Química Orgánica 2 · Planificación de transformaciones aromáticas
Ácido 4-metilbencenosulfónico por sulfonación del tolueno
Condiciones: conc. H2SO4, Δ
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 tolueno ataca al trióxido de azufre en para al metilo
El ácido sulfúrico concentrado y caliente contiene trióxido de azufre (el electrófilo supuesto, formado a partir del propio ácido) e hidrogenosulfato. El carbono del anillo en para al grupo metilo ataca al azufre del SO₃.
Las flechas curvas
- El par π del anillo en el carbono en para al metilo forma el nuevo enlace C–S; el carbono vecino del anillo queda catiónico.
- Un par π del S=O se desplaza hacia el oxígeno mientras el azufre acepta los electrones del anillo.
Carga en el carbono que lleva el metilo
Al desplazar un par π del anillo, la carga positiva queda en el carbono que lleva el grupo metilo. Esta forma contribuyente de tipo terciario explica por qué el tolueno se sulfona en orto/para y no en meta.
Las flechas curvas
- El par π vecino del anillo se desplaza hacia el catión y lleva la carga positiva al carbono que lleva el metilo.
La carga vuelve junto al carbono sp³
El ion arenio es un único híbrido, así que la carga puede redibujarse junto al C–H sp³. Esta forma contribuyente muestra el enlace π que volverá a formar el par C–H.
Las flechas curvas
- El par π vuelve a desplazarse y devuelve la carga positiva al carbono junto al C–H sp³.
El hidrogenosulfato retira el protón del anillo
El hidrogenosulfato retira el protón del carbono sp³ que lleva el azufre. El par C–H restablece el anillo aromático y queda un arilsulfonato.
Las flechas curvas
- El oxígeno negativo del hidrogenosulfato toma el protón del anillo y forma ácido sulfúrico.
- Los electrones del enlace C–H forman el enlace π del anillo con el vecino catiónico y se restablece la aromaticidad.
Protona el oxígeno del sulfonato
El ácido sulfúrico cede su protón al oxígeno del sulfonato. El ácido sulfónico neutro es el producto que se aísla del ácido caliente.
Las flechas curvas
- El par solitario del oxígeno del sulfonato toma el protón del ácido sulfúrico.
- Los electrones del O–H se quedan en el oxígeno del hidrogenosulfato.
¿Por qué en para y por qué un grupo bloqueador?
La sulfonación es reversible, así que el ácido caliente equilibra los isómeros hacia el ácido para, menos impedido.
Ácido 4-metilbencenosulfónico
El tolueno lleva ahora un SO₃H en para al grupo metilo: ácido 4-metilbencenosulfónico (ácido p-toluenosulfónico). Se regenera el hidrogenosulfato, así que en conjunto el medio ácido no cambia.
Qué vas a practicar
Dibuja la sulfonación del tolueno con SO₃ en para al grupo metilo, que da el ácido sulfónico que bloquea la posición para en los pasos siguientes.
Acabas de dibujar cada flecha de este problema.
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