Version 0.8 (2011) - lern-soft-projekt

C6H6 + 7½ O2 6 CO2 + 3 H2O ;RH = - kJ / mol
Bei der Struktur-Vorstellung sind wir schon darauf eingegangen, dass Benzen keine Additions-Reaktionen
zeigt. Dafür sind aber Substitutionen möglich. Der Ablauf ähnelt der elektrophilen
Addition bei den Alkenen.
Durch geeignete Katalysatoren (z.B. FeBr3) kommt es zur hetrerolytischen Spaltung z.B.
von Brom.
Br2 + FeBr3 Br + -
+ FeBr4
Das elektrophile Br + -Ion (Brom??-Ion) dockt sofort an einem C-Atom des Benzen's an. Die
positive ladung stabilisiert sich am benachbarten C-Atom (Arenium-Ion) und führt zeitweise
zu einem Verlust der Aromatizität (nur noch 4 freie -Elektronen im Ring).
Das überschüssige Wasserstoff-Atom gibt ein Elektron an das benachbarte positiv geladene
C-Atom und dessen Wasserstoff ab und wandert als Proton ab.
Dadurch regeneriert sich der aromatische Zustand am Brom-Benzen. Das Proton reagiert
-
mit dem FeBr4 -Ion unter Bildung von Bromwasserstoff und FeBr3. Dies steht nun wieder für
weitere katalytische Vorgänge zur Verfügung.
Ganz ähnlich läuft die Nitrierung von Benzen. Neben Benzen wird Nitriersäure (c HNO3 + c
+
H2SO4) verwendet. In der Nitriersäure bildet sich das Nitronium-Ion (NO2 , Nitryl-Kation), das
der eigentliche elektrophile Reaktionspartner für das Benzen ist.
Eine weitere Substitution ist mit rauchender Schwefelsäure möglich. Dies führt zu Benzensulfonsäure.
Bei der sogenannten Alkylierung mit Alkenen arbeitet man ebenfalls mit Säuren, aber nur als
Katalysator. Die Alkene bilden unter sauren Bedingungen Carbo-Kationen, die dann mit
Benzen eine elektrophile Substitution eingehen.
Neben der Substitution sind aber auch radikalische Additionen an Benzen möglich. Von biologischer
Bedeutung ist die Herstellung von Lindan® - einem Insektizid. In einem Überschuß
an Chlor wird das Reaktionsgemisch UV-Strahlung ausgesetzt. Nur mit deren Energie ist
eine Überwindung des Energie-Vorteils des aromatischen Zustands möglich. Chlor wird in
Radikale gespalten, die dann mit Benzen reagieren.
UV-Licht
Cl2 2 Cl
Da die radikalische Anlagerung immer ein -Elektron bindet, wird das andere (aus der mesomeren
Doppel-Bindung) zu einem Radikal am benachbarten C-Atom. Hier kann dann das nächste
Chlor-Radikal ankoppeln.
BK_SekII_orgChem_BioEL.doc - 99 - (c,p) 2009-2011 lsp: dre