SINTESIS
Y REACTIVIDAD DE COMPUESTOS AROMÁTICOS
La sustitución electrofílica
aromática es la reacción más importante de los compuestos aromáticos. Es
posible introducir al anillo muchos sustituyentes distintos por este proceso.
Si se elige el reactivo apropiado pueden efectuarse reacciones de bromación, cloración, nitración, sulfonación,
alquilación y acilación, estas seis son reacciones directas, y a partir de
ellas se pueden introducir otros grupos.
En este capítulo se estudiará estas
reacciones, más las que se puedan obtener a partir de ellas, como también la
introducción de un segundo sustituyente.
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Como ya se tiene
indicado, la reacción más importante de los compuestos aromáticos es la
sustitución electrofílica aromática (SEAr).
Es decir la introducción de un electrófilo (E+), en el anillo
bencénico.
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Seleccionando las
condiciones y los reactivos apropiados, el anillo aromático se puede
halogenar, nitrar, sulfonar, acilar y alquilar. Todas estas reacciones y
muchas otras proceden a través de un mecanismo similar.
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Compuesto cíclico
En química
orgánica, un compuesto cíclico es un compuesto en
el que una serie de átomos de carbono están conectados para formar un lazo o
anillo.1 Un
ejemplo muy bien conocido es elbenceno.
Cuando hay más de un anillo en una sola molécula, por ejemplo en el naftaleno,
se usa el término "policíclico", y cuando hay un anillo conteniendo
más de una docena de átomos, se usa el término "macrocíclico".
El benceno, un compuesto cíclico.
El naftaleno, un compuesto policíclico simple.
MACROCICLO
Un macrociclo es, según la
definición de la IUPAC, "una macromolécula cíclica o una porción cíclica
macromolecular de una molécula".1 En la literatura química, los químicos
orgánicos suelen considerar que un macrociclo es cualquier molécula que
contiene un anillo con nueve o más átomos. En química de coordinación, en
general se define un macrociclo de un modo más estricto, como una molécula
cíclica con tres o más potenciales átomos donadores de electrones que se pueden
coordinar a un centro metálico.
Síntesis
Los macrociclos son generalmente
sintetizados a partir de moléculas más pequeñas, generalmente lineales. Para
crear un anillo, hay dos posibilidades:
En una reacción intermolecular,
en la que dos o más moléculas se unen en una reacción para formar un anillo, o
En una reacción intramolecular,
donde una molécula reacciona consigo misma para formar un anillo.
Debido a que la formación de
macrociclos utiliza la misma química que la que interviene en la
polimerización, deben tomarse medidas para prevenir la polimerización y que
esta no ocurra.
Una forma de lograr altos
rendimientos de macrociclos en altas concentraciones es necesario orientar los
sitios reactivos de tal manera que fácilmente sufran la ciclación. Los metales
de transición, con su capacidad para recoger y disponer de los ligandos en una
geometría determinada predecible, pueden provocar un "efecto
plantilla." Al unirse a la molécula lineal, para influir en su geometría,
un "plantilla" de metal puede acelerar tanto las reacciones intramoleculares
o intermoleculares. Así, la acertada elección de un ion metálico y las
ubicaciones relativas de los átomos donantes permitirían a un metal controlar
el proceso de ciclación.
El efecto plantilla se puede
dividir en dos efectos un poco más específicos: El efecto plantilla cinética
describe la influencia directiva del ion metálico y controla el curso estérico
de una secuencia de reacciones por etapas. En los casos en que opera el efecto
plantilla termodinámica, el ion metálico perturba el equilibrio existente en un
sistema orgánico y el producto requerido se produce a menudo con un alto
rendimiento como un complejo metálico. En la mayoría de los casos, el efecto
modelo cinético está operativo, sin embargo, no se puede hacer una asignación
en todos los casos.
Aplicaciones
·
Eliminación de metales pesados de una
disolución acuosa para la purificación del agua.
·
Interruptores moleculares y motores lineales
para construcción artificial de maquinaria a tamaño nanoescala (rotaxanos)
·
Sensores Químicos
·
Imitación de receptores celulares
·
Reconocimiento molecular Reconocimiento de
péptidos5
·
Moléculas pequeñas
·
Diodos orgánicos emisores de luz (OLED)
Usos históricos
Los macrociclos han sido usados
durante varias décadas como tintes sintéticos. La ftalocianina es un análogo de
la porfirina, que es posiblemente el más útil, en su uso como colorante y
pigmento desde su descubrimiento en 1928, debido a su color azul oscuro. Sin
embargo hay otros muchos usos para ellos. Su nombre viene de su precursor
sintético, ftalodinitrilo.6
Macrociclos
biológicos
Hemo, el sitio activo de la
hemoglobina (la proteína de la sangre que transporta el oxígeno) es un
porfirina que contiene hierro.
