ベンゼンのニトロ化の配向性について

質問

大学でブロモベンゼンをニトロ化する実験を行いました。
実験結果で、配向性の比率がオルト位73％、パラ位27％となったのですが、文献値ではパラ位の方が多く生成すると示してありました。そうなった原因を化学的に考察したいのですが、どうしたらよいでしょうか。

回答No.2

NiPdPt

文献の方法と実験条件において大差がなく、かつ文献の結果が正しいのであれば、あなたの結果を説明するのは不可能に近いと思います。ただし、前にも書きましたように、オルト：パラ＝２：１までは許容だと思います。反応条件が厳しくなれば、配向性は表れにくく、統計的な割合、すなわち、２：１に近づくからです。
仮に、パラの取りこぼしがあって、実はオルトが67%以下であったというのであれば、その結果自体にさほどの問題はありません。つまり、パラとオルトの反応速度が同じであればオルトが67%得られるはずだからです。パラが一カ所であるのに対して、オルトは２カ所ありますからね。なので、誤差を認めるのであればそういった議論に持ち込んだ方が説得力があると思います。

お礼

なるほど～
参考になりました。
反応速度については考えたことなかったです。

また新しい考察が書けそうです。
ありがとうございます！！

回答No.1

NiPdPt

まずは自分のデータの信頼性を検討すべきです。次に文献データの信頼性を検討して下さい。
反応が完全にランダムに進むのであれば、オルトが３分の２になるはずです。
しかしながら、あなたのデータはその３分の２を超えています。
普通に考えれば立体障害の影響でパラの方が多く生成すると予想されます。また、ニトロ化は非可逆反応ですので、熱力学支配とか速度論支配では説明できません。なので、あなたのデータでは説明のしようがありません。
仮にあなたのデータが66％と34％というのであれば、反応条件が厳しすぎてニトロ化がランダムに進んだという解釈も成り立ちます。だから、データの信頼性を議論しているわけです。実験操作において、単離収率に基づいた議論は、それが低い場合や、それぞれの純度に問題がある場合には全く無力です。
文献を信頼するのであれば、実験書と全く違う方法を使わない限りは、あなたの結果のような比率になることはあり得ませんので説明もできません。

補足

回答ありがとうございます。
自分の説明不足ですみません。
実験データは間違いないと思います。カラムクロマトグラフィーで分離する際に、操作ミスでパラが無駄に流出してしまったことが誤差の原因かと…
これとは別に、この誤差について何か化学的に考察したいのですが（例えば、パラよりオルトが出来やすくなるには、どのような条件が必要か）。
反応過程での安定性などから考えてみたのですが、オルトとパラの生成比率について納得いく考察がどうしてもできません。