Composé aromatique

Les composés aromatiques sont des composés organiques également appelés « hydrocarbures aromatiques mono- et polycycliques ». ^[1] Le membre parent est le benzène . Les hétéroarènes sont étroitement liés, puisqu’au moins un atome de carbone du groupe CH est remplacé par l’un des hétéroatomes oxygène , azote ou soufre . Des exemples de composés non benzéniques aux propriétés aromatiques sont le furane , un composé hétérocyclique avec un cycle à cinq chaînons qui comprend un seul atome d’oxygène, et la pyridine , un composé hétérocyclique avec un cycle à six chaînons contenant un atome d’azote.

Modèle d’anneau de benzène

Benzène

Benzène , C 6 H 6 {displaystyle {ce {C6H6}}} , est l’hydrocarbure Aromatique le moins complexe, et il a été le premier nommé comme tel. La nature de ses liens a été reconnue pour la première fois par August Kekulé au 19ème siècle. Chaque atome de carbone du cycle hexagonal a quatre électrons à partager. Un va à l’atome d’hydrogène, et un à chacun des deux carbones voisins. Cela laisse un électron à partager avec l’un des deux atomes de carbone voisins, créant ainsi une double liaison avec un carbone et laissant une simple liaison avec l’autre, c’est pourquoi certaines représentations de la molécule de benzène la présentent comme un hexagone alternant simple et doubles liaisons.

D’autres représentations de la structure représentent l’hexagone avec un cercle à l’intérieur, pour indiquer que les six électrons flottent dans des orbitales moléculaires délocalisées de la taille de l’anneau lui-même. Cela représente la nature équivalente des six liaisons carbone-carbone toutes d’ ordre de liaison 1,5; l’équivalence s’explique par des formes de résonance . Les électrons sont visualisés comme flottant au-dessus et au-dessous de l’anneau, les champs électromagnétiques qu’ils génèrent agissant pour maintenir l’anneau plat.

Propriétés générales des hydrocarbures aromatiques :

1. Ils affichent l’ aromaticité
2. Le rapport carbone-hydrogène est élevé
3. Ils brûlent avec une forte flamme jaune de suie en raison du rapport carbone-hydrogène élevé
4. Ils subissent des réactions de substitution électrophiles et des substitutions aromatiques nucléophiles

Le symbole du cercle pour l’aromaticité a été introduit par Sir Robert Robinson et son élève James Armit en 1925 ^[2] et popularisé à partir de 1959 par le manuel Morrison & Boyd sur la chimie organique. L’utilisation appropriée du symbole est débattue: certaines publications l’utilisent pour n’importe quel système π cyclique, tandis que d’autres ne l’utilisent que pour les systèmes π qui obéissent à la règle de Hückel . Jensen ^[3] soutient que, conformément à la proposition originale de Robinson, l’utilisation du symbole du cercle devrait être limitée aux systèmes monocycliques à 6 électrons π. De cette façon, le symbole du cercle pour une liaison à six électrons à six centres peut être comparé au symbole Y pour une liaison à deux électrons à trois centres .

Réactions

Les systèmes cycliques aromatiques participent à de nombreuses réactions organiques.

Substitution Aromatique

Dans la substitution Aromatique , un substituant sur le cycle arène, généralement l’hydrogène, est remplacé par un autre substituant. Les deux principaux types sont la substitution Aromatique électrophile lorsque le réactif actif est un électrophile et la substitution Aromatique nucléophile lorsque le réactif est un nucléophile. Dans la substitution Aromatique nucléophile radicalaire, le réactif actif est un radical. Un exemple de substitution Aromatique électrophile est la nitration de l’Acide salicylique : ^[4]

Réactions de couplage

Dans les réactions de couplage, un métal catalyse un couplage entre deux fragments radicaux formels. Les réactions de couplage courantes avec les arènes entraînent la formation de nouvelles liaisons carbone-carbone, par exemple des alkylarènes, des vinylarènes, des biraryles, de nouvelles liaisons carbone-azote (anilines) ou de nouvelles liaisons carbone-oxygène (composés Aryloxy). Un exemple est l’arylation directe des Perfluorobenzènes ^[5]

Hydrogénation

L’hydrogénation des arènes crée des anneaux saturés. Le composé 1-naphtol est complètement réduit en un mélange d’ isomères de décaline – ol . ^[6]

Le composé résorcinol , hydrogéné avec du nickel de Raney en présence de soude aqueuse forme un énolate qui est alkylé avec de l’Iodure de méthyle en 2-méthyl-1,3-cyclohexandione : ^[7]

Cycloadditions

Les réactions de cycloaddition ne sont pas courantes. Une réactivité thermique Diels – Alder inhabituelle des arènes peut être trouvée dans la réaction de Wagner-Jauregg . D’autres réactions de cycloaddition photochimique avec des alcènes se produisent par l’intermédiaire d’ excimères .

Désaromatisation

Dans les réactions de désaromatisation, l’aromaticité du réactif est définitivement perdue.

