Escreva os mecanismos das reações de substituição eletrofílica aromática abaixo listadas e diga quem é o eletrófilo em cada reação.
Benzeno +\mathrm{HNO}_{3} ( +\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} como catalisador) \rightarrow nitro-benzeno ;
Passo 1
O enunciado pede o mecanismo de uma substituição eletrofílica aromática (SEAr) em que o benzeno reage com \mathrm{HNO}_3 em presença de ácido sulfúrico para dar nitrobenzeno. O conteúdo é nitratação aromática e vamos precisar (1) gerar o eletrófilo a partir de \mathrm{HNO}_3 e \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4, (2) atacar o anel aromático com esse eletrófilo e (3) desprotonar para restaurar a aromaticidade.
Passo 2
Geração do eletrófilo: o ácido sulfúrico protona o ácido nítrico e promove a saída de água, formando o íon nitronium. Em bloco:
Ataque do benzeno no nitronium: o anel, rico em elétrons \pi, doa densidade eletrônica para o \mathrm{NO}_2^+, formando o complexo \sigma (íon de Wheland). Em linhas gerais:
Nesse passo, o anel perde temporariamente a aromaticidade.
Passo 4
Desprotonação e rearomatização: uma base (por exemplo \mathrm{HSO}_4^- ou outra molécula de \mathrm{H_2O}) retira um próton do carbono ligado ao \mathrm{NO}_2, restaurando o sistema aromático e formando o nitrobenzeno: