Sostituzione Elettrofila Aromatica: Nitrazione, Solfonazione, Alogenazione, Acilazione, Alchilazione
La sostituzione elettrofila aromatica rappresenta un processo chimico che si svolge in due fasi distinti: la prima fase porta all’addizione di un elettrofilo, spesso generato in situ, producendo un intermedio noto come intermedio di Wheland. Questo intermedio presenta un carbonio all’interno dell’anello benzenico con carica positiva, stabilizzato per risonanza. Serve da catione cicloesadienilico ad alta energia, in quanto il sistema π del benzene non è più presente; l’elettrofilo è legato a un carbonio tramite legame σ.
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Nella seconda fase, avviene l’eliminazione di un protone dall’anello benzenico da parte di una base, generalmente il controione dell’elettrofilo, riportando l’aromaticità.
Il risultato della sostituzione elettrofila aromatica si traduce nella sostituzione di un idrogeno del benzene con un elettrofilo.
In relazione a questo meccanismo, è possibile identificare l’elettrofilo conoscendo il prodotto, poiché corrisponde a ciò che sostituisce un idrogeno; viceversa, conoscendo l’elettrofilo si può prevedere il prodotto della reazione.
# Reazioni di Sostituzione Elettrofila Aromatica
| Nome della reazione | Reagente | Catalizzatore | Elettrofilo | Prodotto |
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| Nitrazione | HNO3 | H2SO4 | NO2+ | C6H5NO2 |
| Solfonazione | SO3 | H2SO4 | HSO3+ | C6H5SO3H |
| Alogenazione | Br2 o Cl2 | FeBr3 | Br+ o Cl+ | C6H5Br o C6H5Cl |
| Alchilazione di Friedel Crafts | RX (alogenuro alchilico) | AlCl3 | R+ | C6H5R |
| Alcilazione di Friedel Crafts | RCOCl (alogenuro acilico) | AlCl3 | RC+=O | C6H5COR |
# Meccanismo
La comprensione di come il catalizzatore trasformi il reagente in un elettrofilo non è così diretta come la relazione tra l’elettrofilo e il prodotto. Vi sono due modelli: il primo si applica quando l’elettrofilo viene ottenuto dall’allontanamento di un alogenuro dal reagente, come avviene nel caso dell’alogenazione, dell’alchilazione di Friedel-Crafts e nell’acilazione di Friedel-Crafts.
Ad esempio, la formazione di un carbocatione dalla reazione tra un alogenuro acilico e il cloruro di alluminio è un esempio tipico di questo modello.
Il catalizzatore svolge il ruolo di legarsi a un gruppo uscente con formazione dell’elettrofilo. Mentre nel caso di nitrazione e solfonazione, il catalizzatore è costituito da acido solforico.
In particolare, il catalizzatore svolge il compito di generare in situ un forte elettrofilo che, a seguito dell’attacco del benzene, forma un legame covalente. La reazione si completa con l’allontanamento di uno ione H+.
