190 Organische Produkte Toluol (Toluen, Methylbenzol) ist der einfachste Vertreter der Alkylbenzole. Toluol findet sich in kleinen Mengen im Erdöl und wird hauptsächlich aus diesem gewonnen. Wegen seiner hohen Octanzahl wird es wie Benzol und die Xylole dem Benzin zugesetzt. Zudem dient Toluol als Lösemittel und als Edukt bei der Synthese von Farbund Sprengstoffen. Toluol reagiert wie Benzol In Gegenwart von Eisen(III)-bromid als Katalysator reagiert Toluol wie Benzol in einer elektrophilen Substitution, aber viel schneller. Die Methyl-Gruppe übt einen +I-Effekt auf den Benzolkern aus, sodass sich die Elektronendichte im Ring erhöht. Dadurch wird ein elektrophiler Angriff begünstigt und ein Wasserstoff-Atom am Ring („Kern“) durch ein Brom-Atom ersetzt. Dabei enstehen fast ausschließlich orthound paraBromtoluol. Eine Erklärung dafür ist, dass bevorzugt die stabileren orthound para-Interdukte gebildet werden (B1), bei denen tertiäre Carbenium-Ionen als mesomere Grenzstrukturen auftreten. Toluol – Substitution am Kern oder in der Seitenkette ER W EIT ER UN G· VE RT IEF UN G· AN W EN DU NG ortho-Bromtoluol (40 %) CH3 Br CH3 Br CH3 Br CH3 + Br2 +HBr meta-Bromtoluol (<1%) +HBr +HBr para-Bromtoluol (60 %) (FeBr3) Toluol reagiert wie Methan Toluol kann auch als Derivat des Methans angesehen werden. Wie bei Alkanen läuft unter dem Einfluss von Licht eine radikalische Substitution ab, bei der ein Wasserstoff-Atom der Methyl-Gruppe substituiert wird: Licht C + Br2 HH H C + HBr H H Br Benzylbromid (a -Bromtoluol) Das als Interdukt entstehende Benzyl-Radikal ist mesomeriestabilisiert und begünstigt die Substitution. Stufenweise können alle drei Wasserstoff-Atome der Methyl-Gruppe ersetzt werden. Die KKKund die SSS-Regel Wie Toluol reagieren auch andere Alkylbenzole je nach Reaktionsbedingungen als Aromaten oder als Alkane. Kälte-Katalysator-Kernsubstitution: Bei niedriger Temperatur und mit einem Katalysator er folgt bevorzugt eine elektrophile Substitution am aromatischen Kern. Siedehitze-Sonne-Seitenkettensubstitution: Bei erhöhter Temperatur und Bestrahlung mit Licht ist dagegen eine radikalische Substitution in der Seitenkette favorisiert. ortho CH3 Br H + CH3 Br H + CH3 Br H + meta CH3 Br H + CH3 Br H + CH3 Br H + para CH3 Br H + CH3 Br H + CH3 Br H + B1 Mesomere Grenzstrukturen der Interdukte bei der elektrophilen Substitution an Toluol. Die Methyl-Gruppe mit ihrem +I-Effekt kann die positive Ladung im Interdukt teilweise kompensieren. Dies führt zu einer Stabilisierung der orthound para-Interdukte. 3377_01_01_2012_Kap3_124_211 23.09.14 06:29 Seite 190 Nu r z u Pr üf zw ec ke n Ei ge nt um d es C .C . B u hn r V er la gs