Sulfonierung (SEAr): Übungen und Mechanismus
SO₃ in rauchender Schwefelsäure ist das Elektrophil, es entsteht eine Sulfonsäure (–SO₃H). Die Stellung bestimmt der vorhandene Substituent wie bei jeder SEAr. Die Reaktion ist umkehrbar.
Beispiel
SO₃ (bzw. HSO₃⁺) ist das Elektrophil. Es greift den Aromaten an, nach Rearomatisierung entsteht die Sulfonsäure. Die Sulfonierung ist umkehrbar: Mit verdünnter Säure und Wärme lässt sich die SO₃H-Gruppe wieder abspalten (Schutzgruppe).
Mechanismus Schritt für Schritt
- 1
Bildung des Elektrophils: In rauchender Schwefelsäure liegt SO₃ vor (bzw. protoniertes HSO₃⁺), ein starkes Elektrophil am Schwefel.
- 2
Die π-Elektronen des Rings greifen das Elektrophil an. Es entsteht ein Carbokation (σ-Komplex, Arenium-Ion), dessen Ladung über drei C-Atome verteilt ist; die Aromatizität ist kurz aufgehoben.
- 3
Eine Base holt das H vom angegriffenen C-Atom. Der Ring wird wieder aromatisch, das Elektrophil hat ein H ersetzt.
Übungsaufgaben
Welches Produkt entsteht, welches Reagenz braucht es? Nach jeder Antwort siehst du die Erklärung.
Welches Hauptprodukt entsteht?
Typische Fehler
- Ein ortho/para-dirigierender Substituent (Alkyl, OH, OR, Halogen, NHCOR) schickt das Elektrophil nach ortho oder para, nicht nach meta. Bei SO₃H dominiert wegen der Größe para.
- Elektronenziehende Gruppen (NO₂, C=O, CN, SO₃H) dirigieren nach meta. Die para-Position ist hier besonders elektronenarm.
Oft verwechselt mit: Nitrierung (SEAr)
Häufige Fragen
Wohin geht der neue Substituent?
Elektronenschiebende Gruppen (Alkyl, OH, OR, NH₂, NHCOR) und Halogene dirigieren nach ortho/para; elektronenziehende Gruppen (NO₂, C=O, CN, SO₃H) nach meta. Grund ist, welche σ-Komplexe besonders gut stabilisiert sind.
Was bedeutet „umkehrbar“ hier?
Mit verdünnter Säure und Wärme geht die SO₃H-Gruppe wieder ab. Man nutzt sie deshalb als Schutzgruppe, um eine Position vorübergehend zu blockieren.