前回はベンゼンＣ6Ｈ6からクロロベンゼンＣ6Ｈ5Ｃｌが生成する仕組みを紹介致しました。今回はベンゼンＣ6Ｈ6からニトロベンゼンＣ6Ｈ5ＮＯ2が生成する仕組みを紹介したいと思います。
ニトロ化としてニトロベンゼンＣ6Ｈ5ＮＯ2が生成する仕組みは、ハロゲン化としてクロロベンゼンＣ6Ｈ5Ｃｌが生成する仕組みと非常に似ていますので、スムーズに理解出来るはずです。
それでは最初にニトロベンゼンＣ6Ｈ5ＮＯ2が生成するまでに必要な知識をちょこっとだけインプットする事から始めて行きましょう。
１．硝酸ＨＮＯ3内の結合はどうなってる？
ここで注目すべき所が３つのＮ−Ｏ間内での配位結合と二重結合です。単純に考えると、両方共二重結合で良さそうです。ですが、本来窒素原子Ｎ内に１対の非共有電子対（ローンペア）と、３個の不対電子を電子として所有している事から、結合の仕方は別々に考えます。
つまり、窒素原子Ｎの非共有電子対を酸素原子Ｏの空軌道に配位結合として、２個の不対電子を二重結合に、残った不対電子１個をσ（シグマ）結合として結合に使われている事になります。微妙な結合名ですが、特に非共有電子対を意識して考えて頂きますと、結合の区別が理解しやすいのではないでしょうか。
また硝酸ＨＮＯ3は水中で強酸として存在していますが、これは硝酸内の２つの酸素原子Ｏが窒素原子Ｎを電気陰性度の差によって引き付ける為に、窒素原子Ｎが正電荷（＋）に偏る事と、Ｎがσ結合を形成している酸素原子Ｏを通常より引き寄せている事が起因していると思われます。
結果、最終的には酸素原子Ｏとσ結合を形成している水素原子Ｈの電子がむき出し状態となり、よりＯ側に引き付けられる為に水素原子Ｈが正電荷（＋）に帯電します。すると、周りの水分子Ｈ2Ｏ内の酸素原子Ｏの非共有電子対によって、硝酸ＨＮＯ3内の水素原子Ｈを水素イオンＨ^+として引き付け配位結合し、オキソニウムイオンＨ3Ｏ^+が生成する事により酸性を示すと考えられます！
さて硝酸内の結合と特性を踏まえて、いよいよここから段階的に強酸を示す硝酸ＨＮＯ3が何故ニトロベンゼンＣ6Ｈ5ＮＯ2として生まれ変われるのかを定番であります、皆さんに各々自分なりのイメージをして頂き、一緒に考えて行く事に致しましょう！
２．濃硫酸Ｈ2ＳＯ4を不可欠な触媒として、求電子剤・ニトロニウムイオンＮＯ2^+が生成される!
濃硝酸と濃硫酸の反応は濃硫酸の方がより強酸として優位に立つ為に、濃硫酸の放出した水素イオンＨ^+１個を濃硝酸が受け取る事になり、❝濃硝酸は一旦Ｈ2ＮＯ3^+として存在❞します！
【※ まず硝酸より強酸性の強い硫酸が放つ水素イオンＨ＾+を硝酸ＨＮＯ3内の酸素原子Ｏの非共有電子対に配位結合させる反応から始動します！】
次に、Ｈ2ＮＯ3^+（Ｈ2Ｏ−ＮＯ2^+）内の水Ｈ2Ｏが最も安定した物質として優位に立つ為、Ｈ2Ｏ内の酸素原子Ｏが、酸素原子Ｏと窒素原子Ｎ間での電子を共有電子対ごと引き寄せ奪い（※ Ｎの所有する電子１個が完全にＯの電子となる！）、この構造から水Ｈ2Ｏが脱水（※ 水Ｈ2Ｏとして脱離する事！）分離されます！
また同時にニトロニウムイオンＮＯ2^+も分裂し生成されると、ＮＯ2^+内の正電荷（＋）に帯電している窒素Ｎが上部の酸素原子Ｏの電子を１個引き寄せます。すると、ニトロニウムイオンＮＯ2^+の内部で電子が１π電子として移動し、酸素原子Ｏとの間で二重結合であるπ（パイ）結合を形成し、完全なニトロニウムイオンＮＯ2^+となります！
さて、触媒である濃硫酸Ｈ2ＳＯ4の水素イオンＨ^+と濃硝酸ＨＮＯ3が反応し合う事で、ベンゼンＣ6Ｈ6のニトロ化に必要な求電子剤︰ニトロニウムイオンＮＯ2^+が生成されました。ここからいよいよ最終段階であるベンゼンＣ6Ｈ6とニトロニウムイオンＮＯ2^+とを反応させて❝※ ニトロベンゼンＣ6Ｈ5ＮＯ2❞を生成させて行きましょう！
３．芳香族求電子置換反応によるニトロベンゼンＣ6Ｈ5ＮＯ2の生成！
