Электронное строение нитробензола

O O^δ–

N^δ+ NO₂ – группа является одним из наиболее сильных

электроноакцепторных заместителей, которая вызывает

_{δ+ δ+} смещение π –электронов ароматического ядра, понижая

его электронную плотность в наибольшей степени в

^{δ – δ –} о- и п- положениях. Поэтому электрофильные частицы

^{δ +} SO₃H⁺, NO₂⁺, Br⁺ идут в м -положение.

– I, – M (π - π)

 

Например, сульфирование нитробензола приводит к получению м- нитробензойной кислоты – эта реакция идет по механизму S_E2 и идет с трудом.

В свою очередь, реакции, идущие по механизму S_N, идут легко, и нуклеофильные частицы занимают о- и п- положения.

Например, реакция гидроксилированиянитробензола приводит к получению смеси изомеров о- и п- нитрооксибензолов или о- и п- нитрофенолов:

 

NO₂ NO₂

S_E2

+ SO₃H⁺ + H⁺

трудно

SO₃H

нитробензол м-нитросульфокислота

 

NO₂ NO₂ NO₂

S_N ОН

2 + 2 ОН^– + + 2 Н^–

легко

ОН

нитробензол о-нитрофенол п-нитрофенол

Гомологи бензола нитруются легче, чем бензол.

Толуол может нитроваться в ядро тремя нитрогруппами:

 

СН₃ СН₃

СН₃ 62% ¹ NO₂ HNO₃ O₂N ¹ NO₂

² – H₂O ^{6 2}

2 2 HNO_{3 5 3} CH₃

₄ O₂N ¹ NO₂

– 2 H₂O о-нитротолуол ^{6 2}

(2-нитротолуол) 2,6-динитротолуол _{5 3}

+HNO₃ HNO_{3 4}

(–H₂O) –H₂O

33% СН₃ СН₃ NO₂

^{1 1} NO₂ 2,4,6-тринитротолуол

HNO₃ ²

– H₂O

^{4 4}

NO₂ NO₂

4-нитротолуол 2,4-динитротолуол

При нитровании гомологов бензола, содержащих два заместителя, сказывается стерический эффект. Нитрогруппа становится у меньшего заместителя.

Например, при нитровании 1-метил-4-этилбензола нитрогруппа встает в о -положение по отношению к метильной группе, у которой наблюдается меньше пространственных препятствий для сравнительно большой нитрогруппы, по сравнению с о- положением нитрогруппы у этильного радикала, который больше по объему, чем метильная группа:

СH₃ СH₃

S_E2 NO₂

+ NO₂⁺ + Н⁺

 

CH₂ – CH₃ CH₂ – CH₃

1-метил-4-этилбензол 1-метил-2-нитро-4-этилбензол