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Sostituzione elettrofila aromatica

Sostituzione elettrofila nel benzene: il meccanismo della sostituzione elettrofila aromatica

A causa della nuvola elettronica π delocalizzata, il benzene si comporta come una base di Lewis dando tipiche reazioni di sostituzione elettrofila, cioè con reagenti alla ricerca di elettroni (acidi di Lewis).

Le reazioni di sostituzione elettrofila aromatica tipiche del benzene sono:

1. nitrazione del benzene

2. solfonazione del benzene

3. alogenazione del benzene

4. alchilazione di Friedel-Crafts

5. acilazione di Friedel-Crafts

Tutte queste reazioni di sostituzione avvengono con un meccanismo sostanzialmente identico e prevedono la sostituzione di un atomo di idrogeno dell'anello benzenico con un elettrofilo (E+):

sostituzione elettrofila aromatica

Meccanismo della reazione di sostituzione elettrofila aromatica

Il meccanismo della reazione di sostituzione elettrofila aromatica prevede l'iniziale formazione di un carbocatione noto con il nome di intermedio di Wheland (o ione arenio).

intermedio di wheland

Tale carbocatione è stabilizzato per risonanza:

risonanza intermedio wheland

Lo stadio della reazione appena visto, caratterizzao dalla formazione dell'intermedio di Wheland, è il più lento e detemina quindi la velocità complessiva di tutta la reazione chimica.

Nello stadio successivo della reazione, lo ione :Y- comportandosi da base attacca il protone dell'atomo di carbonio a cui l'elettrofilo si è già unito, riportando lo ione arenio alle condizioni di aromaticità.

sostituzione nel benzene

In alternativa, lo ione :Y- comportandosi da nucleofilo, potrebbe addizionarsi all'atomo di carbonio dell'intermedio di Wheland carico positivamente , portando alla formazione di un cicloesadiene non aromatico. Ma, come si è già detto, il benzene predilige reazioni di sostituzione e, pertanto, la reazione di addizione appena descritta non avviene.

addizione al benzene

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