Aromatické sloučeniny
Přihlásit se
Aromatické sloučeniny (10/14) · 6:55

Mechanismus elektrofilní aromatické substituce Popis mechanismu obecné elektrofilní aromatické substituce.

Navazuje na Alkoholy, ethery a sulfidy.
Podívejme se na obecný mechanismus elektrofilní aromatické substituce. Začíná benzenovým kruhem, který reaguje s molekulou obsahující elektrofil. Co se děje při elektrofilní aromatické substituci? Bude se substituovat elektrofil za jeden proton z benzenového jádra. Tady můžeme vidět elektrofil na místě protonu. Právě tady se uplatňuje elektrofil. A zároveň dochází k substituci. Substituujeme elektrofil a proton. Aromatická je proto, že během mechanismu dochází ke změnám na aromatickém kruhu. Elektrofilní aromatická substituce vyžaduje katalýzu. Úkolem katalyzátoru je vygenerovat elektrofil. Tady dole můžete vidět reagovat katalyzátor, který takto vytvoří kladně nabitý elektrofil. Pamatujte, že elektrofilní znamená milující elektrony. Takže když je něco kladně nabité, bude to milovat elektrony. Z katalyzátoru vznikl i tento komplex, který potom bude v mechanismu také vystupovat. Takže když jsme vytvořili elektrofil, podrobněji se podíváme, co se děje při elektrofilní aromatické substituci. Začneme od benzenového jádra. Mám nakreslený jeden z vodíků na benzenovém jádře. Mohl to být kterýkoli z těchto 6, protože jsou všechny rovnocenné. Vytvořili jsme si elektrofil pomocí katalyzátoru. Takže pi elektrony benzenového kruhu mohou být přitahovány ke kladně nabitému elektrofilu. Protože kladné a záporné náboje se vzájemně přitahují. Proto se pi elektrony našeho benzenového jádra budou chovat jako nukleofil a budou přitahovat elektrofil. Jde tedy o nukleofilně elektrofilní reakci, při které se tyto pi elektrony naváží na tento elektrofil. Takže tyto pi elektrony vytvoří kovalentní vazbu s naším elektrofilem. Pojďme si to ukázat. Tyto pi elektrony nic nedělají. Vodík zůstává tady. Mohl bych ukázat, jak se elektrofil váže k jednomu i druhému z těchto uhlíků na obou stranách dvojné vazby. Mohl by to být tento uhlík. Nebo třeba tenhle uhlík. Protože jsem si už nakreslil ten horní vodík, Navážu elektrofil na tento horní uhlík. Takže tady je náš elektrofil. Teď zvýrazním elektrony, které vytvoří kovalentní vazbu. Takže tyhle pi elektrony se schovají jako nukleofil. A tyto pi elektrony také vytvoří tuto vazbu. Při vytváření této vazby zaniká tato spodní vazba. Proto na tomto spodním uhlíku vznikne kladný formální náboj. A proto můžeme nakreslit rezonanční struktury tohoto kationtu. Ukažme si všechny možné rezonanční struktury. Tyto elektrony se mohou přesunout sem. Nakresleme si, co tím vznikne. Tyto pi elektrony tady zůstávají. Tady máme náš vodík a elektrofil. A elektrony se přesunuly do této pozice. Růžově je vyznačím. Takže tyto elektrony se přesunuly sem. A když se tyto elektrony posunuly, vzali jsme vazbu z tohoto uhlíku. Takže tento uhlík teď bude mít formální náboj plus 1. Můžeme nakreslit další rezonanční strukturu. Pusťme se do toho. Můžeme vzít tyto pi elektrony a přesunout je sem. Zkusme, jak to bude vypadat. Takže když se pi elektrony přesunou sem... Pořád tu máme vodík a elektrofil. Dva pi elektrony jsou tady. Znova to můžu zvýraznit. Tentokrát modře. Tyto pi elektrony se přesunou sem. A znova bereme vazbu jednomu uhlíku. Tentokrát tomuto hornímu. Takže tento uhlík dostane formální náboj plus 1. Toto všechno jsou rezonanční struktury. Nezapomeňte, že skutečný kationt je hybridem všech těchto struktur. Ten hybrid se nazývá sigma komplex. Takže máme plus 1 formální náboj, který je delokalizovaný na těchto třech uhlících sigma komplexu. V dalším kroku mechanismu použiji jen tuto první rezonanční strukturu, kterou jsme si nakreslili. Překreslím ji sem dolů. Znovu se na ni podívejme. V první rezonanční struktuře jsme tu měli navázaný vodík a elektrofil na benzenovém jádře. A měli jsme jeden kladný formální náboj na tomto uhlíku. Připomeňme si, že katalyzátor vytvořil komplex, který jsme se vyjádřili takto. Takže máme něco navázaného na našem katalyzátoru. Vraťme se nahoru, abychom si to připomněli. Když jsme tady generovali náš elektrofil, vznikl nám i tento komplex s katalyzátorem. Takže jsme měli Y navázané na katalyzátor. Proto ho tu máme i dole. Můžete ho považovat za bázi. Protože bude přijímat proton. Můžu naznačit, že tyto elektrony odeberou tento proton. A pokud vezmou proton, nechají tu tyto elektrony. A tyto elektrony se přesunou sem a obnoví aromatické jádro a vyruší kladný formální náboj. Zkusme si to ukázat. Máme tu znovu naše benzenové jádro s navázaným elektrofilem. A proton už je pryč. Takže elektrofil už úplně nahradil proton. Znovu se podívejme na elektrony. Tyto růžové elektrony se přesunou a obnoví aromatický kruh. Takže deprotonace sigma komplexu obnoví aromaticitu. Tím nám tu vznikl stabilní produkt. Za vedlejší produkt můžete považovat Y, které se teď váže s protonem H. Takže Y je navázané na tento proton. A můžeme vyznačit tyto elektrony. Tyto vyznačené elektrony se přesunuly sem. Tady je máme. A odebráním těchto elektronů se obnoví náš katalyzátor, takže může katalyzovat další reakce. Tohle je obecný mechanismus elektrofilní aromatické substituce. I další reakce, se kterými se setkáme, budou velmi podobné tomuto mechanismu.
video