Química Orgánica 2 · Sustitución electrofílica aromática
Bromación de un areno con un catalizador de Lewis
Condiciones: 1,4-Dimethylbenzene (p-xylene) with Br₂ and a catalytic amount of FeBr₃ in the dark. All four ring C–H positions are equivalent; substitute at the carbon bearing the drawn hydrogen. FeBr₃ is drawn as one Lewis-acid unit; the electron count at iron is not assessed. Further bromination is not requested.
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.
El mecanismo, paso a paso
Siguiente reproduce las flechas curvas de cada paso y las explica. Los pasos escritos están abajo.
Leer los 6 pasos escritos
Activa el bromo con el ácido de Lewis
Los anillos de benceno son nucleófilos pobres. Coordinar el bromo con el FeBr₃ debilita el enlace Br–Br y hace que el otro bromo sea mucho más electrófilo.
Las flechas curvas
- Un par solitario del bromo se une al hierro, el ácido de Lewis.
El anillo ataca al bromo
En este paso lento se pierde la aromaticidad. La carga positiva aparece en el carbono vecino que lleva el metilo. Esa estabilización adicional es una de las razones por las que el p-xileno reacciona más rápido que el benceno.
Las flechas curvas
- El par π del anillo forma un enlace entre el carbono que lleva el hidrógeno y el bromo que no está unido al hierro.
- El par del Br–Br se queda en el bromo unido al hierro, lo que da FeBr₄⁻.
Lleva la carga a la posición para respecto al nuevo enlace C–Br
El complejo σ (ion arenio) es un catión deslocalizado; sus contribuyentes solo se diferencian en la colocación de los electrones π.
Las flechas curvas
- El par π adyacente del anillo forma un enlace π con el carbono catiónico que lleva el metilo. El carbono en para respecto al nuevo enlace C–Br queda pobre en electrones.
Lleva la carga al otro carbono orto
La carga positiva se reparte entre los tres carbonos en orto y para respecto al nuevo enlace C–Br.
Las flechas curvas
- El siguiente par π del anillo forma un enlace π con el carbono catiónico en para. El otro carbono en orto respecto al nuevo enlace C–Br queda pobre en electrones.
Restaura el anillo aromático
El ion arenio es un ácido muy fuerte, así que incluso el bromuro, que es una base débil, transportado por el FeBr₄⁻ arranca el protón. Recuperar la aromaticidad hace que este paso sea rápido. Se libera HBr (pKa aproximadamente −9).
Nota: Elimina el protón del carbono del anillo que ahora lleva el bromo.
Las flechas curvas
- El par del enlace Fe–Br forma un nuevo enlace Br–H, así que el FeBr₄⁻ libera bromuro al tomar el protón.
- Los electrones del enlace C–H del anillo forman un enlace π con el carbono catiónico vecino, lo que restaura la aromaticidad.
Bromuro de arilo, HBr y catalizador recuperado
El bromo sustituyó a un hidrógeno del anillo: 2-bromo-1,4-dimetilbenceno. El anillo vuelve a tener tres enlaces π alternos. El otro bromo formó HBr, y el FeBr₃ se regenera sin cambios, por lo que es un catalizador.
Qué vas a practicar
Sigue la activación del Br₂ por el FeBr₃, la formación del complejo σ y sus contribuyentes, y la regeneración del catalizador en la bromación aromática.
Acabas de dibujar cada flecha de este problema.
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