Benzène et dérivés du benzène

Les dérivés du benzène ont de un à six substituants attachés au noyau central du benzène. Des exemples de composés benzéniques avec un seul substituant sont le phénol , qui porte un groupe Hydroxyle , et le toluène avec un groupe Méthyle . Lorsqu’il y a plus d’un substituant présent sur le cycle, leur relation spatiale devient importante pour laquelle les Modèles de substitution d’arène ortho , meta et para sont conçus. Par exemple, trois isomères existent pour le crésol car le groupe Méthyle et le groupe Hydroxyle peuvent être placés l’un à côté de l’autre ( ortho), une position éloignée l’une de l’autre ( meta ), ou deux positions éloignées l’une de l’autre ( para ). Le xylénol a deux groupes Méthyle en plus du groupe Hydroxyle et, pour cette structure, il existe 6 isomères.

• Composés d’arène représentatifs

• Toluène

• Éthylbenzène

• p -Xylène

• m -Xylène

• Mésitylène

• Durène

• 2-Phénylhexane

• Biphényle

• Phénol

• Aniline

• Nitrobenzène

• Acide benzoique

• Aspirine

• Paracétamol

• Acide picrique

L’anneau d’arène a la capacité de stabiliser les charges. Cela se voit par exemple dans le phénol (C ₆ H ₅ -OH), qui est Acide au niveau de l’Hydroxyle (OH), puisqu’une charge sur cet oxygène (alcoxyde -O ^– ) est partiellement délocalisée dans le cycle benzénique.

Autre hydrocarbure Aromatique monocyclique

D’autres hydrocarbures aromatiques monocycliques comprennent le Cyclotetradecaheptaene ou le Cyclooctadecanonaene .

Hydrocarbures aromatiques polycycliques

L’hexabenzocoronène est un grand hydrocarbure Aromatique polycyclique.

Les hydrocarbures aromatiques polynucléaires (HAP) sont des hydrocarbures aromatiques constitués de cycles aromatiques condensés et ne contiennent pas d’ hétéroatomes ni de substituants . ^[8] Le naphtalène est l’exemple le plus simple de HAP. Les HAP sont présents dans les gisements de pétrole , de charbon et de goudron , et sont produits en tant que sous-produits de la combustion de combustibles (qu’il s’agisse de combustibles fossiles ou de biomasse). En tant que polluants, ils sont préoccupants car certains composés ont été identifiés comme cancérigènes , mutagènes et tératogènes . . Les HAP sont également présents dans les aliments cuits. Des études ont montré que des niveaux élevés de HAP se trouvent, par exemple, dans la viande cuite à des températures élevées telles que les grillades ou les barbecues, et dans le poisson fumé. ^{[9] [10] [11]}

On les trouve aussi dans le milieu interstellaire , dans les comètes , dans les météorites et c’est une molécule candidate pour servir de base aux premières formes de vie . Dans le graphène , le motif PAH est étendu à de grandes feuilles 2D.

Voir également

• Substituants aromatiques : Aryle , Aryloxy et Arènediyle
• Asphaltène
• Hydrodésalkylation
• Anneaux aromatiques simples
• Oxyde de rhodium-platine , un catalyseur utilisé pour hydrogéner les composés aromatiques.

Références

1. ^ https://goldbook.iupac.org/terms/view/A00435. {{cite web}}: Manquant ou vide |title=( aide )
2. ^ Armit, James Wilkins; Robinson, Robert (1925). “Types aromatiques hétérocycliques polynucléaires. Partie II. Certaines bases d’anhydronium”. J. Chem. Soc. Trans. 127 : 1604–1618.
3. ^ Jensen, William B. (avril 2009). “Le symbole du cercle pour l’aromaticité” (PDF) . J. Chem. Éduc. 86 (4): 423–424. Bibcode : 2009JChEd..86..423J . doi : 10.1021/ed086p423 .
4. ^ Webb, K.; Seneviratne, V. (1995). “Une oxydation douce des amines aromatiques”. Lettres tétraédriques . 36 (14): 2377–2378. doi : 10.1016/0040-4039(95)00281-G .
5. ^ Lafrance, M.; Rowley, C.; Woo, T. ; En ligneFagnou, K. (2006). “Arylation directe intermoléculaire catalytique des Perfluorobenzènes“. Journal de l’American Chemical Society . 128 (27): 8754–8756. CiteSeerX 10.1.1.631.607 . doi : 10.1021/ja062509l . PMID 16819868 .
6. ^ Meyers, AI; Beverung, WN; Gault, R. “1-naphtol” . Synthèses organiques . 51 : 103. ; Volume collectif , vol. 6
7. ^ Noland, Wayland E.; Baude, Frederic J. “Ethyl Indole-2-carboxylate” . Synthèses organiques . 41 : 56. ; Volume collectif , vol. 5
8. ^ Fetzer, JC (2000). “La chimie et l’analyse des grands hydrocarbures aromatiques polycycliques”. Composés aromatiques polycycliques . New York : Wiley. 27 (2): 143. doi : 10.1080/10406630701268255 . ISBN 0-471-36354-5.
9. ^ “Hydrocarbures aromatiques polycycliques – Présence dans les aliments, exposition alimentaire et effets sur la santé” (PDF) . Commission européenne, Comité scientifique de l’alimentation. 4 décembre 2002.
10. ^ Larsson, BK; Sahlberg, médecin généraliste ; Eriksson, AT ; Busk, LA (1983). “Les hydrocarbures aromatiques polycycliques dans les grillades”. J. Agric. Chimie alimentaire . 31 (4): 867–873. doi : 10.1021/jf00118a049 . PMID 6352775 .
11. ^ “Hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP)” . Agence pour les substances toxiques et le registre des maladies. 1996.

Liens externes

• Médias liés aux aromatiques sur Wikimedia Commons