Γιατί η αρωματική ένωση υφίσταται ηλεκτροφιλική υποκατάσταση;

Οι αρωματικές ενώσεις, όπως το βενζόλιο, υποβάλλονται σε αντιδράσεις ηλεκτροφιλικής υποκατάστασης επειδή:

1. Πλούτος ηλεκτρονίων: Οι αρωματικές ενώσεις διαθέτουν ένα απομακρυσμένο σύστημα ηλεκτρονίων PI, το οποίο τους καθιστά πλούσιο σε ηλεκτρόνια. Αυτή η πυκνότητα ηλεκτρονίων προσελκύει ηλεκτρόφιλα (είδη που αναζητούν ηλεκτρονίων).

2. Σταθερότητα των ενδιάμεσων: Όταν ένα ηλεκτρόφιλο επιτίθεται στον αρωματικό δακτύλιο, σχηματίζει ένα θετικά φορτισμένο ενδιάμεσο που ονομάζεται σύμπλεγμα Sigma (επίσης γνωστό ως ενδιάμεσο Wheland). Αυτό το ενδιάμεσο σταθεροποιείται με συντονισμό, ο οποίος απομακρύνει το θετικό φορτίο πάνω από το δακτύλιο. Η σταθεροποίηση συντονισμού καθιστά το ενδιάμεσο πιο σταθερό από ένα συγκρίσιμο μη αρωματικό ενδιάμεσο.

3. Ανάκτηση της αρωματικότητας: Το σύμπλεγμα Sigma, αφού χάσει ένα πρωτόνιο, αναγεννά το αρωματικό σύστημα, ανακτώντας τη σταθερότητα του αρχικού αρωματικού δακτυλίου. Αυτή η διαδικασία είναι θερμοδυναμικά ευνοϊκή.

Συνοπτικά:

* Το πλούσιο σε ηλεκτρόνια σύστημα PI προσελκύει ηλεκτρόφιλα.

* σταθεροποίηση συντονισμού του συμπλέγματος Sigma.

* Η ανάκτηση της αρωματικής σταθερότητας οδηγεί την αντίδραση.

Εδώ είναι ένα παράδειγμα:

Στη νιτροποίηση του βενζολίου, το ιόν νιτρόνιο (ΝΟ2+) δρα ως ηλεκτρόφιλο. Επιτίθεται στο δαχτυλίδι βενζολίου, σχηματίζοντας ένα σύμπλεγμα Sigma. Αυτό το σύμπλεγμα σταθεροποιείται με συντονισμό. Το τελικό βήμα περιλαμβάνει την απώλεια ενός πρωτονίου για την αναγέννηση του αρωματικού συστήματος.

Γιατί όχι αντιδράσεις προσθήκης;

Οι αρωματικές ενώσεις προτιμούν αντιδράσεις υποκατάστασης σε αντιδράσεις προσθήκης επειδή:

* Οι αντιδράσεις προσθήκης θα διαταράξουν το αρωματικό σύστημα. Θα σπάσουν την κυκλική απομάκρυνση των ηλεκτρονίων, με αποτέλεσμα ένα λιγότερο σταθερό προϊόν.

* Οι αντιδράσεις υποκατάστασης διατηρούν το αρωματικό σύστημα. Διατηρούν το κυκλικό σύστημα PI και τη σχετική σταθερότητα του.

Επομένως, οι μοναδικές ιδιότητες των αρωματικών ενώσεων, συμπεριλαμβανομένου του πλούτου των ηλεκτρονίων τους και της σταθερότητας που σχετίζονται με το αρωματικό τους σύστημα, ευνοούν τις αντιδράσεις ηλεκτροφιλικής υποκατάστασης σε αντιδράσεις προσθήκης.