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Compuestos Heteroaromáticos

Los compuestos heteroaromáticos pueden contener varios heteroátomos en varios de sus anillos. El límite está, como siempre, en tu imaginación.

Vídeo de YouTube: la piridina y el pirrol▶ Ver el vídeo en YouTube

Hückel enunció reglas para la aromaticidad y antiaromaticidad:

Un sistema de enlaces π es aromático si es:

  1. conjugado
  2. cíclico
  3. plano
  4. poseedor de 4n + 2 electrones

Si contiene 4n electrones, es antiaromático.

Todas las moléculas siguientes cumplen las condiciones anteriores. Para contar los 4n + 2 electrones π, los heteroátomos ponen en juego, o no, sus electrones no compartidos.

Estructura y numeración de la piridina, con sus pares de electrones no compartidosEstructura y numeración de la pirimidina, con sus pares de electrones no compartidosEstructura y numeración de la pirazina, con sus pares de electrones no compartidosEstructura y numeración de la quinolina, con sus pares de electrones no compartidos
PiridinaPirimidinaPirazinaQuinolina
Estructura y numeración de la isoquinolina, con sus pares de electrones no compartidosEstructura y numeración del pirrol, con sus pares de electrones no compartidosEstructura y numeración del indol, con sus pares de electrones no compartidosEstructura y numeración de la purina, con sus pares de electrones no compartidos
IsoquinolinaPirrolIndolPurina
Estructura y numeración del imidazol, con sus pares de electrones no compartidosEstructura y numeración del pirazol, con sus pares de electrones no compartidosEstructura y numeración del furano, con sus pares de electrones no compartidosEstructura y numeración del tiofeno, con sus pares de electrones no compartidos
ImidazolPirazolFuranoTiofeno

Comparación de la basicidad de la piridina y el pirrol

Los pares de electrones no compartidos de los heteroátomos pueden o no participar en los 4n + 2 electrones, que son condición de aromaticidad, dependiendo de la estructura. En este sentido, ¿qué puedes deducir de los siguientes datos de basicidad?

La piridina capta un protón con su par de electrones y forma el ion piridinio

pKb = 8,8

La piridina es básica.

Esto indica que el par de electrones de la piridina no está implicado en la aromaticidad del anillo. Los seis electrones p por sí solos cumplen la regla de Hückel de los 4n + 2 (n = 1) electrones.

El pirrol solo se protona en un carbono, con pérdida de la aromaticidad, porque el par del nitrógeno forma parte del sexteto aromático

pKb > 18

El pirrol no es básico.

Esto indica que el par de electrones del pirrol sí está implicado en la aromaticidad del anillo, está muy deslocalizado y no puede reaccionar con un ácido externo. La regla de Hückel de los 4n + 2 (n = 1) electrones se cumple contando los cuatro electrones de los cuatro carbonos y los dos del nitrógeno.

La estructura electrónica de ambos anillos nos permite comprender sus propiedades de basicidad diferentes:

Orbitales de la piridina: el par del nitrógeno está en un orbital sp2, en el plano del anillo, y no forma parte del sexteto aromático
Orbitales del pirrol: el par del nitrógeno ocupa el orbital p y forma parte del sexteto aromático

Reactividad de la piridina y el pirrol frente a la SEAr

La sustitución electrófila aromática (SEAr) se estudia más adelante en este tema. Pulsa aquí para ver en qué consiste la SEAr.

En cuanto a la reactividad, ¿son la piridina y el pirrol más o menos reactivos que el benceno? ¿Cuál es tu apuesta?

Formas resonantes de la piridina: el nitrógeno atrae la carga negativa y deja cargas positivas en los carbonos 2, 4 y 6

El nitrógeno de la piridina retira carga del anillo aromático.

La piridina es menos reactiva que el benceno frente a la SEAr.

Formas resonantes del pirrol: el par del nitrógeno se deslocaliza y aporta carga negativa a los carbonos del anillo

El nitrógeno del pirrol no puede retirar carga del anillo. En todo caso puede cederla.

El pirrol es más reactivo que el benceno frente a la SEAr.