Efecto de múltiples sustituyentes sobre la
sustitución electrofílica aromática.
Cuando hay dos o más sustituyentes, éstos ejercen un efecto combinado en la
reactividad del anillo aromático. Si los grupos se refuerzan entre sí, el resultado es fácil de predecir
En el caso del m-xileno, ambos grupos metilo son orto, para-directores, por lo que ambos dirigirán los grupos entrantes a los mismos carbonos. Las
posiciones estéricamente
impedidas no reaccionarán. En el caso del p-nitrotolueno, el metilo dirigirá el orto mientras que el nitro dirigirá el meta. En estos compuestos ambos grupos se dirigen a las mismas
Efectos contrarios de los sustituyentes.
Cuando los efectos directores de dos o más sustituyentes son contrarios, es más difícil predecir dónde reaccionará el electrófilo. En muchos casos, se obtienen mezclas de productos; por ejemplo, el o-xileno está activado en todas las
posiciones, por lo que da lugar a mezclas de productos de sustitución
En la nitración del o-xileno, los grupos metilo dirigen a distintas posiciones orto y
Alquilación de Friedel-Crafts.
• Los carbocationes quizás son los más importantes
para las sustituciones en los anillos aromáticos,
debido a que estas sustituciones forman un nuevo
enlace carbono-carbono.
Alquilación de Friedel-Crafts.
Las alquilaciones de Friedel-Crafts se utilizan con una gran variedad de alquilo primarios, secundarios y terciarios. Con los haluros secundarios y terciarios, el electrófilo reaccionante probablemente es el carbocatión
El tricloruro de aluminio reacciona con el haluro de alquilo para formar un
Alquilación de Friedel-Crafts con haluros de
alquilo primarios.
Con los haluros de alquilo primarios, el carbocatión primario es demasiado inestable. El electrófilo real es un complejo de cloruro de aluminio con haluro de alquilo. En este complejo, el enlace carbono-halógeno es débil (como indican las líneas de puntos) y hay una carga positiva considerable en el átomo de carbono
Protonación de alquenos para alquilación
Friedel-Crafts.
Los alquenos se protonan con HF para dar lugar a carbocationes. El ión fluoruro es un nucleófilo débil y no ataca inmediatamente al carbocatión. Si el benceno está presente, se produce sustitución electrofílica.
Acilación de Friedel-Crafts.
En presencia de cloruro de aluminio, un cloruro de acilo reacciona con benceno (o con un derivado activado del benceno) para dar lugar a una fenilcetona o
acilbenceno
Acilación de Friedel-Crafts.
Generalizaciones
1. Todos los sustituyentes activantes son
directores a orto-para.
2. Los halógenos son desactivantes muy
débiles, pero directores a orto y para.
Reducción de Clemmensen.
¿Cómo se sintetizan los alquibencenos que no se pueden sintetizar mediante la alquilación de Crafts? Para este propósito se utiliza la acilación de Friedel-Crafts para obtener un acilbenceno precursor y, a continuación, se reduce el
Sustitución nucleofílica aromática
(adición-eliminación).
Se considerará a continuación la reacción del 2,4-dinitroclorobenceno con hidróxido de sodio. Cuando el hidróxido (nucleófilo) ataca al carbono que va enlazado al cloro, se forma un
complejo sigma cargado negativamente. La carga negativa está deslocalizada entre los
Posición activada en la sustitución nucleofílica
aromática.
Los grupos nitro, en posiciones orto y para respecto al halógeno, ayudan a
estabilizar al intermedio (y al estado de transición que conduce a él). Sin grupos sustractores de electrones fuertes en estas posiciones, la formación del complejo sigma cargado negativamente es muy improbable
Mecanismo vía bencino para la sustitución
nucleofílica aromática.
El amiduro de sodio reacciona como una base, abstrayendo un protón. El producto es un carbanión con una carga negativa y un par de electrones no enlazantes
localizados en el orbital sp2 que con anterioridad formaba el enlace C-H.
El intermediario bencino se forma cuando se expele el bromuro y los electrones en el orbital sp2 adyacente se solapan con el orbital vacío sp2 del carbono que perdió
Sustitución nucleofílica en el intermedio
bencino.
El ión amiduro es un nucleófilo fuerte, ataca cualquier extremo del triple enlace del bencino y la protonación consecuente da lugar a toluidina. Aproximadamente la mitad de los productos se deben al ataque del ión amiduro al carbono en posición
meta respecto al metilo y la otra mitad al carbono en para.
Sustitución nucleofílica aromática
El mecanismo vía bencino se produce cuando el halobenceno no está activado respecto a la sustitución nucleofílica aromática y se fuerzan las condiciones utilizando una base fuerte.
Reducción de Birch.
• Una solución de sodio en amoniaco líquido
contiene electrones solvatados que se pueden
adicionar al benceno, dando lugar a un ión
radicalario.
El
anión
radicalario,
fuertemente
básico, abstrae un protón del alcohol, dando lugar
a la formación de un anión ciclohexadienilo. La
protonación de este anión da lugar al producto de
reducción.
Oxidación de cadena lateral de cadena de
alquilo.
Un anillo aromático proporciona estabilidad adicional a los átomos de carbono más próximos de sus cadenas laterales (posiciones bencílicas). Así, el anillo aromático y un átomo de carbono de la cadena lateral pueden permanecer después de una oxidación enérgica con permanganato de potasio. El producto es una sal del ácido benzoico.
Halogenación de cadenas laterales.
Los alquilbencenos experimentan halogenaciones radicalarias mucho más
