苯的硝化與磺酸化 Nitration and Sulfonation

有機化學的基礎357

Los Tres Tenores -Nessun Dorma to choir- Roma

 

1.        苯的硝化反應Nitration。苯的硝化反應，使用硝酸製造而成的硝醯正離子nitronium ion：⁺NO2當活化反應的親電性試劑。

2.        硝酸加入硫酸反應，質子化製造出中間產物後，接著中間產物脫去一分子的水，製造出硝醯正離子：

3.        在芳香性分子的親電性取代反應的速率決定步驟，高反應度的硝醯正離子攻擊芳香性碳氫化合物，使親電性試劑與芳香環的碳鍵結成σ鍵。

4.        中間產物陽離子為的追求穩定而產生的電子共振，將碳－氫鍵上的電子轉移到帶正電的碳，造成質子脫去，並且在環上形成一個π鍵，恢復六碳環的芳香性，產生硝基苯nitrobanzene：

5.        苯的磺酸化反應Sulfonation。芳香性分子的親電性磺酸化反應，可用濃硫酸或溶解至少30%三氧化硫SO3的硫酸來啟動。

6.        三氧化硫與硫酸的混合物稱為發煙硫酸，它被稱為發煙硫酸的原因是，混合物裡的三氧化硫會逸散到空氣中，與空氣中的水蒸氣混合成硫酸小水滴。

7.        事實上，硫酸裡面有很多化合物都扮演親電性試劑的角色，包括三氧化硫SO3和質子化的三氧化硫。三氧化硫與苯反應產生兩性離子中間產物：

8.        中間產物的六碳環脫去一顆質子後，再度恢復芳香系統（成為苯環），同時，磺酸原子團與質子結合（質子化），製造出最終產物，苯磺酸benzensulfonic acid。

n   翻譯編寫 Marye Anne Fox, James K. Whitesell《Organic Chemistry》