El arsol , también llamado arsenol [ 1 ] o arsaciclopentadieno , es un compuesto organoarsénico con la fórmula C₄H₅As . Se clasifica como un metalol y es isoelectrónico en valencia y está relacionado con el pirrol, excepto que un átomo de arsénico sustituye al átomo de nitrógeno . Mientras que la molécula de pirrol es plana, la de arsol no lo es, y el átomo de hidrógeno unido al arsénico se extiende fuera del plano molecular. El arsol es moderadamente aromático , con aproximadamente un 40% de la aromaticidad del pirrol. [ 2 ]
No se ha informado de la presencia de arsol en forma pura, pero existen varios análogos sustituidos llamados arsoles . Los arsoles y sus derivados más complejos tienen una estructura y propiedades químicas similares a las de los derivados del fosfol . Cuando el arsol se fusiona a un anillo de benceno , esta molécula se denomina arsindol o benzarsol. [ 3 ]
Nomenclatura
El arsol pertenece a la serie de compuestos pnictógenos heterocíclicos . La nomenclatura de los compuestos organoarsénicos cíclicos como el arsol se basa en una extensión del sistema de nomenclatura de Hantzsch-Widman [ 4 ] aprobado por la IUPAC , como se resume a continuación: [ 5 ]
Debido a su similitud con la palabra del argot inglés " arsehole " (de uso común fuera de Norteamérica), el nombre "arsole" ha sido objeto de burlas, un "nombre ridículo" [ 6 ] [ 7 ] y uno de varios compuestos químicos con un nombre inusual . Sin embargo, esta coincidencia de "nombre ridículo" también ha estimulado estudios científicos detallados. [ 2 ]
Propiedades
El arsol en sí mismo aún no se ha aislado experimentalmente, pero su geometría molecular y configuración electrónica se han estudiado teóricamente. Los cálculos también han abordado las propiedades de derivados simples de arsol, donde los átomos de hidrógeno se sustituyen por otros átomos o pequeños grupos de hidrocarburos, y existen informes experimentales sobre las propiedades químicas de derivados de arsol más complejos. La situación es similar para otros metaloles C₄H₄MH donde M = P, As, Sb y Bi.
Planitud
Los cálculos sugieren que, mientras que la molécula de pirrol (C₄H₄NH ) es plana, el fosfol (C₄H₄PH ) y los metaloles más pesados no lo son, y su átomo de hidrógeno unido al pnictógeno se extiende fuera del plano. [ 9 ] Se predice una tendencia similar para los derivados fluorados C₄F₄MH (M = N, P, As, ...), pero las barreras de inversión son aproximadamente un 50-100% más altas. La planaridad se pierde incluso en el pirrol cuando su átomo de hidrógeno unido al nitrógeno se sustituye, por ejemplo, con flúor . Sin embargo, la planaridad se evalúa en el cálculo mediante la energía requerida para convertir entre las dos configuraciones donde el enlace MH se extiende hacia la izquierda o hacia la derecha del plano molecular. Sin embargo, un valor distinto de cero (pequeño) de esta energía no significa necesariamente que la molécula tenga baja simetría, debido a la posibilidad de tunelización térmica o cuántica entre las dos configuraciones. [ 8 ]
Aromaticidad
La aromaticidad del arsol se manifiesta en la deslocalización y resonancia de sus electrones anulares. Está estrechamente relacionada con la planaridad, ya que cuanto más plana es la molécula, mayor es su aromaticidad. [ 10 ] La aromaticidad del arsol y sus derivados se ha debatido durante años tanto desde el punto de vista experimental como teórico. Una revisión de 2005, combinada con cálculos de química cuántica, concluyó que el arsol en sí es "moderadamente" aromático, ya que su corriente anular es el 40% de la del pirrol, que se sabe que es aromático. Sin embargo, se calculó una corriente anular comparable para el ciclopentadieno , que durante mucho tiempo se ha considerado no aromático. [ 2 ] Otros informes sugieren que la aromaticidad (y la planaridad) pueden variar entre los derivados del arsol. [ 9 ]
Propiedades químicas (derivados del arsol)
Las propiedades químicas de los derivados del arsol se han estudiado experimentalmente; son similares a las del fosfol y sus derivados. [ 11 ] La sustitución de todos los átomos de hidrógeno en el arsol con grupos fenilo produce agujas amarillas de pentafenilarsol cristalino , que tiene un punto de fusión de 215 °C. Este complejo se puede preparar, con un rendimiento del 50 al 93 %, haciendo reaccionar 1,4-diiodo-1,2,3,4-tetrafenilbutadieno [ 12 ] o 1,4-dilicio-1,2,3,4-tetrafenilbutadieno con dicloruro de fenilarsenoso (C 6 H 5 AsCl 2 ) en éter .
En esta reacción, la sustitución del dicloruro de fenilarsénico por tricloruro de arsénico produce 1-cloro-2,3,4,5-tetrafenilarsol, que también forma agujas amarillas pero con un punto de fusión más bajo de 182–184 °C. El pentafenilarsol puede oxidarse aún más con peróxido de hidrógeno, dando como resultado cristales amarillos con un punto de fusión de 252 °C. También puede reaccionar con pentacarbonilo de hierro (Fe(CO) 5 ) en isooctano a 150 °C para producir un compuesto organoarsénico sólido con la fórmula C 34 H 25 As,Fe(CO) 3 . [ 11 ] La reacción del pentafenilarsol con litio o potasio metálico produce 1,2,3-trifenilnaftaleno . [ 13 ]
La reacción del dicloruro de fenilarsenoso con difenilos lineales produce 1,2,5-trifenilarsol (véase más adelante), un sólido con un punto de fusión de aproximadamente 170 °C. [ 14 ] Este compuesto forma varios aniones al reaccionar con metales alcalinos. [ 15 ]
Véase también
- Pirrol , un análogo del nitrógeno .
- Furano , un análogo del oxígeno .
- Tiofeno , un análogo del azufre .
- Anillos aromáticos simples
- Varsol , un destilado de petróleo con un rango de ebullición de 150–200 °C.
Referencias
- ↑ Mann 1970 : "En inglés, este sistema de anillos se ha denominado frecuentemente arsenole 'por su eufonía'."
- 1 2 3 M. P. Johansson; J. Juselius (2005). "Arsole Aromaticity Revisited". Lett. Org. Chem . 2 (5): 469– 474. doi : 10.2174/1570178054405968 .
Utilizando la metodología de química cuántica, reinvestigamos la aromaticidad del muy debatido arsol, utilizando el método de corrientes inducidas magnéticamente con inclusión de calibre (GIMIC) recientemente desarrollado. GIMIC proporciona una medida cuantitativa de la fuerza de la corriente de anillo inducida, mostrando que el arsol es moderadamente aromático.
- ↑ A. Muranaka; S. Yasuike; C.-Y. Liu; J. Kurita; N. Kakusawa; T. Tsuchiya; M. Okuda; N. Kobayashi; Y. Matsumoto; K. Yoshida; D. Hashizume; M. Uchiyama (2009). "Efecto de la sustitución periódica del heteroátomo en las propiedades espectroscópicas de los derivados de indol y benzofurano". J. Phys. Chem. A . 113 (2): 464– 473. Bibcode : 2009JPCA..113..464M . doi : 10.1021/jp8079843 . PMID 19099440 .
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