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Solfonazione del benzene

Meccanismo della reazione di solfonazione del benzene

Ad alte temperature, il benzene può reagire lentamente con l'acido solforico (H2SO4) .

Il prodotto di reazione è l'acido benzensolfonico.

solfonazione del benzene

Il meccanismo della reazione coinvolge la formazione preliminare di anidride solforica (SO3) dall'acido solforico mediante la seguente reazione di equilibrio:

2 H2SO4 <==> SO3 + H3O+ + HSO4-

Poichè l'atomo di zolfo ha una lacuna di elettroni, l'anidride solforica è un potente elettrofilo e attacca l'anello benzenico.

Tale processo costituisce lo stadio lento della reazione e determina quindi la velocità complessiva:

solfonazione del benzene stadio lento

Nello stadio successivo, l'anione idrogeno solfato (HSO4-) attacca il protone dell'atomo di carbonio ibridato sp3, ripristinando l'aromaticità iniziale:

solfonazione del benzene stadio 2

Infine, nel terzo stadio, una molecola di acido solforico (H2SO4) cede un protone allo ione benzensolfonato, portando alla formazione dell'acido benzensolfonico.

solfonazione-benzene-stadio-3

La reazione procede più facilmente se si usa acido solforico fumante invece di acido solforico concentrato. Viceversa, quando l'acido solforico è diluito con acqua, esso si solvata e si disattiva, per cui la reazione non procede.

Così pure non si ha solfonazione se l'acido solforico viene diluito con acido nitrico. Al contrario si verifica la nitrazione del benzene.

La reazione del benzene differisce un pò dalle altre reazioni di sostituzione eletttrofila aromatica. Infatti tale reazione è reversibile alle alte temperature. Se l'acido benzensolfonico viene trattato con vapore surriscaldato si ottengono benzene e acido solforico.

desolfonazione del benzene

Questa reazione è ancora una reazione di sostituzione aromatica e il meccanismo è esattamente lo stesso descritto per la solfonazione del benzene, solo che si avviene in senso opposto. La nitrazione o la maggior parte delle alogenazioni del benzene sono invece reazioni irreversibili.

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