Механизм реакции электрофильного замещения. Химические свойства аренов

Химические свойства аренов.

Для бензола и его производных характерными реакциями являются следующие: нитрования(1), галогенирования(2), сульфирования(3), алкилирования(4), ацилирования(5):

Все приведенные выше реакции протекают по механизму реакции электрофильного замещения (S_E):

субстрат электрофил продукт электрофил

реакции

(S_E ).

Механизм реакции включает ряд стадий.

Первая стадия включает образование электрофильной частицы (Е ⁺), которая образуется при взаимодействии реагента ЕУ с катализатором:

поляризация разрыв

связи связи

Вторая стадия заключается в образовании так называемого p - комплекса, в котором электрофил связан со всей p - электронной системой бензола:

π - комплекс

Следующей стадией реакции является образование s - комплекса (медленная стадия реакции), в котором электрофил присоединяется к одному из атомов бензольного ядра

s- комплекс

В s- комплексе ароматичность нарушена, поскольку один из атомов углерода находится в sp³ - гибридном состоянии. Последняя стадия (быстрая) - отщепление протона от s - комплекса, при этом ароматическая система восстанавливается, а протон связывается нуклеофильной частью реагента.

σ- комплекс продукт реакции

Теперь настала очередь рассмотреть более подробно механизм образования электрофила в реакции S_E

Механизм образования электрофила в реакциях S_E.

1. Галогенирование. Галогенирование осуществляется только при наличии катализаторов- кислот Льюиса. В качестве электрофила выступает катион галогена, образовавшийся в результате диссоциации комплекса с кислотой Льюиса:

2. Нитрование. Азотная кислота ведет себя как основание по отношению к более сильной серной кислоте. Она протонируется и образует новую кислоту, которая в свою очередь диссоциирует с образованием новой кислотно-основной пары: воды и катиона нитроила (нитроний катиона) NO₂⁺:

3. Сульфирование. Сульфирование проводится олеумом, раствором триоксида серы (SO₃) в серной кислоте. Предполагается, что сульфирующим агентом является SO₃ или ион HSO₃⁺:

4. Алкилирование и ацилирование. Эти реакции протекают с участием комплекса галогенпроизводного или ацилгалогенида с кислотой Льюиса, чаще всего с AlCl₃:

Дата добавления: 2014-12-27