Chemia21

Mnclinni/m Mihslytucji nloklrolilowej przohioga w li /och etapach:

I    wytworzenie eloktrofila,

II    reakcja eloktrofila

/ honzenem,

III    odtworze-nln katalizatora.

il. u nr iTirrhiitii/inow inuyi li ir.iki p isiibnlytui |i | •*. i . i. nin lun/t nowym,

l.ikich juk ieakc|r ehloitiwunin czy bromowani.i "'I i/alo • .ą one rnw nic/ icakcjami substytucji eleklrofilowcj. W pinsin ■ łupu Inku li mik ej i kalali/aloi wylvv;n/;i /cząsteczki użytego icagriiiu i«»ii dodatni, który następnie atakuje cząsteczkę benzenu.

Mechanizm reakcji substytucji elektrofilowej opisywany równaniem ogólnym:

gdzie A—B to cząsteczka reagująca z benzenem, na przykład HNO,, Cl czy CH₃C1, można przedstawić za pomocą schematu:

I.    Wytworzenie jonu elektrofilowego.

A — B + katalizator —* A — katalizator + B⁺

elektrofil

II.    Atak elektrofila na cząsteczkę benzenu, wytworzenie przejściowego produktu i oderwanie jonu wodorowego.

nietrwały

produkt

pośredni

III. Odtworzenie katalizatora.

H⁺+ A — katalizator —* A — H + katalizator Przykładowa reakcja nitrowania benzenu wygląda następująco:

I.    Wytworzenie jonu elektrofilowego:

HN0₃ + 2 H₂S0₄ — H₃0⁺ + 2 HSO4 + NO?

II.    Atak elektrofila na cząsteczkę benzenu, wytworzenie przejściowego produktu i oderwanie jonu wodorowego:

nietrwały

produkt

pośredni

III. Odtworzenie katalizatora:

11 _tO⁺ + HSOl — h₂o + h₂so₄

I'n w.i. ii\i li u ,il.i |i Iii-ii urn ii.il' . i l ^:n ilu |< i It^oi owcow ,1111.1 ivy, li t hlorowailia luli li|'niiiiiwiiiii.i l'i ilu |i u s\Yiiiagii|.| u/yciu odpowicd nu li katalizatorów są nimi I v( I luli I « III lako kulali/aloi często sio lljc się również opiłki żelaza bc/posicdnio wrzucane do mieszaniny u .ikcyjncj. Żelazo reaguje wówezns / lii, 111 h Cl ,, wytwarzając 1'cCI, luli I * lii,, zgodnie z. równaniami reakcji:

2 Fe + 3 Cl₂ —* 2 FeCl₃ 2 Fe + 3 Br₂ —> 2 Fe Br ,

Sama reakcja chlorowania (lub bromowania) benzenu przebiega na-•l VI »ujijco:

benzen    chlorobenzen

Reakcja bromowania, zgodnie z ogólnym mechanizmem substytucji ■ leklrofilowej, składa się z trzech etapów:

I Re Br, + Br₂ —* FcBr₄ + Br⁺

nietrwały

produkt

pośredni

111. FeBrj + H⁺ —* FeBr, + HBr

Warto zauważyć, że chlorowcowanie benzenu wymaga zastosowania u pełnie innych warunków niż chlorowcowanie alkanów lub alkenów, tlyż mechanizmy tych reakcji są odmienne.

I >0 bezpośredniego fluorowania lub jodowania benzenu trzeba użyć Iuidziej skomplikowanych metod, dlatego reakcje te nie będą tutaj omawiane.

Inną reakcją substytucji elektrofilowej jest alkilowanie benzenu, czyli ■imiana jednego z atomów wodoru w pierścieniu benzenowym na łań-■ uch alifatyczny. Przykładowa reakcja alkilowania benzenu przebiega następująco:

II!.