Sustitución de Bencenos Sustituidos

Cuando queramos hacer una reacción de SEAr sobre un compuesto aromático sustituido deberemos preguntarnos al menos dos cosas:

¿La presencia del sustituyente va a facilitar o dificultar la reacción?
¿El sustituyente va a condicionar la posición del grupo entrante?

Vídeo de YouTube: la SEAr en bencenos sustituidos

Consideremos la nitración de un benceno monosustituido:

Nitración de un benceno monosustituido con HNO₃ y H₂SO₄: se pueden obtener los isómeros orto, meta y para

La siguiente Tabla indica la velocidad de reacción relativa (k_rel) al benceno (R = H) y la proporción de los regioisómeros orto, meta y para que se obtienen en la reacción de nitración de varios bencenos monosustituidos. ¿Qué conclusiones puedes obtener? La intensidad del color rojizo de los anillos es una indicación cualitativa de su densidad electrónica. Pulsa en cada figura para obtener una explicación.

Cabecera de la tabla: velocidad relativa (krel) y porcentajes de los isómeros orto, meta y para

Benceno y su mapa de potencial electrostático: krel = 1 (referencia)

Fenol y su mapa de potencial electrostático: krel = 1000; orto 40 %, meta 1 %, para 59 %

Nitrobenceno y su mapa de potencial electrostático: krel = 6·10⁻⁸; orto 5 %, meta 93 %, para 2 %

Clorobenceno y su mapa de potencial electrostático: krel = 0,03; orto 30 %, meta 0 %, para 70 %

Ácido benzoico y su mapa de potencial electrostático: krel = 0,04; orto 20 %, meta 80 %, para 0 %

Tolueno y su mapa de potencial electrostático: krel = 25; orto 58 %, meta 4 %, para 38 %

Cloruro de bencilo y su mapa de potencial electrostático: krel = 0,71; orto 32 %, meta 16 %, para 53 %

Trifluorometilbenceno y su mapa de potencial electrostático: krel = 3·10⁻⁵; orto 6 %, meta 91 %, para 3 %

Bromobenceno y su mapa de potencial electrostático: krel = 0,09; orto 40 %, meta 0 %, para 60 %

Trimetilamoniobenceno y su mapa de potencial electrostático: krel = 1·10⁻⁸; orto 0 %, meta 89 %, para 11 %

Se pueden distinguir dos tipos de grupos en cuanto a la velocidad de reacción relativa al benceno:

Los que la disminuyen: son grupos electronegativos que retiran densidad electrónica del anillo de benceno y hacen que el ataque del electrófilo se dificulte (NO₂, CO₂H, CF₃, NMe₃⁺, Cl, Br, CH₂Cl).
Los que la aumentan: estos grupos ceden densidad electrónica al anillo de benceno y facilitan el ataque electrófilo (OH, CH₃).

Se pueden distinguir dos tipos de grupos respecto de la orientación que inducen:

Grupos orientadores meta: son, además, grupos en general fuertemente desactivantes (NO₂, CO₂H, CF₃, NMe₃⁺).
Grupos orientadores orto-para: pueden ser activantes (OH, CH₃) o desactivantes (CH₂Cl, Cl, Br).

Sustitución de Bencenos Sustituidos

Efectos directores

Efectos Directores

Grupos Directores orto-para

Grupos Directores meta

La Tercera SEAr