ここからベンゼンＣ6Ｈ6とニトロニウムイオンＮＯ2^+が反応し合う訳ですが、当然の如くベンゼン環は６π電子雲によって負（−）に帯電している為に、正（＋）に帯電しているニトロニウムイオンはベンゼン環へと引き寄せられます！
この時特に最重要なのが、「※ 窒素原子Ｎはオクテット則（８電子則）を完全に上回る為に、２つの酸素原子Ｏのいずれかの二重結合内のπ結合の２電子が完全に酸素原子Ｏ側に移動（※ ここでは、２番目と３番目画像中の右上の酸素原子Ｏになります！）し負（−）に帯電する事と、窒素原子Ｎのπ結合内の１π電子が酸素原子Ｏ側に奪われ移動した為にＮは正（＋）に帯電し、ＮとＯは共にオクテット則を満たす！」という事です！
つまり窒素原子Ｎの所有する１π電子がいずれかの酸素原子Ｏに奪われ失い正（＋）に帯電し二重結合からσ結合となる事によって、❝一旦中間体であるＣ6Ｈ6ＮＯ2^+を形成している状態！❞を表しています。この後、オルト位の水素原子Ｈが炭素原子Ｃとの共有電子対ごと炭素陽イオンＣ＾+に引き寄せられます！
同時にオルト位の水素原子Ｈと共有結合を形成していた（２）の炭素原子Ｃは結合が断裂した為Ｃの電子が１個余る事になり、この余った電子が２個目のπ電子となって再生（※ ６π電子雲の再生！）されます（※ この炭素原子Ｃは、既に窒素原子Ｎとσ結合を形成しています！）！
最終段階と致しまして、濃硫酸Ｈ2ＳＯ4が触媒であった事の証明を画像に致しました。この事から、ニトロベンゼンＣ6Ｈ5ＮＯ2が生成される為には、触媒として濃硫酸Ｈ2ＳＯ4が不可欠である事が理解出来たのではないでしょうか（※ Ｃ6Ｈ5ＮＯ2が電気的に中性を示しているのは、窒素原子Ｎが正（＋）に、酸素原子Ｏが負（−）に帯電している事により互いに中和され、差し引きゼロ（Ｏ）となっている為です！）！
以上を、ベンゼンＣ6Ｈ6のＨ原子がニトロ基（−ＮＯ2）に置換されます、ベンゼンＣ6Ｈ6と、濃硝酸ＨＮＯ3と濃硫酸Ｈ2ＳＯ4の混酸からニトロベンゼンＣ6Ｈ5ＮＯ2が生成する一連の流れの過程と致しましたが、皆さん各々自分なりのイメージをしっかりと創作出来たのではないでしょうか！
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４．原子間での電子の動きを完璧にマスターし理解しておこう！
以前も別記事にて記述致しましたが、❝化学は電子の移動が最重要！❞とされています。特に、芳香族求電子置換反応の様なベンゼン環の水素原子Ｈが、ある置換基に置き換わる反応等は、電子が原子間をどの様に移動しているかが非常に重要となって来ます。
また電子と言っても、共有結合している電子と非共有電子対（ローンペア）の電子は全く同じ電子ですが、原子間を移動する電子を追跡するとなると、少々理解に手こずる場面も少なくないのではないでしょうか？
芳香族求電子置換反応等は、皆さんが電子を追跡する場合にうってつけの教材だと思います。ですので電子の追跡に関しましては、１つ１つ確実に矢印で追跡しながら理解して頂けたら、また化学が更に好きになれるのではないでしょうか！
私事ではありますが、最初は特に「コレでもか！」って言う程電子の追跡に努めました。電子の動きが理解出来る様になると、新しい単元に踏み込んでも所詮は電子の移動が最重要と割り切ると、全く苦になりませんでした。皆さんも、是非電子の追跡を少しずつでもやって頂けたらと思います！
【✺ 電子には、混成軌道も付き物ですので、こちらの別記事も是非御覧下さいね！】
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さて次回は、ベンゼンのスルホン化について挑戦してみようかなと思っています。これからも皆さんが完璧に理解出来ます様に、記事に精進して参りますので何卒宜しくお願い致します！では皆さん、今回はこの辺でまた、Ｓee you ！
