18.5: Elektrofilowe podstawienie aromatyczne: chlorowanie i bromowanie benzenu

Chlorowanie i bromowanie to ważne klasy elektrofilowych podstawień aromatycznych, podczas których benzen reaguje z chlorem lub bromem w obecności katalizatora opartego na kwasie Lewisa, dając chlorowcowane produkty podstawienia. Kwas Lewisa, taki jak chlorek glinu lub chlorek żelazowy, katalizuje chlorowanie, a bromek żelazowy katalizuje reakcje bromowania. Podczas bromowania alkenów brom polaryzuje i staje się elektrofilowy. Jednak podczas bromowania benzenu cząsteczka bromu reaguje z bromkiem żelaza, oddając parę elektronów kwasowi Lewisa, co tworzy bardziej polarne wiązanie Br – Br i tworzy bardziej reaktywny elektrofil.

Benzen atakuje ten elektrofil, wytwarzając jon arenu, który jest stabilizowany rezonansowo.

Przeniesienie protonu z jonu arenu tworzy bromobenzen, przywracając w ten sposób aromatyczność i regenerując katalizator.

Mechanizm chlorowania benzenu przebiega w taki sam sposób, jak bromowanie benzenu.

Chlorowanie i bromowanie są ważnymi klasami elektrofilowych substytucji aromatycznych, w których benzen reaguje z chlorem lub bromem, tworząc fluorowcowane produkty podstawiania.

Reakcje te są katalizowane przez kwasy Lewisa, takie jak chlorek glinu lub chlorek żelaza do chlorowania i bromek żelaza do bromowania.

Przypomnijmy, że podczas bromowania alkenów brom polaryzuje się i staje się elektrofilowy. Jednak bromowanie benzenu wymaga znacznie silniejszego elektrofilu - katalizator kwasowy Lewisa to ułatwia.

Mechanizm bromowania rozpoczyna się od reakcji kwasowo-zasadowej Lewisa, w której brom reaguje z bromkiem żelaza, tworząc kompleks, który jest wystarczająco elektrofilowy, aby reagować z benzenem.

Następnie elektrofil reaguje z π elektronami benzenu, tworząc jon areny, który jest stabilizowany rezonansowo.

Ostatecznie w wyniku deprotonacji jonu arenium powstaje bromobenzen, przywracając aromatyczność i regenerując katalizator.

Chlorowanie benzenu w obecności chlorku żelaza przebiega według podobnego mechanizmu.