18.5: Электрофильное ароматическое замещение: хлорирование и бромирование бензола

Хлорирование и бромирование являются важными классами электрофильных ароматических замещений, при которых бензол реагирует с хлором или бромом в присутствии катализатора на основе кислоты Льюиса, с образованием галогенированных продуктов замещения. Кислота Льюиса, такая как хлорид алюминия или хлорид железа, катализирует хлорирование, а бромид железа катализирует реакции бромирования. При бромировании алкенов бром поляризуется и становится электрофильным. Однако, при бромировании бензола молекула брома реагирует с бромидом железа, отдавая пару электронов кислоте Льюиса, что создает более полярную связь Br-Br и образует более реакционноспособный электрофил.

Бензол атакует этот электрофил, образуя ион арения, который стабилизируется резонансом.

Перенос протона от иона арения приводит к образованию бромбензола, тем самым восстанавливая ароматичность и регенерируя катализатор.

Механизм хлорирования бензола протекает так же, как и бромирование бензола.

Хлорирование и бромирование являются важными классами электрофильных ароматических заменителей, в которых бензол реагирует с хлором или бромом с образованием галогенированных заместителей.

Эти реакции катализируются кислотами Льюиса, такими как хлорид алюминия или хлорид железа для хлорирования и бромид железа для бромирования.

Напомним, что при бромировании алкенов бром поляризуется и становится электрофильным. Однако для бромирования бензола требуется гораздо более сильный электрофил — катализатор из кислоты Льюиса способствует этому.

Механизм бромирования начинается с кислотно-щелочной реакции Льюиса, в которой бром реагирует с бромидом железа с образованием комплекса, который достаточно электрофилен, чтобы реагировать с бензолом.

Далее электрофил вступает в реакцию с π электронами бензола, образуя ион арения, который стабилизируется резонансом.

Наконец, депротонирование иона арения образует бромбензол, восстанавливая ароматичность и регенерируя катализатор.

Хлорирование бензола в присутствии хлорида железа происходит по аналогичному механизму.