Substitution aromatique électrophile : sulfonation du benzène

La sulfonation du benzène est un type de substitution aromatique électrophile, où le benzène réagit avec l’acide sulfurique fumant ou l’oléum, un mélange de trioxyde de soufre et d’acide sulfurique concentré, pour former de l’acide benzènesulfonique.

Selon les conditions de réaction, l’électrophile réactif est soit du trioxyde de soufre neutre, soit un ion trioxyde de soufre protoné.

Lorsque le trioxyde de soufre neutre est attaqué par le nuage d’électrons π de benzène nucléophile, il forme un complexe intermédiaire stabilisé par résonance.

La déprotonation du complexe intermédiaire restaure l’aromaticité.

Enfin, le transfert de protons à partir du solvant génère de l’acide benzènesulfonique comme produit.

Alternativement, le transfert de protons de l’acide sulfurique au trioxyde de soufre forme un ion trioxyde de soufre protoné.

L’électrophile protoné est attaqué par la liaison π du benzène pour former un ion arénium.

Enfin, la déprotonation de l’ion arénium restaure l’aromaticité, donnant de l’acide benzènesulfonique et régénérant le catalyseur.

Notamment, la réaction de sulfonation peut être inversée en faisant passer de l’acide sulfurique dilué en présence de vapeur.