Die elektrophile Zweit-Substitution

Es werden folgende Versuche durchgeführt (im Abzug und mit Schutzbrille!):

LV1: In einem Rggl. werden ca. 5 ml Toluol* mit 3 Tr. Brom* versetzt. Danach gibt man einen Spatellöffel Eisenpulver hinzu und schüttelt um. An die Rggl.-Öffnung hält man ein angefeuchtetes Indikatorpapier.

Beobachtung: __________________________________________________________________________

LV2: Der obige Versuch wird ohne Eisenpulver, dagegen mit Bestrahlung durch den OHP oder eine licht
starke Lampe durchgeführt. Auch hier hält man an die Rggl.-Öffnung ein befeuchtetes Stück Indikatorpa
pier.

Beobachtung: __________________________________________________________________________

Auswertung: Wie Benzol reagiert auch Toluol mit Brom in Gegenwart von ______________________ als _______________ in einer _______________ ____________________ , jedoch deutlich ____________ .

Offensichtlich übt die Methylgruppe einen die Reaktion ____________________ Effekt aus: ____ - Effekt.

Durch diesen Effekt wird die Elektronendichte im Benzol-Ring ______________ . Von den drei möglichen isomeren Monobromderivaten werden nur ortho- und para-Bromtoluol in nennenswerten Mengen gebildet.

Erklärung der Isomerenverteilung:

1.Formuliere die mesomeren Grenzstrukturen der ortho-, meta- und para-Interdukte (Carbenium-Ion bzw. -Kom
plexe).

2. Bei welcher Substitution entstehen mesomere Grenz
strukturen mit Carbenium-Ionen, in denen die elektrisch positive Ladung an dem C-Atom sitzt, an dem auch die Methyl-Gruppe gebunden ist?

3. Bei welchen Grenzstrukturen gibt es mehr Kompensa
tion der positiven Ladung und bei welchen weniger?

4. Was ergibt sich - energetisch gesehen - aus der größeren bzw. kleineren Kompensation der positiven Ladung?

5. Fasse die Beantwortung der Punkte 1-4 in einer schlüssigen Aussage zusammen.

Erklärung von LV2:

Toluol ist auch ein Derivat von ________________ . Unter dem Einfluß von ______________ läuft wie bei den Alkanen eine ______________________ Substitution ab, bei der ein H-Atom der Methyl gruppe durch ein Brom-Atom ersetzt wird. Das als Interdukt entstehende Benzyl-Radikal ist meso meriestabilisiert und begünstigt dadurch die Sub stitution. Stufenweise können nach und nach alle drei H-Atome durch Benzol ersetzt werden.

Arbeitsaufträge

1.	Formuliere die Strukturformeln aller drei Benzylbromide und benenne sie.

2.	Welche Reaktionsbedingungen steuern die Substitution am Kern und welche die Substitution in der Seitenkette? Fasse in einer Regel zusammen!

3.	Entwickle ein Syntheseschema für die Herstellung von Benzylalkohol und Benzaldehyd aus Toluol!

V03/10. Februar 2005