Reacció de Wolffenstein-Böters
La reacció de Wolffenstein-Böters és una reacció química orgànica en la qual el benzè reacciona amb una barreja d'àcid nítric aquós i nitrat de mercuri (II) per donar com a producte àcid pícric.[1][2][3]
D'acord amb una sèrie d'estudis, el nitrat de mercuri (II) primer converteix el benzè en nitrosobenzè, convertint-se així en una sal de diazoni i posteriorment a fenol. Aquest activa fortament al benzè, permetent així la posterior nitració exhaustiva de l'anell aromàtic. La presència del nitrit és fonamental per a la reacció. Diversos experiments demostren que quan s'utilitza urea (utilitzada com a trampa de nitrits) l'àcid pícric deixa de formar-se.[4][5]
Una reacció conceptualment relacionada és la reacció de Bohn-Schmidt (1889), la qual implica la hidroxilació d'una hidroxiantraquinona amb àcid sulfúric en presència de plom, mercuri o seleni per donar així una antraquinona polihidroxilada.[6]
Aquesta reacció rep el nom dels seus descobridors, els químics alemanys Richard Wolffenstein (1864-1929) i Oskar Böters (1848-1912).
Reacció general modifica
El benzè reacciona amb l'àcid nítric en presència de nitrat de mercuri (II). Si s'utilitza un 50% d'àcid nítric a 30 °C, es forma dinitrofenol, i amb un 60% d'àcid nítric es produeix trinitrofenol a 100 °C:[7][8]
Mecanisme de reacció modifica
El següent mecanisme de reacció prové del llibre Comprehensive Organic Name Reactions and Reagents i només existeix un mecanisme de reacció possible:[7]
El benzè forma un enllaç de valència secundària amb el nitrat de mercuri (II), en què els electrons π del sistema d'anells interactuen amb els ions de mercuri carregats positivament. L'aigua afegida s'afegeix al benzè (1) amb l'eliminació d'un protó. Al mateix temps, es forma un enllaç d'electrons σ des del benzè fins al mercuri amb l'alliberament d'un anió nitrat. En tornar-se a la deposició es torna a dipositar l'àcid nítric i apareix fenol (2).
Si (2) es fa reaccionar ara amb pentaòxid de dinitrogen, que primer s'ha d'obtenir a partir d'àcid nítric (en posició orto o para), la nitració té lloc amb l'eliminació de l'àcid nítric. Si es repeteix la nitració amb òxid nitrós, es forma el 2,4-dinitrofenol (3). Depenent de la concentració d'òxid nitrós i de la temperatura de reacció, reacciona més fins al 2,4,6-trinitrofenol (4).
Problema amb el mercuri modifica
Aquesta reacció utilitza mercuri, que és una de les substàncies més tòxiques. En aquesta reacció, el valor proposat és 0,42 mol per cada 100 g de benzè, és a dir, 84,24 g. El mercuri es recicla gairebé sense pèrdues.
Referències modifica
- ↑ Wolffenstein i Boeters, Chem. Abs., I, 489, 1861 (1908); 4, 369 (1910);
- ↑ Wolffenstein, Richard; Böters, Oskar «Über die katalytische Wirkung des Quecksilbers bei Nitrierungen» (en alemany). Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 46(1), 1913, pàg. 586–589. DOI: 10.1002/cber.19130460177.
- ↑ Wolffenstein, R; Paar, W «Über Nitrierung der Benzoesäure in Gegenwart von Quecksilber» (en alemany). Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 46(1), 1913, pàg. 589–599. DOI: 10.1002/cber.19130460178.
- ↑ Westheimer, F. H; Segel, Edward; Schramm, Richard «The Mechanism of the Oxynitration of Benzene» (en anglès). J. Am. Chem. Soc., 69(4), 1947. DOI: 10.1021/ja01196a011.
- ↑ Carmack, Marvin; Baizer, Manuel M; Handrick, G. Richard; Kissinger, L. W; Specht, Edward H «The Oxynitration of Benzene. I. Studies Relating to the Reaction Mechanisms» (en anglès). J. Am. Chem. Soc., 69(4), 1947, pàg. 785-790. DOI: 10.1021/ja01196a012.
- ↑ «The Bohn-Schmidt reaction @ Institute of Chemistry, Skopje, Macedonia» (en anglès). Arxivat de l'original el 2007-05-07. [Consulta: 8 juliol 2020].
- ↑ 7,0 7,1 Wang, Z. Comprehensive Organic Name Reactions and Reagents (en anglès). Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, 2009. ISBN 978-0-471-70450-8.
- ↑ Windholz, M. The Merck Index, Ninth Edition (en anglès). Merck & Co., 1976. ISBN 978-0-911910-26-1.