Química Orgânica 2 · Substituição eletrofílica aromática
Sulfonação do p-xileno a ácido 2,5-dimetilbenzenossulfônico
Condições: conc. H2SO4 (contains SO3), 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 6 passos escritos
O anel ataca o trióxido de enxofre
O ácido sulfúrico concentrado e quente contém SO₃, o eletrófilo. No p-xileno, todo carbono livre do anel está em orto a uma metila, então o ataque em qualquer posição coloca a carga do íon arênio em um carbono que tem metila. 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.
Deslocalize a carga do íon arênio
A carga positiva se distribui pelo carbono que tem a metila, pelo carbono para à nova ligação e pelo outro carbono orto. A estrutura contribuinte com a carga no carbono da metila, desenhada primeiro, é a mais estável, pois a hiperconjugação da metila a estabiliza.
As setas curvas
- Um par π do anel se desloca em direção ao cátion no carbono da metila, levando a carga ao carbono para à nova ligação.
Quantos produtos?
A simetria do p-xileno torna idênticas suas quatro posições C–H do anel.
O hidrogenossulfato remove o próton do anel
O hidrogenossulfato remove o próton do carbono sp³ que tem o enxofre. O par C–H e a ligação π vizinha voltam a se deslocar, restaurando o anel aromático.
As setas curvas
- O oxigênio negativo do hidrogenossulfato se liga ao próton do anel.
- O par C–H forma a ligação π do anel com o carbono que tem a metila.
- O par π vizinho vai para o carbono catiônico.
Protone o sulfonato
O oxigênio do sulfonato recupera o próton do ácido sulfúrico, gerando ácido 2,5-dimetilbenzenossulfônico 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 2,5-dimetilbenzenossulfônico
Forma-se o ácido 2,5-dimetilbenzenossulfônico e o hidrogenossulfato é regenerado. O grupo SO₃H fica entre uma metila e um hidrogênio do anel.
O que você vai praticar
Desenhe o ataque do SO3 ao p-xileno ao lado de uma metila, as estruturas contribuintes do íon arênio, e a desprotonação e protonação a ácido 2,5-dimetilbenzenossulfônico.
Você acabou de desenhar cada seta deste problema.
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