Química Orgánica 2 · Repaso de sustitución aromática para el examen
Nitración del clorobenceno
Condiciones: Chlorobenzene, conc. HNO3 (1.05 equiv), conc. H2SO4, 30–50 °C
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, que es el ácido más fuerte, protona el oxígeno hidroxílico del ácido nítrico y convierte el OH en un grupo saliente de tipo agua.
Las flechas curvas
- El oxígeno hidroxílico del ácido nítrico toma el protón del ácido sulfúrico.
- El par O–H permanece sobre el oxígeno del sulfato, lo que da hidrógeno sulfato.
El agua sale y se forma el ion nitronio
El enlace N–O con el oxígeno protonado se rompe y el agua sale, mientras que el oxígeno aniónico forma un segundo enlace N=O. El ion nitronio, que es lineal, actúa como electrófilo.
Las flechas curvas
- El par N–O se marcha con el oxígeno en forma de agua.
- Un par solitario del oxígeno aniónico forma el segundo enlace N=O.
El carbono para al cloro ataca al nitronio
El enlace π del anillo en el carbono para al cloro forma el enlace C–N, y un par π del N=O se desplaza al oxígeno. Este paso lento da el ion arenio.
Las flechas curvas
- El par π del anillo forma el enlace C–N en el carbono para al cloro.
- Un par π del N=O se desplaza al oxígeno, de modo que el nitrógeno conserva el octeto.
El cloro comparte la carga positiva
Como el ataque fue para, la carga positiva puede llegar al carbono que lleva el cloro y un par solitario del cloro forma un enlace π C=Cl⁺. En esta estructura contribuyente todos los átomos tienen octeto. El ataque meta nunca sitúa la carga sobre ese carbono.
Las flechas curvas
- El enlace π del anillo se desplaza hacia el carbono catiónico y lleva la carga al carbono que lleva el cloro.
- Un par solitario del cloro forma un enlace π con el anillo.
Desactivante, pero orto/para
El cloro retira densidad electrónica por inducción, lo que frena todos los ataques, pero su par solitario solo estabiliza los iones arenio orto y para. La velocidad la fija la inducción y la posición, la resonancia.
El hidrógeno sulfato restaura la aromaticidad
El hidrógeno sulfato arranca el protón del carbono sp³ del anillo. Los electrones C–H, el enlace π del anillo y el enlace π C=Cl⁺ se desplazan juntos, lo que restaura el anillo aromático y el cloro neutro.
Las flechas curvas
- Un par solitario de un oxígeno del hidrógeno sulfato toma el protón del anillo.
- El par C–H forma un enlace π del anillo.
- El enlace π vecino se desplaza a lo largo del anillo.
- El par π del C=Cl⁺ vuelve al cloro como par solitario.
1-Cloro-4-nitrobenceno
El 1-cloro-4-nitrobenceno es el producto principal, el ácido sulfúrico se regenera y el oxígeno del ácido nítrico se ha marchado como agua.
Qué vas a practicar
Dibuja la formación del nitronio en la mezcla ácida, el ataque para del clorobenceno con el par solitario del cloro estabilizando el ion arenio, y la desprotonación por el hidrógeno sulfato que da 1-cloro-4-nitrobenceno.
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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