Química Orgánica 2 · Sustitución electrofílica aromática
Nitración del fluorobenceno a 1-fluoro-4-nitrobenceno
Condiciones: 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.
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
El ácido sulfúrico protona el ácido nítrico
El ácido sulfúrico, el ácido más fuerte, protona el oxígeno del OH del ácido nítrico. Así el OH se convierte en agua, un buen grupo saliente.
Las flechas curvas
- Un par solitario del oxígeno del OH del ácido nítrico toma el protón del ácido sulfúrico.
- El par del enlace O–H se queda en el oxígeno del ácido sulfúrico y se forma hidrogenosulfato.
Sale agua y se forma el ion nitronio
Sale agua mientras el oxígeno negativo forma un segundo enlace N=O. El ion nitronio lineal, NO₂⁺, es el electrófilo.
Las flechas curvas
- Se rompe el enlace N–O con el oxígeno protonado y su par sale con el agua.
- Un par solitario del oxígeno negativo forma un nuevo enlace π N=O, de modo que el nitrógeno conserva ocho electrones.
El fluorobenceno ataca el ion nitronio en para al flúor
El carbono del anillo en para al flúor se enlaza al NO₂⁺. El fluorobenceno reacciona más lento que el benceno porque el flúor, muy electronegativo, retira densidad electrónica σ, pero este carbono para es la posición menos desactivada.
Las flechas curvas
- El par π del anillo en el carbono para al sustituyente forma el nuevo enlace C–N y deja catiónico el carbono vecino.
- Uno de los pares π N=O pasa al oxígeno mientras se forma el enlace C–N, de modo que el nitrógeno conserva su octeto.
El flúor dona un par solitario al catión
El ataque en para permite que la carga positiva llegue al carbono unido al flúor, y luego un par solitario del flúor forma un enlace π C=F⁺. En este contribuyente fluoronio todos los átomos tienen octeto; el ataque en meta nunca puede generarlo.
Las flechas curvas
- El par π del anillo junto al carbono catiónico se desplaza hacia él y lleva la carga positiva al carbono sustituido.
- Un par solitario del flúor forma un enlace π con el carbono catiónico del anillo y extiende la carga positiva al flúor.
El hidrogenosulfato quita el protón del anillo
El hidrogenosulfato quita el protón del carbono sp³ que ganó el grupo nitro. Los electrones se desplazan en cascada por el anillo y de vuelta al flúor, lo que restaura la aromaticidad y regenera el ácido sulfúrico.
Las flechas curvas
- El oxígeno negativo del hidrogenosulfato toma el protón del carbono sp³ del anillo y regenera ácido sulfúrico.
- El par del enlace C–H forma un enlace π del anillo y empieza a restaurar el sexteto aromático.
- El par π vecino del anillo se desplaza hacia el carbono sustituido.
- El par π C=F⁺ regresa al flúor como par solitario y el flúor vuelve a ser neutro.
1-Fluoro-4-nitrobenceno
El grupo nitro entra en para al flúor y se obtiene 1-fluoro-4-nitrobenceno, con agua y ácido sulfúrico regenerado. El isómero orto es minoritario porque el efecto inductivo del flúor es más fuerte en los carbonos adyacentes.
Qué vas a practicar
Dibuja la formación del ion nitronio y la nitración en para del fluorobenceno, mostrando el contribuyente fluoronio que hace del flúor un orientador orto/para.
Acabas de dibujar cada flecha de este problema.
Cada uno de los 5349 problemas de Orgánica 1 y 2 funciona así: comentarios en cada flecha, pistas cuando te atascas y un modo examen sin pistas. Gratis con una cuenta, sin tarjeta.
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