Механізм реакцій електрофільного заміщення

Реакції заміщення (бромування, хлорування і нітрування) протікають під впливом електрофільних часток, тобто, є реакціями електрофільного заміщення.

Ароматична структура бензолу і подібних йому з’єднань має підвищену стійкість, і порушення її енергетично невигідно. Це впливає на хімічні властивості ароматичних сполук.

Наявність π-системи, області підвищеної електронної щільності, робить структуру бензолу вигідною для впливу електрофілов, але, на відміну від неграничних сполук, ці реакції протікають не як приєднання, а як заміщення. Приєднання брому до етен починається з електрофільної атаки, яку можна представити як взаємодія електронів π-зв’язку з поляризованої молекулою Вr2.

Електрофільності частинка утворюється при поляризації зв’язку Вr-Вr при наближенні молекули брому до π-зв’язку алкена.Полярізованная молекула брому взаємодіє з молекулою етена і утворює тс-комплекс. На наступній стадії утворюється σ-комплекс (карбокатіон), стабілізує за рахунок приєднання брому та аніону.

Зверніть увагу, що освіта цього комплексу призводить до переходу атомних орбіталей одного з атомів вуглецю в стан sр3-гібридизації, порушенню ароматичної π-системи (ароматичності) і зниження стійкості з’єднання.

З цієї причини, на відміну від реакції бромування алкена, яка закінчується приєднанням бромід-аніона до карбокатіон і утворенням 1,2-диброметану, σ-комплекс стабілізується в результаті відщеплення протона і відбувається відновлення ароматичності.

Таким чином, ми показали, що порушення ароматичності, яке відбувається при руйнуванні циклічної π-системи, енергетично невигідно. Отже, реакції приєднання до арен менш характерні, ніж реакції заміщення, при яких ароматичне сполучення зберігається.

π-Система бензольного кільця є менш реакционноспособной структурою, ніж π-зв’язок в алкенів, тому для успішного перебігу реакцій необхідно застосування каталізаторів.

Каталізатором описаної вище реакції є бромід заліза (III), який, утворюючи комплексне з’єднання, сильно поляризує зв’язок Вr-Вr, збільшуючи частковий позитивний заряд на одному з атомів брому.

Посилання на основну публікацію