18.4: Substitution aromatique électrophile : aperçu

Dans une réaction de substitution aromatique électrophile, un électrophile remplace l'hydrogène d'un composé aromatique.

De nombreux groupes fonctionnels peuvent être ajoutés aux composés aromatiques par ces réactions. Toutes les réactions de substitution aromatique électrophile se produisent via un mécanisme en deux étapes. Dans la première étape, le système π du cycle aromatique réagit avec un électrophile, formant un ion arénium, qui est stabilisé par résonance. On l’appelle souvent complexe sigma car l’électrophile forme une liaison sigma avec le cycle aromatique.

Dans la deuxième étape, la déprotonation de l'ion arénium restaure l'aromaticité et donne le produit substitué.

Le diagramme d'énergie libre montre que la première étape est relativement lente et endergonique car le cycle perd sa stabilité aromatique. Cette étape est donc l’étape déterminante du taux en raison de son énergie libre d’activation plus élevée. La deuxième étape est rapide et exergonique car elle restaure l’aromaticité améliorant la stabilité. Il a une énergie libre d’activation plus faible. Les substitutions aromatiques électrophiles globales sont des réactions exergoniques.

Les substitutions aromatiques électrophiles sont des réactions dans lesquelles un électrophile remplace l’un des hydrogènes aromatiques.

Ces réactions permettent l’introduction de différents groupes fonctionnels sur les cycles aromatiques.

Dans la première étape du mécanisme réactionnel, le système π du cycle aromatique attaque l’électrophile pour former un ion arénium, qui est stabilisé par résonance.

L’ion arénium est également appelé complexe sigma car l’électrophile forme une liaison sigma avec le cycle aromatique.

Dans la deuxième étape, l’ion arénium est déprotoné, ce qui rétablit l’aromaticité et donne le produit substitué.

Comme le montre le diagramme de l’énergie libre, la première étape est endergonique car le cycle perd sa stabilité aromatique. Cette étape a une énergie libre d’activation plus élevée et est lente. Il s’agit donc de l’étape qui détermine le taux.

En revanche, la deuxième étape est exergonique car elle redonne de la stabilité aromatique au système. Il a une énergie libre d’activation plus faible et est rapide.

Dans l’ensemble, les substitutions aromatiques électrophiles sont des réactions exergoniques.