18.5: Sostituzione elettrofila aromatica: clorurazione e bromurazione del benzene

La clorurazione e la bromurazione sono classi importanti di sostituzioni elettrofile aromatiche, dove il benzene reagisce con cloro o bromo in presenza di un catalizzatore acido di Lewis per dare prodotti di sostituzione alogenati. Un acido di Lewis come il cloruro di alluminio o il cloruro ferrico catalizza la clorurazione e il bromuro ferrico catalizza le reazioni di bromurazione. Durante la bromurazione degli alcheni, il bromo si polarizza e diventa elettrofilo. Tuttavia, nella bromurazione del benzene, la molecola di bromo reagisce con il bromuro ferrico donando all'acido di Lewis una coppia di elettroni, che crea un legame Br-Br più polare e forma un elettrofilo più reattivo.

Il benzene attacca questo elettrofilo per generare lo ione arenio, che è stabilizzato per risonanza.

Un trasferimento di protoni dallo ione arenio forma il bromobenzene, ripristinando così l'aromaticità e rigenerando il catalizzatore.

Il meccanismo di clorurazione del benzene procede allo stesso modo della bromurazione del benzene.

La clorurazione e la bromurazione sono importanti classi di sostituzioni aromatiche elettrofile, in cui il benzene reagisce con il cloro o il bromo per formare prodotti di sostituzione alogenati.

Queste reazioni sono catalizzate da acidi di Lewis come il cloruro di alluminio o il cloruro ferrico per la clorazione e il bromuro ferrico per la bromurazione.

Ricordiamo che, durante la bromurazione degli alcheni, il bromo si polarizza e diventa elettrofilo. Tuttavia, la bromurazione del benzene richiede un elettrofilo molto più forte: il catalizzatore acido di Lewis lo facilita.

Il meccanismo della bromurazione inizia con una reazione acido-base di Lewis, in cui il bromo reagisce con il bromuro ferrico per formare un complesso, che è sufficientemente elettrofilo da reagire con il benzene.

Successivamente, l'elettrofilo reagisce con gli elettroni π del benzene, formando lo ione arenio, che è stabilizzato in risonanza.

Infine, la deprotonazione dello ione arenio forma bromobenzene, ripristinando l'aromaticità e rigenerando il catalizzatore.

La clorurazione del benzene in presenza di cloruro ferrico segue un meccanismo simile.