Il benzene e il concetto di aromaticità

Benzene

Il benzene è un composto liquido incolore avente un punto di fusione di 6°C e un punto di ebollizione di 80°C. La sua formula è C₆H₆ (alto grado di insaturazione). Il benzene risulta notevolmente non reattivo. Non dà reazioni di addizione, di ossidazione e di riduzione caratteristiche di alcheni e alchini. Il benzene non reagisce con Br, HBr e altri reagenti che danno le usuali reazioni di addizione ai doppi e ai tripli legami C-C. Non viene ossidato dall’acido cromico nelle stesse condizioni in cui alcheni ed alchini vengono facilmente ossidati. Quando reagisce, il benzene subisce una reazione di sostituzione nella quale un atomo di H viene sostituito da un altro atomo o da un gruppo di atomi.

Composto aromatico

Il termine composto aromatico fu inizialmente usato per classificare il benzene e i suoi derivati. Più propriamente, è usato per classificare ogni composto che soddisfa i criteri di Huckel per l’aromaticità. Il termine aromatico fu in origine usato per classificare il benzene e i suoi derivati sulla base di un odore caratteristico che distingueva molti di essi. Ora, il termine aromatico indica che questi composti sono altamente insaturi e non reattivi verso reagenti che attaccano alcheni ed alchini. Il termine arene viene usato per descrivere gli idrocarburi aromatici, in analogia con alcano, alchene e alchino. Il benzene può essere considerato il capostipite della famiglia degli areni. Così come da un alcano per rimozione di un atomo di H deriva un gruppo definito alchile (R-), per rimozione di un H da un arene si ottiene un gruppo arile (Ar-).

La struttura del benzene

Il benzene prende parte ad alcune reazioni chimiche, ma la sua reazione tipica non è un’addizione bensì una sostituzione. Inoltre, quando il benzene viene trattato con Br in presenza di FeCl₃, si ottiene un unico composto di formula molecolare C₆H₅Br.

Benzene + Br → Bromobenzene + HBr

I chimici conclusero che i sei H del benzene dovessero essere tutti equivalenti. Quando poi, il bromobenzene viene trattato con Br in presenza di FeCl₃ come catalizzatore, si formano tre dibromobenzeni isomeri.

C₆H₅Br + Br → C₆H₄Br₂ + HBr

Modello di Kekulé del benzene

La prima struttura del benzene fu proposta da Kekulé nel 1865 e consisteva in un ciclo a sei atomi di carbonio con un atomo di H legato a ciascun C. Sebbene l’originale formula di struttura proposta da Kekulé giustificasse l’equivalenza dei legami C-H e C-C, essa risultava inadeguata in quanto ogni atomo di carbonio risultava trivalente. Per conservare la tetravalenza del carbonio, nel 1872 Kekulé propose che l’anello dovesse contenere tre doppi legami alternati.