Substitución electrofílica aromática: mecanismo y ejemplos
Estas Sustitución electrofílica aromática (SEAr) es una reacción orgánica en la que una substancia deficiente en electrones, un electrófilo, reemplaza al hidrógeno en un anillo aromático. Esta reacción contrasta con la adición de olefinas, lo que revela la predominación de la aromaticidad sobre la reactividad del benceno y sus derivados.
Los electrófilos de manera frecuente se fabrican mediante el mismo mecanismo molecular y son el producto de una mezcla de reactivos y catalizadores. El catalizador está conformado por ácidos de Lewis como el Antes de Cristo.3 Cloruro férrico3Estos catalizadores aumentan la afinidad de los electrófilos por los electrones del anillo aromático y de este modo aceleran la reacción.
En la figura previo, simplemente exponemos el ataque electrofílico del benceno en el electrófilo E.+Nótese que el ataque proviene del electrón de uno de sus dobles enlaces, esto es que los electrones del sistema son Ï ?? - combinado con los que ocasionan SEAr.
Esta reacción permite que el benceno y otros compuestos aromáticos adquieran sustituyentes como OH y NO.2, y entonces3H, Cl, Br, R, COR, COCHE3,y considerablemente más. Por poner un ejemplo, el fenol se sintetiza desde el benceno y otros derivados por SEAr.
Mecanismo de sustitución electrofílica aromática
Etapa 1: ataque electrofílico
La figura previo muestra con mucho más aspecto el mecanismo de substitución aromática electrofílica. Todos los tres dobles enlaces del benceno agrede al electrófilo E.+Para formar un intermedio llamado ión arsénico (ciclohexadienilo deslocalizado), rodeado por corchetes colorados.
Vea la carga positiva en E+ Ahora está en el ring. Pero no solo: se deslocaliza entre los tres átomos de carbono orto (continuo) y para (opuesto) del carbono unido a E (CE). La existencia de este intermedio se debe precisamente a la estabilidad que le adjudica su composición de resonancia.
Paso 2: pérdida de protones o iones de hidrógeno
Sin embargo, los iones de arsénico tienen que normalizar velozmente su carga positiva al perder protones o iones de hidrógeno. Este es el colmo de la sustitución. E. electrófilo.+ Por consiguiente, sustituye uno de los hidrógenos de benceno y lo transforma en un ion H+ Por tanto, la carga positiva se retiene fuera del anillo.
En una inspección mucho más próxima, todas y cada una de las etapas están de manera equilibrada, por lo que el intercambio es reversible; en otras palabras, si la concentración de H+Luego, el hidrógeno sustituye a E y conseguimos el reactivo de nuevo.
Ejemplos de sustitución electrofílica aromática
benceno
El SEAr del benceno es el más simple, como se indicó previamente. Cualquier hidrógeno puede sustituir a E.+Pues todos son químicamente equivalentes.
No hay diferencia entre ellos. Por consiguiente, la probabilidad de que ocurra la substitución en uno de los seis átomos de carbono es exactamente la misma. Sin embargo, en el momento en que hay otros sustituyentes en el anillo de benceno, todo cambia, como observaremos ahora.
fenol
Ataque orto, para y propósito
Ahora considere el SEAr del fenol. Esta vez el electrófilo es un catión nitro, NO2+Cuando se integra al anillo de benceno, se convierte en un grupo nitro, -NO2.
Dado que existe un grupo OH, otros hidrógenos por el momento no tienen equivalentes químicos y varias personas son mucho más fáciles de sustituir que otras. Además, OH tendrá un encontronazo directo en este punto.
Arriba, contamos tres sustituciones en diferentes situaciones con respecto a OH: orto, para y meta ataques. Tenga presente que en los tres disponemos el catión de arsénico y su estructura de resonancia. En la situacion de los ataques orto y para, la carga efectiva en el anillo de benceno está en el carbono conectado al OH; en la situacion de los metaataques, esto no pasa.
OH como conjunto vecino y directivo
OH tiene la aptitud de conceder electrones al anillo por resonancia e inducción. De cualquier manera, puede ayudar a disipar la carga efectiva en el carbono al que está adherido, estabilizando así la composición. Por el contrario, cuando se genera un metaataque, el OH no puede normalizar la carga positiva de la misma forma y la estructura es mucho más inestable.
Por lo tanto, los ataques Ortho y Para son mucho más populares. Entonces, OH se denomina grupo director orto-para, que también puede activar el anillo de benceno para SEAr. El fenol reacciona mucho más veloz que el benceno, lo que se puede revisar midiendo la velocidad de reacción.
Ali Raminas
La situacion de las aminas aromáticas, como el caso de la anilina (arriba), es afín al caso del fenol. Tenga en cuenta que en esta ocasión el mecanismo exhibe que el átomo de nitrógeno (H2No+=) para ayudar a que la sustitución acabe en la situación vecina y en la situación opuesta, como en la situacion de OH.
Sin embargo, la anilina es más reactiva a la substitución electrofílica que el fenol. ¿Por qué razón? Dado que la electronegatividad de un átomo de nitrógeno es menor que la del oxígeno, es mucho más fácil conceder su par de electrones libres al anillo aromático. El oxígeno es mucho más electronegativo y cede la "???? - afinidad" de entre los electrones.
Además de esto, el radio atómico del nitrógeno está mucho más cerca del radio atómico del carbono. Esto tiene implicaciones para la aparición de resonancias, en especial entre átomos de radios o tamaños similares. En consecuencia, la resonancia entre carbono y nitrógeno es un poco más permanente y eficaz que la resonancia entre carbono y oxígeno.
Krobenseno
Por otro lado, el átomo de Cl en el clorobenceno ralentiza la tasa de substitución debido a su electronegatividad. Si bien asimismo puede suministrar electrones al anillo por resonancia, su radio atómico es mucho mayor que el del carbono, lo que reduce la contribución electrónica.
En respuesta, el clorobenceno tiene una reacción 50 ocasiones mucho más lento que el benceno por el hecho de que su anillo es inactivado por el cloro. Además de esto, el cloro es un conjunto propósito pues atrae electrones, con lo que la sustitución tiene lugar eminentemente en esta posición.
referencia
- Graham Solomon TW, Craig B. Fryhle. (2011). Química Orgánica. (diezDía Ejecución. ). Preparado.
- Carey F. (2008). Química Orgánica(Sexta edición). McGraw Hill.
- Morrison y Boyd. (1987). Química Orgánica. (Quinta edición). Addison Wesley Iberoamericana.
- Wikipedia. (2020). Compuestos aromatizados. Restaurado por: de.wikipedia.org
- Ed Witz y col. (8 de septiembre de 2020). Hidrocarbonos aromáticos. Artículo libre de química. Logrado de: chem.libretexts.org
- Wyman Élisabeth. (2020). Aromáticos: definiciones, ejemplos y usos. Estudiar. Conseguido de: study.com
- Boluda, CJ, Macías, M. y González Marrero, J. (2019). La dificultad química de la gasolina de motor. Ciencia, tecnología y aplicaciones,Una especie de2(2), 51-79. Dos: doi.org/10.22206/cyap.2019.v2i2.partido popular51-79
Deja una respuesta