18.7 : Substitution aromatique électrophile : nitration du benzène

La nitration du benzène est un exemple de réaction de substitution aromatique électrophile. Il s’agit de la formation d’un électrophile très puissant, l’ion nitronium, de forme linéaire. La réaction se produit par l’interaction de deux acides forts, l’acide sulfurique et l’acide nitrique.

L'acide sulfurique est plus fort et protonne l'acide nitrique sur le groupe hydroxyle, suivi d'une perte de molécule d'eau, générant l'ion nitronium.

L'ion nitronium agit comme un électrophile qui réagit avec le benzène pour former un ion arénium stabilisé par résonance. L’ion arénium perd alors son proton au profit d’une base de Lewis formant du nitrobenzène.

Le groupe nitro résultant peut être réduit en un groupe amino primaire. La réduction est obtenue soit par hydrogénation avec un catalyseur de métal de transition tel que le nickel, le palladium ou le platine dans des conditions douces, soit par traitement avec des métaux dans un acide aqueux. Le fer, le zinc et l’étain dans du HCl dilué sont des agents réducteurs largement utilisés. Cependant, l'ion ammonium est obtenu sous forme de sel dans des conditions acides, qui est ensuite traité avec une base telle que l'hydroxyde de sodium pour libérer l'amine libre.