1. Dê a equação da dicloração do nitro-benzeno.

Passo 1

O enunciado pede que eu dê a equação da dicloração do nitro-benzeno. Informações relevantes dadas ou implícitas: \n
  • Reagente inicial: \mathrm{C_6H_5NO_2} (nitrobenzeno). \n
  • Tipo de transformação: inserção de dois átomos de cloro no anel aromático (dicloração). \n
  • Não foi informado o reagente/catalisador, mas em cloração aromática eletrofílica o reagente usual é \mathrm{Cl_2} em presença de um ácido de Lewis catalítico (por ex. \mathrm{FeCl_3} ou \mathrm{AlCl_3}). \n
  • É preciso indicar o produto preferencial (posições dos cloros no anel) e a equação química global balanceada.

Passo 2

Entendendo o que o grupo nitro faz no anel (isso explica onde o cloro entra): \n
  • O grupo nitro, \mathrm{-NO_2}, é fortemente retirador de elétrons (efeito indutivo negativo -I e efeito por ressonância -R). \n
  • Consequência prática: o anel fica desativado para substituição eletrofílica aromática (mais difícil de reagir) e, quando reage, o nitro direciona novos substituintes para a posição meta em relação a ele. \n
    Explicação intuitiva (sem jargão pesado): ao formar o intermediário carregado positivo (complexo σ/arenílio) em posições orto ou para, as estruturas de ressonância que envolvem o grupo nitro levam a situações muito desfavoráveis (cargas positivas próximas ao nitro), então essas vias são desestabilizadas — por isso a posição meta é a mais favorável.

Passo 3

Como se gera o eletrófilo clorado e qual é o mecanismo básico (passo a passo da reação): \n
  • Geração do eletrófilo: \mathrm{Cl_2} reage com o catalisador \mathrm{FeCl_3} para formar um complexo que pode ser visto como \mathrm{Cl^+} (espécie eletrofílica) e \mathrm{FeCl_4^-}: \n
\mathrm{Cl_2 + FeCl_3 \longrightarrow Cl^+ + FeCl_4^-}
  • Ataque ao anel (formação do complexo σ/arenílio): o anel aromático doa um par de elétrons para \mathrm{Cl^+}, formando um carbocátion localizado (o complexo σ). Por causa do efeito do grupo \mathrm{NO_2}, o ataque em posição meta é energeticamente preferível. \n
  • Desprotonação e rearomatização: um íon base (por exemplo \mathrm{FeCl_4^-} ou outra base presente) remove o próton do carbono onde ocorreu o ataque, restaurando a aromaticidade e gerando \mathrm{HCl} como subproduto. \n
  • Isso é um ciclo que se repete para a segunda cloração: o primeiro cloro que entrou (em posição meta ao nitro) não muda o fato de que o nitro ainda direciona o próximo substituinte para a outra posição meta remanescente. Assim, o segundo cloro tende a entrar na posição meta oposta ao nitro, formando o derivado 3,5-dicloro.

Passo 4

Por que o produto principal é o 3,5-dicloro e não, por exemplo, 2,4-dicloro? \n
  • Primeiro passo: nitrobenzeno dá majoritariamente 3-cloronitrobenzeno (ou seja, cloração no carbonos 3 em relação ao nitro). \n
  • Depois: com o cloro já em 3, as posições ainda disponíveis que são meta ao nitro são 3 (ocupada) e 5 (a outra meta). O segundo ataque ocorrerá preferencialmente em 5, porque continua sendo a posição menos desestabilizadora para o complexo σ em presença do grupo nitro. \n
  • O cloro (quando presente) é levemente diretivo orto/para, mas é muito mais fraco que o efeito fortemente desativador e meta-diretor do nitro; por isso o efeito global é que os dois cloros ficam nas posições meta relativas ao nitro, ou seja, em 3 e 5.

Passo 5

Escrevendo a equação global balanceada e indicando condições (síntese típica): \n
  • Cada substituição aromática consome uma molécula de \mathrm{Cl_2} e gera uma molécula de \mathrm{HCl}. Para duas substituições, são consumidas duas moléculas de \mathrm{Cl_2} e formadas duas \mathrm{HCl}. \n
  • O catalisador ( \mathrm{FeCl_3}) não é consumido (escreve-se acima da seta). \n
    A equação global fica, então:
\mathrm{C_6H_5NO_2 + 2\,Cl_2 \xrightarrow{FeCl_3} C_6H_3Cl_2NO_2 + 2\,HCl}
O produto \mathrm{C_6H_3Cl_2NO_2} corresponde ao composto nomeado preferencialmente como 3,5-dicloronitrobenzeno (ou 1-nitro-3,5-diclorobenzeno).

Passo 6

Observações práticas e palavras de incentivo: \n
  • Como o nitro desativa fortemente o anel, as condições precisam ser mais vigorosas (mais tempo, temperatura e/ou excesso de \mathrm{Cl_2}) e os rendimentos podem ser modestos; além disso, há risco de policlorações e subprodutos. \n
  • Em prova, basta justificar a posição meta por causa do efeito do grupo nitro e escrever a equação balanceada com o catalisador. Você já entendeu os pontos essenciais — manda ver na resolução!

Resposta

\mathrm{C_6H_5NO_2 + 2\,Cl_2 \xrightarrow{FeCl_3} C_6H_3Cl_2NO_2 + 2\,HCl}

Exercícios relacionados