Química Orgánica 2 · Efectos de los sustituyentes y orientación
Por qué un grupo metilo activa y orienta a orto/para
Condiciones: Electrophilic aromatic substitution of toluene (for example nitration with HNO3, H2SO4).
Dibuja este problema tú mismo
Arrastra desde los electrones que se mueven hasta donde van, o toca uno y luego el otro. Cada flecha se revisa; Pista te ayuda cuando te atascas. No necesitas cuenta.
La pregunta
El tolueno reacciona más rápido que el benceno y principalmente en las posiciones orto y para. ¿Cuál explicación es correcta?
Mostrar la respuesta y la explicación
Respuesta y explicación
Respuesta correcta El ataque orto/para coloca la carga en el carbono que lleva el metilo, estabilizado por hiperconjugación y por el efecto inductivo del CH3
Solo los complejos σ orto y para tienen una estructura contribuyente de tipo terciario; eso baja la energía de sus estados de transición.
Esta no El grupo metilo dona un par solitario al anillo por resonancia
Un grupo CH3 no tiene par solitario; su donación ocurre a través de enlaces σ C–H (hiperconjugación), no por resonancia de un par solitario.
Esta no El grupo metilo atrae electrones, así que la posición meta queda rica en electrones
Los grupos alquilo donan densidad electrónica; los orientadores meta son grupos atractores como el NO2.
Esta no El grupo metilo bloquea estéricamente las posiciones meta
Los carbonos meta no están impedidos por el CH3; de hecho, los impedidos son los carbonos orto, y aun así reaccionan.
Solución explicada
El ataque en orto o en para da una estructura contribuyente del complejo σ con la carga positiva en el carbono del anillo que lleva el CH3. Ese catión es de tipo terciario: los enlaces C–H del grupo metilo donan hacia el orbital p vacío por hiperconjugación y el grupo alquilo dona débilmente por efecto inductivo. El ataque en meta nunca coloca la carga ahí, así que el ataque orto/para es más rápido que el meta y más rápido que el ataque sobre el benceno.
Qué vas a practicar
Explica, con las estructuras contribuyentes de su complejo σ, por qué el grupo metilo hace del tolueno un anillo activado que orienta a orto/para.
Acabas de dibujar cada flecha de este problema.
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