Química Orgánica 2 · Planificación de transformaciones aromáticas
Nitración del ácido 4-metilbencenosulfónico en orto al metilo
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 7 pasos escritos
El ácido sulfúrico protona el ácido nítrico
El ácido sulfúrico, el ácido más fuerte, protona el oxígeno del OH del ácido nítrico para que pueda salir como agua. El areno, el ácido 4-metilbencenosulfónico, ya lleva un SO₃H en para al metilo como grupo bloqueador.
Las flechas curvas
- El oxígeno del OH del ácido nítrico usa un par solitario para tomar un protón del ácido sulfúrico.
- Los electrones del O–H se quedan en el oxígeno del ácido sulfúrico y se forma hidrogenosulfato.
Sale agua y se forma el ion nitronio
El agua sale mientras el oxígeno con carga negativa forma un segundo enlace N=O. El producto es el ion nitronio lineal, NO₂⁺, el electrófilo de toda nitración.
Las flechas curvas
- Se rompe el enlace N–O con el oxígeno protonado y se libera una molécula de agua neutra.
- Un par solitario del oxígeno negativo forma el nuevo enlace π N=O, así el nitrógeno conserva su octeto.
El anillo ataca al nitronio en orto al metilo
El carbono en orto al grupo metilo, que además está en meta al SO₃H, ataca al NO₂⁺. Ambos sustituyentes dirigen el electrófilo al mismo carbono, así que se forma un solo producto de nitración.
Las flechas curvas
- El par π del anillo orientado hacia el carbono que lleva el metilo forma el nuevo enlace C–N y deja la carga positiva en ese carbono.
- Uno de los pares π del N=O se desplaza hacia el oxígeno, así el nitrógeno conserva su octeto.
La carga se reparte lejos del SO₃H
La primera forma contribuyente ya tiene la carga en el carbono que lleva el metilo, el mejor sitio. Al desplazar el par π, la carga queda junto al carbono del sulfonilo pero nunca sobre él; por eso se tolera el ataque en meta al SO₃H.
Las flechas curvas
- El par π vecino del anillo se desplaza hacia el catión del carbono con metilo y lleva la carga positiva un carbono más allá en el anillo.
Efectos orientadores cooperativos
Aquí los dos grupos coinciden, y eso hace que funcione la estrategia de bloqueo.
El hidrogenosulfato retira el protón del anillo
El hidrogenosulfato toma el protón del carbono sp³ que ahora lleva el grupo nitro. El par C–H y el par π vecino se desplazan para restablecer el anillo aromático.
Las flechas curvas
- El oxígeno negativo del hidrogenosulfato toma el protón del anillo y regenera el ácido sulfúrico.
- Los electrones del enlace C–H forman un enlace π con el carbono que lleva el metilo.
- El par π adyacente se desplaza hacia el carbono catiónico y completa el sexteto aromático.
Ácido 4-metil-3-nitrobencenosulfónico
El grupo nitro queda en orto al metilo y en meta al ácido sulfónico: ácido 4-metil-3-nitrobencenosulfónico. Al eliminar después el SO₃H en ácido diluido caliente se obtiene 2-nitrotolueno libre del isómero para.
Qué vas a practicar
Dibuja la nitración del ácido 4-metilbencenosulfónico en orto al grupo metilo, donde coinciden los efectos orientadores del metilo y del ácido sulfónico.
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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