Química Orgânica 2 · Planejamento de transformações aromáticas
Ácido 4-metilbenzenossulfônico por sulfonação do tolueno
Condições: conc. H2SO4, Δ
Desenhe este problema você mesmo
Arraste dos elétrons que se movem até onde eles vão, ou toque em um e depois no outro. Cada seta é verificada; Dica ajuda quando você travar. Não precisa de conta.
O mecanismo, passo a passo
Próximo mostra as setas curvas de cada passo e as explica. Os passos escritos estão abaixo.
Ler todos os 7 passos escritos
O tolueno ataca o trióxido de enxofre em para à metila
O ácido sulfúrico concentrado quente contém trióxido de enxofre (o eletrófilo presumido, formado a partir do próprio ácido) e hidrogenossulfato. O carbono do anel em para ao grupo metila ataca o enxofre do SO₃.
As setas curvas
- O par π do anel no carbono em para à metila forma a nova ligação C–S; o carbono vizinho do anel fica catiônico.
- Um par π da S=O se desloca para o oxigênio enquanto o enxofre recebe os elétrons do anel.
Carga no carbono que carrega a metila
Deslocar um par π do anel coloca a carga positiva no carbono que carrega o grupo metila. Essa estrutura contribuinte de caráter terciário é o motivo pelo qual o tolueno é sulfonado em orto/para, e não em meta.
As setas curvas
- O par π vizinho do anel se desloca em direção ao cátion, levando a carga positiva para o carbono que carrega a metila.
Carga de volta ao lado do carbono sp³
O íon arênio é um único híbrido, então a carga pode ser redesenhada ao lado do C–H sp³. Essa estrutura contribuinte mostra a ligação π que o par C–H vai refazer.
As setas curvas
- O par π volta, devolvendo a carga positiva ao carbono ao lado do C–H sp³.
O hidrogenossulfato remove o próton do anel
O hidrogenossulfato remove o próton do carbono sp³ que carrega o enxofre. O par C–H restaura o anel aromático, deixando um arilsulfonato.
As setas curvas
- O oxigênio negativo do hidrogenossulfato captura o próton do anel, formando ácido sulfúrico.
- Os elétrons da ligação C–H formam a ligação π do anel com o vizinho catiônico, restaurando a aromaticidade.
Protone o oxigênio do sulfonato
O ácido sulfúrico transfere seu próton ao oxigênio do sulfonato. O ácido sulfônico neutro é o produto isolado do ácido quente.
As setas curvas
- O par isolado do oxigênio do sulfonato captura o próton do ácido sulfúrico.
- Os elétrons O–H permanecem no oxigênio do hidrogenossulfato.
Por que para, e por que um bloqueador?
A sulfonação é reversível, então o ácido quente equilibra os isômeros em direção ao ácido para, menos impedido.
Ácido 4-metilbenzenossulfônico
O tolueno agora carrega SO₃H em para ao grupo metila: ácido 4-metilbenzenossulfônico (ácido p-toluenossulfônico). O hidrogenossulfato é regenerado, então o meio ácido não muda no balanço global.
O que você vai praticar
Desenhe a sulfonação do tolueno com SO₃ em para ao grupo metila, formando o ácido sulfônico que bloqueia a posição para nas etapas seguintes.
Você acabou de desenhar cada seta deste problema.
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