Benutzer:Nescius/Halogenierung

Halogenierung von Aromaten(Kurzversion)

→ Hauptartikel: elektrophile aromatische Substitution

Eine Variante um Aromaten zu halogenieren ist über eine elektrophile aromatische Substitution. Hierbei greifen aktivierte Halogenide das aromatische System elektrophil an. Ein Beispiel hierfür ist die Bromierung von Benzol:

$\mathrm {C_{6}H_{6}\ +\ Br{-}Br\ {\xrightarrow {Katalysator}}\ C_{6}H_{5}Br\ +\ HBr}$

Bei der Reaktion von Br₂ mit Benzol entsteht, unter dem Einfluss eines Katalysators, Brombenzol und Bromwasserstoff.

Als Katalysator verwendet man eine Lewis-Säure wie z.B. FeBr₃. Die Reaktion mit Chlorid verläuft analog.

Halogenierung von Aromaten

→ Hauptartikel: elektrophile aromatische Substitution

Aliphatische aromatische Kohlenwasserstoffe wie z.B. Benzol sind sehr Reaktionsträge. Die Halogenierung ist eine Möglichkeit Halogenaromaten darzustellen. Die genannte Art von Aromaten sind aufgrund ihres elektronenreichen aromatischen Systems nicht zugänglich für Nucleophile Substitutionen. Es besteht jedoch die Möglichkeit einen Aromaten elektrophil zu substituieren. Diese so genannte elektrophile aromatische Substitution ist mit Halogeniden jedoch nicht ohne spezielle Reaktionsbedingungen möglich, da Halogenide keine besonders guten Elektrophile sind (Aufgrund der freien Elektronenpaare). Es wird ein Katalysator benötigt der die Halogenide aktiviert. Als Katalysator verwendet man daher eine Lewis-Säure, also einen Elektronenakzeptor. Dieser bildet vorübergehend mit den Halogeniden einen Lewis-Säure-Base-Komplex. Zieht somit Elektronen aus der Halogenverbindung ab und polarisiert sie auf diese weise. Beispiel:

$\mathrm {X{-}X+FeBr_{3}\longrightarrow [\ X{-}X^{\underline {\delta ^{+}}}FeBr_{3}\ \longleftrightarrow \ X^{+}{=}X{-}FeBr_{3}^{-}} \ ]$

Bildung des Lewis-Säure-Base-Komplexes. FeBr3 ist ein Beispiel für eine Lewis-Säure. ( X = Halogen)

In dieser Form kann das Halogen einen Aromaten elektrophil angreifen. Hier ein Beispiel wie eine solche Reaktion aussehen könnte:

$\mathrm {C_{6}H_{6}\ +\ X{-}X\ {\xrightarrow {Katalysator}}\ C_{6}H_{5}X\ +\ HX}$

Beispiel einer Halogenierung von Benzol (Summenformel: C6H6). (X = Chlor, Brom oder (Fluor))

Fluor ist hier nur als theoretische Möglichkeit aufgeführt. Die Reaktion von Fluor ist so stark exotherm, das die Reaktion explosionsartig stattfindet. Man kann sagen die Reaktionsenthalpie (ΔH) steigt mit der schwere des Halogens (Atommasse: I > Br > Cl > F). Folglich ist die Reaktion mit den Halogeniden von Iod nach Fluor zunehmend exotherm. Mit Iodid verläuft diese Reaktion endotherm, weshalb sie so nicht mit Iodid stattfindet. Es gibt dennoch Möglichkeiten aliphatische aromatische Kohlenwasserstoffe zu Iodieren. Eine Möglichkeit ist das Iodid zu oxidieren, also in das Iodonium-Ion (I⁺) zu überführen. Dies kann man mit einer oxidierenden Reagenz wie z.B. Silbernitrat (AgNO3) tun. Beispiel:

$\mathrm {I} _{2}\ +AgNO_{3}\ \longrightarrow \ I^{+}NO_{3}^{-}\ +\ AgI$

Erzeugung eines Iodonium-Ions aus Iodid mit Silbernitrat als oxidierende Reagenz.

Mit dem so erzeugten Iodonium-Ion ist die elektrophile Halogenierung möglich.

$\mathrm {C} _{6}H_{6}\ +\ I^{+}NO_{3}^{-}\ \longrightarrow \ C_{6}H_{5}I\ +\ HNO_{3}$

Iodierung von Benzol.

Es gibt noch viele weitere Möglichkeiten aromatische System beispielsweise über ihre Substituenten zu Halogenieren. Beispielhaft kann man sich hierfür folgende Namensreaktionen betrachten: Schiemann-Reaktion und Sandmeyer-Reaktion.