Síntesis De Nitrobenceno Y Reducción A Anilina

Síntesis de nitrobenceno y reducción a anilina
Nitración del benceno
La substitución del hidrogeno en un hidrocarburo aromático por un grupo nitro -NO2, se llama nitración. La reacción se puede efectuar con ácido nítrico concentrado o fumante y un agente deshidratante (generalmente ácido sulfúrico). La nitración es una reacción exotérmica, por lo que hay que efectuarla lentamente, ymanteniendo dentro de los límites estrechos la temperatura, de lo contrario se perdería el control de la reacción y se volvería explosiva. La acción del ácido nítrico no es modificada ni por la luz ni por los catalizadores. Los sustituyentes de primera clase CH3O-, HO-,CH3- favorecen la nitración, y los de segunda clase CO2H, CHO la dificultan.
Reacción

Pág. 109, experimento 30, Experimentos dequímica orgánica, Xorge A. Domínguez, editorial limusa, 1984, ISBN 968-18-0092-3
Propiedades químicas del benceno y sus homólogos
Las reacciones de sustitución electrofílica en la serie aromática. Aunque tiene una evidente composición no saturada C6H6 (la carencia de ocho átomos de hidrogeno en comparación con el hexano), el benceno revela un carácter saturado. Esto se manifiesta en la inclinaciónhacia las reacciones de sustitución y la estabilidad hacia la acción de los oxidantes. Por el contrario, las reacciones de adición se dificultan y para su realización se necesitan condiciones especiales.
El mecanismo de las reacciones de sustitución electrofílica en la seria aromática, tiene rasgos comunes con la adición electrofílica en los alquenos. Este es también un proceso iónico de 2 fases.El núcleo aromático que posee electrones π móviles, es un objeto favorable para los ataques de los agentes electrofílicos.
Al proceso de sustitución lo precede la descomposición de las moléculas del reactivo XY, formándose una partícula electrofílica X+ y un anión Y-:
XY ↔ X++ Y-
La partícula electrofílica interacciona con la nube electrónica del núcleo aromático. Esta es atraída por la carganegativa de todo el sexteto aromático. Esta es atraída por la carga negativa de electrones, pero por el momento no está unida por un verdadero enlace químico, si no que forma un complejo π:

Complejo π
Posteriormente 2 electrones de los 6 electrones π del ciclo, se localizan en un átomo de carbón y participan en la formación de un nuevo enlace σ covalente con el sustituyente queinterviene, y los cuatro electrones restantes se distribuyen entre 5 átomos de carbono del ciclo. Se forma un ion carbonio intermedio, en el cual esta alterada la aromaticidad y que recibe el nombre de complejo σ:

Complejo σ
En la formación del ion carbonio, uno de los seis átomos de carbono pasa de la hibridación sp2 en el estado de hibridación sp3. Su configuración se hace tetraédrica.
Laalteración del estado aromático no es ventajosa, ya que el núcleo aromático posee, una especial estabilidad. Por lo tanto, ocurre una rápida perdida del protón y la aromaticidad se reduce:

El protón desprendido forma con el anión Y- producto lateral de la reacción:
H++ Y- →HY
La diferencia fundamental entre la sustitución electrofílica en la serie aromática y la adición electrofílica en laserie de los alquenos radica en el rápido desprendimiento del protón. La aromatización se restituye con mayor facilidad que se realiza la reacción entre el catión intermedio y el anión Y- del reactivo. En el caso de los alquenos, el catión intermedio que se forma produce con la partícula nucleofílica del reactivo (con el anión) un producto estable de adición.
Lo que las reacciones de sustituciónen el benceno transcurren con preferencia, se condiciona por lo que éstas no exigen gran consumo de energía. Adicionarse sólo pueden los reactivos ricos en energía los átomos de cloro libres, que surgen por la vía fotoquímica de las moléculas de cloro, sometidas a la iluminación; los átomos de hidrogeno, activados por un catalizador; el ozono rico en energía.
Las reacciones de sustitución...