Desenhe o mecanismo reacional para as seguintes reações:
Reação do benzeno com brometo de butirila e \mathrm{AlBr}_{3}

Passo 1

O enunciado pede que eu desenhe o mecanismo reacional para a reação entre o benzeno e o brometo de butirila na presença de \mathrm{AlBr_3}. Informações dadas:
  • Reagentes: benzeno ( \mathrm{C_6H_6}) e brometo de butirila (também chamado de butanoyl bromide; representarei como \mathrm{RCOBr} com \mathrm{R = CH_2CH_2CH_3}).
  • Catalisador: \mathrm{AlBr_3}.
  • Objetivo: mostrar passo a passo como se forma o produto a partir desses reagentes (mecanismo detalhado).
    Não vou resolver nada neste passo; apenas listei o que o enunciado dá e o que é pedido.

Passo 2

Formação do complexo entre o brometo de butirila e o \mathrm{AlBr_3} (etapa inicial).
  • Conceito rápido (em palavras simples): \mathrm{AlBr_3} é um ácido de Lewis, ou seja, aceita um par de elétrons. O oxigênio do grupo carbonila ( \mathrm{C=O}) tem um par de elétrons não ligantes e atua como base de Lewis. Então o oxigênio coordena ao alumínio.
  • Reação escrita (mostrando o complexo):
\mathrm{RCOBr + AlBr_3 \longrightarrow RCOBr\cdot AlBr_3}
onde \mathrm{R = CH_2CH_2CH_3}.
  • O que isso faz: ao coordenar, o \mathrm{AlBr_3} retira densidade eletrônica do grupo carbonila, tornando o carbono carbonílico muito mais eletrofílico (pronto para ser atacado).

Passo 3

Formação do íon acílio ( \mathrm{RCO^+}) e do contra-íon \mathrm{AlBr_4^-}.
  • Explicação: ao aumentar a eletrofilia do carbono, a ligação \mathrm{C–Br} fica mais fácil de romper heteroliticamente, gerando o íon acílio (espécie eletrofílica) e o ânion \mathrm{AlBr_4^-}.
  • Reação escrita:
\mathrm{RCOBr\cdot AlBr_3 \longrightarrow RCO^+ + AlBr_4^-}
  • Sobre o íon acílio: ele é estabilizado por ressonância. Duas fórmulas-resonância comuns são:
\mathrm{R-C\equiv O^+ \quad \leftrightarrow \quad R-C^+=O}
Isto significa que a carga positiva fica parcialmente compartilhada entre o carbono carbonílico e o oxigênio, tornando o elétron-deficiente relativamente estável para atuar como um eletrófilo forte.

Passo 4

Ataque nucleofílico do anel benzênico sobre o íon acílio (formação do complexo σ, chamado de complexo arenônio ou complexo σ).
  • Conceito: o anel benzênico tem elétrons π; uma das ligações π doa um par de elétrons ao eletrofílico \mathrm{RCO^+}, formando uma nova ligação carbono–carbono entre o anel e o grupo acila. Isso quebra temporariamente a aromaticidade e gera um intermediário catiônico (arenônio) estabilizado por ressonância.
  • Representação simplificada:
\mathrm{C_6H_6 + RCO^+ \longrightarrow [C_6H_6\!-\!CO\!R]^+}
  • O que ocorre eletronicamente (descrição passo a passo útil na prova):
    1. Escolha um átomo de carbono do anel (qualquer um, por simetria) que doa o par π.
    2. O par π forma a ligação com o carbono do acílio ( \mathrm{C_{acyl}}), gerando uma estrutura onde o hidrogênio no carbono atacado fica com carga parcial positiva ligada ao anel (o intermediário não é aromático).
    3. Esse intermediário tem várias estruturas de ressonância que espalham a carga positiva em posições orto e para relativas ao ponto de ligação.

Passo 5

Recuperação da aromaticidade: desprotonação do intermediário e regeneração do catalisador.
  • Quem remove o próton? O ânion \mathrm{AlBr_4^-} (ou uma base presente, como \mathrm{Br^-} complexado) atua retirando o próton ligado ao carbono que sofreu a substituição. Ao perder esse próton, o anel recupera a aromaticidade.
  • Reações escritas:
\mathrm{[C_6H_6\!-\!CO\!R]^+ + AlBr_4^- \longrightarrow C_6H_5CO\!R + HAlBr_4}
e então
\mathrm{HAlBr_4 \longrightarrow HBr + AlBr_3}
  • Resultado: forma-se o cetona aromática acilada (o produto), e o \mathrm{AlBr_3} é regenerado (poderá catalisar outra molécula).

Passo 6

Identificação do produto final e observações importantes para a prova.
  • Fórmula do produto formado (escrevendo explicitamente a substituição no anel fenílico):
\mathrm{C_6H_5-CO-CH_2CH_2CH_3}
  • Nome comum e IUPAC (útil para responder em prova): butirofenona (nome comum) — IUPAC: \text{1-fenilbutan-1-ona}.
  • Observações didáticas:
    1. Por que não ocorre policilação? O grupo acila ( \mathrm{-CO-R}) é fortemente retirador de elétrons por efeito de ressonância e indutivo; ao ser introduzido no anel, desativa o anel para novos ataques eletrofílicos, então normalmente obtém-se principalmente monoacilação.
    2. Por que usamos \mathrm{AlBr_3}? Porque é um ácido de Lewis forte que gera o eletrófilo ativo (o íon acílio) a partir do haleto acílico.
    3. Resumo das setas-padrão que você deve traçar na hora da prova: (a) par de elétrons do O=C coordena a Al; (b) rompimento heterolítico de \mathrm{C–Br} gera \mathrm{RCO^+} e \mathrm{AlBr_4^-}; (c) par π do anel ataca \mathrm{RCO^+}; (d) \mathrm{AlBr_4^-} remove H^+ do complexo σ; (e) formação do produto e regeneração de \mathrm{AlBr_3}.

Resposta

\mathrm{C_6H_5COCH_2CH_2CH_3} — butirofenona (1-fenilbutan-1-ona)

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