18.8 : Elektrofilowe podstawienie aromatyczne: sulfonowanie benzenu

Sulfonowanie benzenu to reakcja, podczas której benzen traktuje się dymiącym kwasem siarkowym w temperaturze pokojowej, w wyniku czego powstaje kwas benzenosulfonowy. Dymiący kwas siarkowy jest mieszaniną trójtlenku siarki i stężonego kwasu siarkowego.

Aktywnym elektrofilem jest obojętny trójtlenek siarki lub protonowany jon trójtlenku siarki, w zależności od warunków reakcji. Jeden z mechanizmów polega na tym, że obojętny trójtlenek siarki działa jako elektrofil, który reaguje z chmurą elektronów π nukleofilowego benzenu, tworząc stabilizowany rezonansowo związek pośredni. Ponadto utrata protonu ze związku pośredniego przywraca jego aromatyczność. Wreszcie przeniesienie protonu z rozpuszczalnika prowadzi do powstania kwasu benzenosulfonowego.

Drugi mechanizm obejmuje protonowany jon trójtlenku siarki jako elektrofil, powstający w wyniku aktywacji trójtlenku siarki w wyniku przeniesienia protonu z kwasu siarkowego.

Jako elektrofil, protonowany jon atakuje chmurę elektronów π benzenu, tworząc jon arenu.

Wreszcie deprotonowanie jonu arenu przywraca aromatyczność, dostarczając kwas benzenosulfonowy jako produkt końcowy i regenerując katalizator kwasowy.

Rozcieńczony kwas siarkowy i para mogą odwrócić reakcję sulfonowania.

Sulfonowanie aromatyczne jest szeroko stosowane w syntezie detergentów, barwników i leków sulfonamidowych.