Química Orgánica 2 · Sustitución electrofílica aromática
Sulfonación del bromobenceno a ácido 4-bromobencenosulfónico
Condiciones: SO3, H2SO4 (fuming)
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 anillo ataca el trióxido de azufre
El ácido sulfúrico fumante es rico en SO₃, algo necesario porque el bromo hace al anillo menos reactivo que el benceno. Ataca el carbono en para al bromo, evitando las posiciones orto congestionadas. Un par π del anillo se enlaza al azufre y uno de los pares π S=O pasa al oxígeno, con lo que se forma un ion arenio zwitteriónico.
Las flechas curvas
- El par π del anillo en el carbono que reacciona forma el nuevo enlace C–S.
- Uno de los pares π S=O pasa al oxígeno, que queda con carga negativa.
Lleva la carga al carbono que lleva el bromo
Un desplazamiento π en el anillo coloca la carga positiva en el carbono que porta el bromo. Solo el ataque en orto o en para puede llevar la carga allí.
Las flechas curvas
- El par π C3=C4 se desplaza hacia el carbono catiónico y coloca la carga en el carbono que lleva el bromo.
El bromo dona un par solitario
Un par solitario del bromo forma un enlace π C=Br⁺ y da un contribuyente en el que todos los átomos tienen octeto. Esta donación explica por qué el bromo es orientador orto/para aunque su efecto inductivo haga que el anillo reaccione más lento.
Las flechas curvas
- Un par solitario del bromo forma un enlace π con el carbono catiónico del anillo.
El hidrogenosulfato quita el protón del anillo
El hidrogenosulfato quita el protón del carbono sp³ que lleva el azufre. Los enlaces π vuelven a su lugar y el bromo recupera su par solitario mientras el anillo recupera la aromaticidad.
Las flechas curvas
- El oxígeno negativo del hidrogenosulfato se enlaza al protón del anillo y se forma ácido sulfúrico.
- El par C–H forma un enlace π del anillo.
- El par π vecino se desplaza hacia el carbono que lleva el bromo.
- El par π C=Br⁺ regresa al bromo como par solitario.
Protona el sulfonato
El oxígeno del sulfonato recupera el protón del ácido sulfúrico, se obtiene ácido 4-bromobencenosulfónico y se regenera hidrogenosulfato. El protón del anillo simplemente se ha transferido al producto.
Las flechas curvas
- Un par solitario del oxígeno negativo del sulfonato se enlaza al protón del ácido sulfúrico.
- El par O–H se queda en el oxígeno y se regenera hidrogenosulfato.
Ácido 4-bromobencenosulfónico
Se forma ácido 4-bromobencenosulfónico y se regenera hidrogenosulfato. Predomina la sustitución en para porque el SO₃ es voluminoso y las posiciones orto están junto al bromo.
Qué vas a practicar
Dibuja el ataque al SO3 en para al bromo, el contribuyente bromonio que explica la orientación orto/para, y la desprotonación y protonación a ácido 4-bromobencenosulfónico.
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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