Desenhe o mecanismo reacional para as seguintes reações:
Reação do benzeno com brometo de butirila e
Reação do benzeno com brometo de butirila e
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
. Informações dadas:
- Reagentes: benzeno (
) e brometo de butirila (também chamado de butanoyl bromide; representarei como com ). - Catalisador:
. - 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
(etapa inicial).
- Conceito rápido (em palavras simples):
é um ácido de Lewis, ou seja, aceita um par de elétrons. O oxigênio do grupo carbonila ( ) tem um par de elétrons não ligantes e atua como base de Lewis. Então o oxigênio coordena ao alumínio. - Reação escrita (mostrando o complexo):
onde
.
- O que isso faz: ao coordenar, o
retira densidade eletrônica do grupo carbonila, tornando o carbono carbonílico muito mais eletrofílico (pronto para ser atacado).
Passo 3
Formação do íon acílio (
) e do contra-íon
.
- Explicação: ao aumentar a eletrofilia do carbono, a ligação
fica mais fácil de romper heteroliticamente, gerando o íon acílio (espécie eletrofílica) e o ânion . - Reação escrita:
- Sobre o íon acílio: ele é estabilizado por ressonância. Duas fórmulas-resonância comuns são:
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
, 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:
- O que ocorre eletronicamente (descrição passo a passo útil na prova):
- Escolha um átomo de carbono do anel (qualquer um, por simetria) que doa o par π.
- O par π forma a ligação com o carbono do acílio (
), gerando uma estrutura onde o hidrogênio no carbono atacado fica com carga parcial positiva ligada ao anel (o intermediário não é aromático). - 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
(ou uma base presente, como complexado) atua retirando o próton ligado ao carbono que sofreu a substituição. Ao perder esse próton, o anel recupera a aromaticidade. - Reações escritas:
e então
- Resultado: forma-se o cetona aromática acilada (o produto), e o
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):
- Nome comum e IUPAC (útil para responder em prova): butirofenona (nome comum) — IUPAC:
. - Observações didáticas:
- Por que não ocorre policilação? O grupo acila (
) 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. - Por que usamos
? Porque é um ácido de Lewis forte que gera o eletrófilo ativo (o íon acílio) a partir do haleto acílico. - 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
gera e ; (c) par π do anel ataca ; (d) remove H^+ do complexo σ; (e) formação do produto e regeneração de .
- Por que não ocorre policilação? O grupo acila (