Escreva a reação e o mecanismo de reação do benzeno com:
\mathrm{CHI}_{3} em presença de \mathrm{AlCl}_{3}

Passo 1

O que o enunciado pede: escrever a reação entre o benzeno e \mathrm{CHI}_{3} na presença de \mathrm{AlCl}_{3} e explicar o mecanismo dessa transformação passo a passo.
Informações dadas: reagentes \mathrm{C_{6}H_{6}} (benzeno), \mathrm{CHI}_{3} (iodoform) e o ácido de Lewis \mathrm{AlCl}_{3}. Não foram dadas condições adicionais (temperatura, solvente), então vamos assumir condições típicas de Friedel–Crafts (fase anidra, uso de \mathrm{AlCl}_{3} como ativador).

Passo 2

Qual é a ideia geral (sem resolver ainda): o \mathrm{AlCl}_{3} atua como ácido de Lewis e “ativa” o haloform (aqui \mathrm{CHI}_{3}) tornando o carbono ligado aos iodos eletrófilo suficiente para sofrer ataque por um anel aromático. O tipo de transformação é uma substituição eletrofílica aromática (SEAr) onde o eletrofílo gerado a partir de \mathrm{CHI}_{3} substitui um próton do benzeno, formando um grupo -\mathrm{CI}_{3} ligado ao anel.

Passo 3

Geração do eletrófilo (explicação detalhada):
  • Conceito chave: para uma SEAr precisamos de um eletrófilo forte (espécie positiva ou deficiente em elétrons) que possa ser atacado pelo par π do anel. Ácidos de Lewis como \mathrm{AlCl}_{3} coordenam a halogênio (aqui o iodo) e facilitam a heterólise da ligação C–I.
  • Passo prático: \mathrm{AlCl}_{3} coordena a um dos átomos de iodo de \mathrm{CHI}_{3}, tornando a ligação C–I mais fraca e levando à ionização parcial/total. Assim é gerado um catião do tipo triiodometil, que representamos como \mathrm{CI}_{3}^{+} (o “eletrófilo”) e uma espécie aniônica complexada ao \mathrm{AlCl}_{3}, por exemplo \mathrm{I\!-\!AlCl_{3}}^{-}. Em fórmulas:
\mathrm{CHI_{3} + AlCl_{3} \longrightarrow CI_{3}^{+} + I\!-\!AlCl_{3}^{-}}
  • Observação didática: a notação \mathrm{CI_{3}^{+}} indica o carbono ligado a três iodos e com carga positiva — é essa espécie que aceita o ataque do anel aromático.

Passo 4

Ataque do benzeno ao eletrófilo (formação do complexo σ):
  • Conceito chave: o benzeno atua como nucleófilo atacando o eletrófilo. No ataque, um dos pares π do anel forma uma ligação com o carbono do \mathrm{CI_{3}^{+}}, originando um intermediário não aromático chamado complexo σ (ou complexo de σ-benzénio), que carrega carga positiva distribuída no anel.
  • Escrevendo o processo:
\mathrm{C_{6}H_{6} + CI_{3}^{+} \longrightarrow [C_{6}H_{7}CI_{3}]^{+}}
  • Explicação das cargas/resonância: o intermediário \mathrm{[C_{6}H_{7}CI_{3}]^{+}} possui a carga positiva localizada inicialmente no carbono do anel onde ocorreu a ligação nova, mas essa carga é estabilizada por várias estruturas de ressonância que deslocam a carga para carbonos orto e para posições para do ponto de ataque. Na prova, desenhar 2–3 estruturas de ressonância mostrando a carga positiva deslocada pelo anel é suficiente para justificar a estabilidade relativa do intermediário.

Passo 5

Restabelecimento da aromaticidade (desprotonação):
  • Conceito chave: para recuperar a aromaticidade, o intermediário σ deve perder um protão (um H+) do carbono que sofreu substituição. Uma base presente no meio (o ânion complexo, por exemplo \mathrm{I\!-\!AlCl_{3}}^{-} ou traços de \mathrm{AlCl_{4}}^{-} se houver cloretos livres) remove esse próton.
  • Reação de desprotonação:
\mathrm{[C_{6}H_{7}CI_{3}]^{+} \xrightarrow{\text{base}} C_{6}H_{5}CI_{3} + H^{+}}
  • Esse próton se combina com o ânion formado anteriormente para dar \mathrm{HI} (ou um complexo protônico que depois libera \mathrm{HI}); \mathrm{AlCl_{3}} é regenerado na forma ativa (após a sequência de complexação e liberação). Em resumo, a etapa de desprotonação restaura o anel aromático e forma o produto triiodometilado.

Passo 6

Produto final e equilíbrio estequiométrico (explicação simples):
  • O produto principal esperado é o anel aromático substituído pelo grupo triiodometil: \mathrm{C_{6}H_{5}CI_{3}} (nome comum: feniltriiodometano ou triiodometilbenzeno).
  • A formação de \mathrm{HI} como subproduto é esperada pela captura do próton pelo iodo/complexo. A equação global simplificada é:
\mathrm{C_{6}H_{6} + CHI_{3} \xrightarrow{AlCl_{3}} C_{6}H_{5}CI_{3} + HI}
  • Observação prática: \mathrm{HI} é ácido forte e pode provocar reações secundárias (por exemplo, substituição/iodinação adicional, desiodação), por isso, em laboratório, condições e trabalhoup adequados são importantes.

Passo 7

Resumo do mecanismo em etapas claras (para decorar/usar na prova):
  1. Coordenação de \mathrm{AlCl_{3}} ao iodo de \mathrm{CHI_{3}} e ionização para gerar o eletrófilo \mathrm{CI_{3}^{+}}.
  2. Ataque do anel aromático (benzeno) sobre \mathrm{CI_{3}^{+}}, formando o complexo σ \mathrm{[C_{6}H_{7}CI_{3}]^{+}}.
  3. Desprotonação do complexo σ por uma base do meio (ex.: \mathrm{I\!-\!AlCl_{3}}^{-}), reestabelecendo a aromaticidade e fornecendo \mathrm{C_{6}H_{5}CI_{3}}.
  4. Formação do subproduto \mathrm{HI} e regeneração (parcial) do \mathrm{AlCl_{3}}.

Resposta

\mathrm{C_{6}H_{6} + CHI_{3} \xrightarrow{AlCl_{3}} C_{6}H_{5}CI_{3} + HI}
Mecanismo: substituição eletrofílica aromática via geração do cátion triiodometil \mathrm{CI_{3}^{+}}, ataque do benzeno formando o complexo σ \mathrm{[C_{6}H_{7}CI_{3}]^{+}} e desprotonação para regenerar a aromaticidade e formar \mathrm{C_{6}H_{5}CI_{3}}.

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