Química Orgânica 2 · Substituição eletrofílica aromática
Sulfonação do bromobenzeno a ácido 4-bromobenzenossulfônico
Condições: SO3, H2SO4 (fuming)
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 6 passos escritos
O anel ataca o trióxido de enxofre
O ácido sulfúrico fumegante é rico em SO₃, necessário porque o bromo torna o anel menos reativo que o benzeno. O carbono para ao bromo ataca, evitando as posições orto congestionadas. Um par π do anel se liga ao enxofre e um par π S=O vai para o oxigênio, gerando um íon arênio zwitteriônico.
As setas curvas
- O par π do anel no carbono que reage forma a nova ligação C–S.
- Um par π S=O vai para o oxigênio, que fica com carga negativa.
Leve a carga ao carbono que tem o bromo
Um deslocamento π do anel coloca a carga positiva no carbono que tem o bromo. Só o ataque em orto ou para pode levar a carga até ali.
As setas curvas
- O par π C3=C4 se desloca em direção ao carbono catiônico, colocando a carga no carbono que tem o bromo.
O bromo doa um par isolado
Um par isolado do bromo forma uma ligação π C=Br⁺, gerando uma estrutura contribuinte em que todos os átomos têm octeto. Essa doação explica por que o bromo é orientador orto/para, embora seu efeito indutivo torne o anel mais lento para reagir.
As setas curvas
- Um par isolado do bromo forma uma ligação π com o carbono catiônico do anel.
O hidrogenossulfato remove o próton do anel
O hidrogenossulfato remove o próton do carbono sp³ que tem o enxofre. As ligações π voltam a se deslocar e o bromo recupera seu par isolado à medida que o anel volta a ser aromático.
As setas curvas
- O oxigênio negativo do hidrogenossulfato se liga ao próton do anel, gerando ácido sulfúrico.
- O par C–H forma uma ligação π do anel.
- O par π vizinho se desloca em direção ao carbono que tem o bromo.
- O par π C=Br⁺ volta para o bromo como par isolado.
Protone o sulfonato
O oxigênio do sulfonato recupera o próton do ácido sulfúrico, gerando ácido 4-bromobenzenossulfônico e regenerando o hidrogenossulfato. O próton do anel foi simplesmente repassado ao produto.
As setas curvas
- Um par isolado do oxigênio negativo do sulfonato se liga ao próton do ácido sulfúrico.
- O par O–H fica no oxigênio, regenerando o hidrogenossulfato.
Ácido 4-bromobenzenossulfônico
Forma-se o ácido 4-bromobenzenossulfônico e o hidrogenossulfato é regenerado. A substituição em para predomina porque o SO₃ é volumoso e as posições orto ficam ao lado do bromo.
O que você vai praticar
Desenhe o ataque do SO3 na posição para ao bromo, a estrutura contribuinte de bromônio que explica a orientação orto/para, e a desprotonação e protonação a ácido 4-bromobenzenossulfônico.
Você acabou de desenhar cada seta deste problema.
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