Colocar os compostos abaixo em ordem crescente de reatividade para SEAr.
\mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{5} \mathrm{NO}_{2}, \mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{5} \\mathrm{CH}_{3}, \mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{5} \mathrm{COOMe}

Passo 1

O enunciado pede: colocar em ordem crescente de reatividade para substituição eletrofílica aromática (SEAr) os três compostos dados. As informações fornecidas são os próprios compostos:
\mathrm{C}_6\mathrm{H}_5\mathrm{NO}_2, \mathrm{C}_6\mathrm{H}_5\mathrm{CH}_3 e \mathrm{C}_6\mathrm{H}_5\mathrm{COOMe}.
Ou seja, preciso ordenar do menos reativo para o mais reativo em reações do tipo SEAr (por exemplo, nitratação, halogenação eletrofílica, etc.).

Passo 2

Entendendo o que determina reatividade em SEAr (explicação didática):
  • A etapa lenta (e que controla a velocidade) em SEAr é a formação do complexo σ (complexo arenônio) quando o eletrófilo se liga ao anel aromático. Quanto mais estabilizado estiver esse complexo σ, mais fácil (rápido) será o ataque eletrofílico — logo, maior a reatividade do anel.
  • Substituintes no anel afetam a estabilidade do complexo σ por dois efeitos principais:
    1. Efeito por ressonância (também chamado efeito mesomérico, +R ou −R): grupos que doam elétrons por ressonância (por exemplo, −OH, −OR, −NH2) estabilizam cargas positivas no anel e aumentam reatividade; grupos que retiram elétrons por ressonância (por exemplo, −NO2, −C(=O)R, −COOR) tendem a desestabilizar cargas positivas e diminuem reatividade.
    2. Efeito indutivo (+I ou −I): grupos alquila têm efeito doador fraco por efeito indutivo/hyperconjugação; grupos eletronegativos ou carbonilos têm efeito retirador por indução.
  • Resumo prático: grupos doadores de elétrons → ativam o anel (mais reativo); grupos retiradores → desativam o anel (menos reativo). A força do efeito é o que define a ordem entre substituintes desativantes ou ativantes.

Passo 3

Identificando os efeitos dos substituintes dos três compostos (explicação e exemplos):
  • \mathrm{C}_6\mathrm{H}_5\mathrm{CH}_3 (tolueno): o substituinte é o grupo metil \mathrm{CH}_3.
    • O grupo \mathrm{CH}_3 doa elétrons fracamente ao anel por hiperconjugação e por efeito indutivo leve positivo (+I). Não há ressonância doadora formal, mas a hiperconjugação estabiliza o complexo σ que contém carga positiva nos carbonos orto/para. Resultado: o metil é um ativador fraco — aumenta a reatividade do anel comparado ao benzeno.
  • \mathrm{C}_6\mathrm{H}_5\mathrm{COOMe} (benzoato de metila, ou seja, grupo -\mathrm{COOMe} ligado ao anel):
    • O grupo -\mathrm{COOR} tem um efeito retirador por ressonância ( -R ou -M) porque o sistema carbonila pode retirar densidade eletrônica do anel por conjugação. Também apresenta efeito indutivo retirador ( -I). Portanto é um desativante por ressonância e por indução, e costuma direcionar a reação para a posição meta (porque em ataques orto/para a ressonância coloca carga positiva em carbono ligado ao substituinte, sendo muito desestabilizante).
    • Em intensidade, um éster ( -\mathrm{COOMe}) desativa, mas em geral é menos desativante que um nitro.
  • \mathrm{C}_6\mathrm{H}_5\mathrm{NO}_2 (nitrobenzeno):
    • O grupo -\mathrm{NO}_2 é um forte retirador por ressonância ( -R) e também por indução ( -I). Ele puxa densidade do anel de forma muito eficiente, desestabilizando fortemente qualquer complexo σ que gere carga positiva no anel nas posições orto/para; por isso é um desativante forte e dirige preferencialmente para meta. É, dentre os três, o mais desativante.

Passo 4

Explicando por que a ressonância importa: como o substituinte estabiliza ou desestabiliza o complexo σ (aula concreta)
  • Imagine o ataque eletrofílico no anel: forma-se um complexo σ no qual a carga positiva é deslocalizada em algumas posições do anel por ressonância. Se algum dos formulários de ressonância coloca a carga positiva no carbono ligado ao substituinte, então a natureza do substituinte naquele carbono importa muito:
    • Se o substituinte pode doar elétrons por ressonância (ex.: -\mathrm{OH}, -\mathrm{OR}), ele estabiliza as formas carregadas → aumenta reatividade.
    • Se o substituinte retira elétrons por ressonância (ex.: -\mathrm{NO}_2, -\mathrm{C(=O)R}), ele intensifica a carga positiva nas formas de ressonância → desestabiliza o complexo σ → diminui reatividade.
  • Aplicando aos três casos:
    • Em \mathrm{C}_6\mathrm{H}_5\mathrm{NO}_2: muitas formas de ressonância do complexo σ resultariam em maior carga positiva próxima ao grupo -\mathrm{NO}_2; como -\mathrm{NO}_2 retira elétrons, essas formas ficam muito desestabilizadas → reação muito lenta (pouca reatividade).
    • Em \mathrm{C}_6\mathrm{H}_5\mathrm{COOMe}: o grupo carbonila/éster também retira por ressonância, mas não tão forte quanto -\mathrm{NO}_2. Ainda desativa o anel, mas menos intensamente que o nitro.
    • Em \mathrm{C}_6\mathrm{H}_5\mathrm{CH}_3: o metil ajuda a estabilizar as formas carregadas por hiperconjugação; portanto estabiliza o complexo σ e aumenta a velocidade → tolueno é o mais reativo dos três.

Passo 5

Resumo comparativo (passo-a-passo do raciocínio):
  • Ordenando por força desativante/ativa: -\mathrm{NO}_2 (muito desativante) > -\mathrm{COOMe} (desativante, mas menos) > -\mathrm{CH}_3 (ativador fraco).
  • “Maior desativação” significa “menor reatividade para SEAr”. Portanto, o composto com -\mathrm{NO}_2 será o menos reativo; o com -\mathrm{CH}_3 será o mais reativo.
  • Conclusão lógica: em ordem crescente de reatividade (do menos reativo para o mais reativo) fica:
    \mathrm{C}_6\mathrm{H}_5\mathrm{NO}_2 < \mathrm{C}_6\mathrm{H}_5\mathrm{COOMe} < \mathrm{C}_6\mathrm{H}_5\mathrm{CH}_3.

Resposta

\mathrm{C}_6\mathrm{H}_5\mathrm{NO}_2 < \mathrm{C}_6\mathrm{H}_5\mathrm{COOMe} < \mathrm{C}_6\mathrm{H}_5\mathrm{CH}_3

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