva. I sostituenti che attraggono elettroni fanno diminuire la densità elettronica sull'anello e sono disattivanti, cioè rallentano la velocità delle reazioni di sostituzione elettrofila.

Idrocarburi aromatici policiclici

• Naftalene: 2 anelli benzenici condensati
• Antracene: 3 anelli benzenici condensati
• Fenantrene: 3 anelli benzenici condensati

Eterocicli

1. Eterocicli saturi

Se in un cicloalcano si sostituisce uno o più atomi di carbonio con un eteroatomo (atomo diverso dal carbonio: O, S, N), si ottiene una molecola eterociclica. Vengono considerati come se derivassero dai corrispondenti cicloalcani, un prefisso indica la presenza e l'identità dell'eteroatomo: AZA per l'azoto; OSSA per l'ossigeno; TIA per il solfo; FOSFA per il fosforo.

• Ossacicloesano (Tetraidropirano)
• Tiacicloesano (Tiano)
• 1,4 diossacicloesano (Diossano)
• Azacicloesano (Piperidina)
• 1-aza-4-ossacicloesano (Morfolina)
• Ossaciclopentano (Tetraidrofurano)

2. Eterocicli aromatici

2.1. Eterocicli aromatici pentatomici

Eterocicli aromatici pentatomici con un solo eteroatomo.