Meccanismo della sostituzione nucleofila aromatica in chimica organica
Il benzene può subire reazioni di sostituzione elettrofila aromatica, ma normalmente non è coinvolto in reazioni di sostituzione nucleofila aromatica. Tuttavia, esistono situazioni in cui anche composti come il bromobenzene possono reagire con nucleofili, particolarmente se presentano un altro sostituente fortemente elettronattrattore sull’anello, preferibilmente in posizione orto o para. Questo avviene tramite un meccanismo di addizione-eliminazione. Alogenuri arilici prive di gruppi elettronattrattori di solito non reagiscono con i nucleofili, a meno che non si trovino in condizioni particolari.
Reazione di sostituzione nucleofila
In presenza di un gruppo elettronattrattore come il gruppo nitro sull’alogenuro arilico, la reazione può procedere e in un ambiente basico, ad esempio, il 4-cloronitrobenzene può essere convertito in 4-nitrofenolo tramite la sostituzione del cloro con il gruppo –OH.
La sostituzione nucleofila aromatica avviene con nucleofili forti come –OH, -OR, -NH2, -SR e in certi casi con nucleofili neutri come ammoniaca o ammine primarie. Questa reazione avviene in due fasi secondo un meccanismo di addizione-eliminazione, con una cinetica del secondo ordine.
Fase lenta
Nella fase iniziale della reazione, il nucleofilo si addiziona formando un carbanione stabilizzato per risonanza.
Fase veloce
Successivamente, avviene l’eliminazione del gruppo uscente, ripristinando l’aromaticità. L’aumento di sostituenti elettronattrattori incrementa la reattività dell’alogenuro arilico poiché questi gruppi stabilizzano l’intermedio abbassando l’energia dello stato di transizione. La reattività dell’alogenuro arilico è maggiore all’aumentare dell’elettronegatività dell’alogeno. Ad esempio, il fluorobenzene è più reattivo degli altri alogenuri arilici poiché l’intermedio carbanionico è stabilizzato per effetto induttivo.
