Jelaskan Klorinasi dari Elektrofil

C6H6 + Cl2 (FeCl3) → C6H6Cl + HCl

C6H6 + Br2 (FeBr2) → C6H6Br + HBr

C6H6 + HNO3 (H2SO4)→ C6H6NO2 + H2O

C6H6 + H2SO4 → C6H6SO3H + H2O

Elektrofilik berarti satu elektron (spesi yang bermuatan positif atau mempunyai orbital kosong) dengan notasi umum E+. Cincin benzena kaya elektron sehingga sangat reaktif terhadap elektrofil (mengalami reaksi subtitusi elektrofilik) dengan mekanisme sebagai berikut:

Tahap 1: Pembentukan elektrofil E+ (cepat)

Tahap 2: Serangan E+ terhadap cincin benzene (lambat sebagai langkah penentu laju reaksi/RDS)

Pengambilan H+ dari cincin benzene oleh suatu elektrofil (cepat)

Dari mekanisme diatas kita dapat mengambil contoh Klorinasi. Reaksi benzena dengan klorin berjalan sangat lambat tanpa katalis, tetapi menjadi sangat cepat bila ada katalis. Apa yang dilakukan oleh katalis? Ia bertindak sebagai asam lewis dan mengonversi klorin menjadi elektrofili kuat dengan membentuk suatu kompleks dan mempolarisasikan ikatan C—C.

Alasan mengapa diperlukan elektrofili kuat akan menjadi jelas sebentar lagi. Elektrofili mengikat salah satu atom karbon pada cincin benzena, menggunakan dua elektron pi dari awan pi untuk membentuk ikatan sigma dengan atom karbon cincin. Atom karbon ini menjadi terhibridisasi sp3. Cincin benzene bertindak sebagai donor elektron pi, atau nukleofili,terhadap reagen elektrofilik. Karbokation yang dihasilkan ialah i'on benzenonium', dengan muatan positif terdelokalisasi oleh resonansi pada atom karbon orto dan para terhadap atom karbon yang dilekati oleh atom klorin; artinya orto dan para terhadap atom karbon sp3'''. Ion benzenonium mirip seperti karbokation alilik, tetapi muatan positifnya terdelokalisasi pada tiga atom karbon, bukan hany dua. Meskipun distabilkan oleh resonansi dibandingkan dengan karbokation lain, energi resonansinya jauh lebih rendah daripada cincin benzene awalnya.

Sunstitusi diselesaikan dengan melepaskan satu proton dari atom karbon sp3, yaitu atom yang sama yang telah dilekati oleh elektrofilik.

Alasan mengapa elektrofili harus kuat, dan mengapa yang terjadi ialah substitusi dan bukan adisi, sekarang menjadi jelas. Pada langkah 1, energi stabilisasi (energi resonansi) dari cincin aromatik telah hilang, karena perusakan sistem pi aromatik. Perusakan ini, yang disebabkan oleh adisi elektrofili pada salah satu karbon cincin, memerlukan energi dan elektrofili kuat. Pada langkah 2, energi resonansi aromatik tercapai kembali dengan melepaskan satu proton. Hal ini tidak akan terjadi karbokation intermedietnya mengadisi nukleofili.

Diagram Energi Reaksi Substitusi Elektrofilik