18.8 : Elektrophile aromatische Substitution: Sulfonierung von Benzol

Die Sulfonierung von Benzol ist eine Reaktion, bei der Benzol bei Raumtemperatur mit rauchender Schwefelsäure behandelt wird, um Benzolsulfonsäure herzustellen. Rauchende Schwefelsäure ist eine Mischung aus Schwefeltrioxid und konzentrierter Schwefelsäure.

Das aktive Elektrophil ist je nach Reaktionsbedingungen entweder neutrales Schwefeltrioxid oder protoniertes Schwefeltrioxidion. Bei einem der Mechanismen fungiert neutrales Schwefeltrioxid als Elektrophil, das mit der π-Elektronenwolke des nukleophilen Benzols reagiert und ein resonanzstabilisiertes Zwischenprodukt bildet. Darüber hinaus stellt der Verlust eines Protons aus dem Zwischenprodukt dessen Aromatizität wieder her. Schließlich führt der Protonentransfer vom Lösungsmittel zur Bildung von Benzolsulfonsäure.

Der andere Mechanismus beinhaltet protoniertes Schwefeltrioxidion als Elektrophil, das bei der Aktivierung von Schwefeltrioxid durch Protonenübertragung aus Schwefelsäure erzeugt wird.

Als Elektrophil greift das protonierte Ion die π-Elektronenwolke von Benzol an und bildet ein Areniumion.

Schließlich stellt die Deprotonierung des Areniumions die Aromatizität wieder her, wodurch die Benzolsulfonsäure als Endprodukt entsteht und der Säurekatalysator regeneriert wird.

Verdünnte Schwefelsäure und Wasserdampf können die Sulfonierungsreaktion umkehren.

Die aromatische Sulfonierung wird häufig bei der Synthese von Waschmitteln, Farbsubstanzenn und Sulfadrogen eingesetzt.