18.4: Сульфонація бензолу (реакція EAS)

Last updated
Save as PDF

Page ID: 23040

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

сульфонація бензолу

Сульфонація - оборотна реакція, яка виробляє бензолсульфонову кислоту шляхом додавання триоксиду сірки і димить сірчаної кислоти. Важливо відзначити, що хімічна формула сульфонової групи -SO ₃ H. Реакція зворотна шляхом додавання гарячої водної кислоти до бензолсульфонової кислоти з отриманням бензолу.

Механізм

Для отримання бензолусульфонової кислоти з бензолу додають диму сірчану кислоту і триоксид сірки. Випаровується сірчана кислота, також іменується олеумом, являє собою концентрований розчин розчиненого триоксиду сірки в сірчаній кислоті. Сірка в триоксиді сірки електрофільна, оскільки кисень витягує електрони від неї, оскільки кисень дуже електронегативний. Бензол вступає в реакцію з сіркою триксоксиду сірки з утворенням сигма-комплексу. Подальший перенесення протонів відбувається з отриманням бензолусульфонової кислоти. Всі три кроки показані разом в механізмі нижче.

Зворотне сульфонація

Сульфонація бензолу - оборотна реакція. Триоксид сірки легко реагує з водою з утворенням сірчаної кислоти і тепла. Тому шляхом додавання тепла до бензолусульфонової кислоти в розведеній водній сірчаній кислоті реакція зворотна.

Оборотність реакції сульфонації створює можливість приготування дейтрованого бензолу. Ізотопічно марковані реагенти можуть бути корисними при визначенні механізмів реакції, оскільки зв'язок С-D міцніший за зв'язок С-Н.

ч 18 розділ 4 вторований example.png

Вправа

7. Які/є необхідним реагентом (-ами) для наступної реакції:

проблема #1 .jpg

8. Що є продуктом наступної реакції:

проблема #2 .jpg

9. Чому важливо, щоб нітровання бензолу азотною кислотою відбувалося в сірчаній кислоті?

10. Напишіть детальний механізм сульфонації бензолу, включаючи всі резонансні форми.

Відповідь

7. SO ₃ і H ₂ SO ₄ (димлення)

рішення #2 .jpg

9. Сірчана кислота потрібна для того, щоб утворився хороший електрофіл. Сірчана кислота протонує азотну кислоту з утворенням іона нітронію (молекула води втрачається). Іон нітронію є дуже хорошим електрофілом і відкритий для нападу бензолу. Без сірчаної кислоти реакція не відбулася б.

10.

рішення #4 .jpg