Escreva a sequência sintética para preparar fenol e acetanilida
a partir do benzeno.
Passo 1
Você quer preparar, a partir de benzeno, dois compostos: o fenol e a acetanilida. Vou listar exatamente o que nos foi pedido e as informações iniciais que já temos:
- Material de partida: benzeno (vou escrever como
quando for conveniente). - Produtos desejados:
- fenol (vou escrever como
ou ); - acetanilida (representada por
).
- fenol (vou escrever como
- Não foi dado nenhum outro condicionante (por exemplo: reagentes limitados ou proibição de certos reagentes), então posso usar os reagentes clássicos de síntese orgânica.
- O que eu vou entregar: uma sequência sintética passo a passo, reagentes, condições e explicação didática de porque cada etapa funciona — de um jeito que você consiga entender e aplicar na prova.
Passo 2
Escolha da estratégia (visão geral e justificativa)
- Estratégia global que vou usar: converto o benzeno em nitrobenzeno por nitratação (uma reação de substituição eletrofílica aromática), reduzo o nitro para anilina e, a partir da anilina, faço duas ramificações:
- uma pirâmide para obter o fenol: diazotização da anilina e substituição do grupo diazônio por
(reação de Sandmeyer/hidrolyse do diazo); - outra pirâmide para obter a acetanilida: acetilação direta da anilina com anidrido acético.
- uma pirâmide para obter o fenol: diazotização da anilina e substituição do grupo diazônio por
- Por que essa rota?
- Nitratação e redução até anilina é um caminho didático e clássico: poucas etapas, reagentes conhecidos e fáceis de memorizar.
- A anilina é um intermediário que “abre caminho” para vários produtos: diazotização leva a fenol; acetilação leva à acetanilida diretamente.
- Observação rápida: existe alternativa para fenol (ex.: sulfonar o benzeno formando ácido benzênico- ou benzenossulfónico e depois fazer fusão com NaOH para obter fenol), mas essa alternativa envolve condições mais agressivas. A rota via diazônio é uma rota padrão em provas e bem didática.
Passo 3
Etapa 1 — Nitratação do benzeno para formar nitrobenzeno
- Objetivo: introduzir um grupo nitro
no anel aromático, que depois será reduzido para . - Reação resumida (coloque em mente como uma “seta” com reagente/condição):
- Reagentes e condições: mistura de ácido nítrico concentrado
e ácido sulfúrico concentrado , temperatura controlada (em geral 30–50ºC). protona e gera o íon eletrofílico importante, o nitronio . - Conceito/mecanismo (explicação didática): em reações eletrofílicas aromáticas o anel benzênico, rico em elétrons, ataca um eletrófilo. No caso da nitratação, o eletrófilo é o íon
. A sequência (de modo simplificado):- formação do eletrófilo:
(modo qualitativo); - ataque do anel ao
formando um complexo intermediário (sigma-complexo) que temporariamente perde aromaticidade; - perda de um próton e restauração da aromaticidade, gerando nitrobenzeno.
- formação do eletrófilo:
- Observação prática: o grupo nitro é fortemente desativante e meta-diretor — isso importa quando temos substituintes já presentes, mas aqui saímos do benzeno puro.
Passo 4
Etapa 2 — Redução do nitrobenzeno a anilina
- Objetivo: transformar
em (anilina), que é o intermediário chave. - Duas opções usuais (expliquei para você escolher mentalmente, mas vou sugerir uma):
- Catalítica:
(ou ). É limpa, rápida e converte diretamente em . - Redução química clássica:
ou (metal + ácido) seguido de neutralização — método tradicional, útil quando não se dispõe de hidrogênio sob pressão.
- Catalítica:
- Reação geral (usando a via catalítica por simplicidade):
- Conceito básico: a hidrogenação reduz nitro a amina; na via com Sn/HCl, o metal fornece elétrons e H+ reduzindo o nitro em várias etapas até a amina, e formações de sais ocorrem que depois se liberam por base.
- Observação prática: após redução por Sn/HCl ou Fe/HCl é necessário neutralizar/baixar a acidez e extrair a anilina livre.
Passo 5
Etapa 3 — Diazotização da anilina (prévia ao fenol)
- Objetivo: converter
em um sal diazônio que é um excelente grupo de saída e pode ser substituído por . - Reação (formação do sal diazônio):
- Condição essencial: temperatura baixa (0–5ºC) para estabilizar o sal diazônio aromático; ele é instável se aquecido.
- Mecanismo/ideia didática: nitrito (
) em meio ácido forma o agente nitrosante (ácido nitroso e espécies reativas como ); o anilínio (protonado) é nitrosado e, por rearranjos e perda de água, forma o cátion diazônio .
Passo 6
Etapa 4 — Conversão do sal diazônio em fenol (hidrólise do diazo)
- Objetivo: substituir
por , obtendo o fenol. - Reação:
- Mecanismo/explicação simples: o sal diazônio, em meio aquoso aquecido, é atacado por água que substitui o grupo diazônio; desprende-se gás nitrogênio (
) — por isso a reação é termodinâmica favorável (libera estável). É a rota clássica para converter anilina em fenol via diazônio. - Observação prática: a evolução de
é observada; conduzir em condições controladas por segurança.
Passo 7
Etapa 5 — Obtenção da acetanilida a partir da anilina (acetilação)
- Objetivo: transformar a amina
em uma amida aromática — acetanilida. - Reação típica (anidrido acético preferido):
- Alternativa: usar cloreto de acetila
na presença de uma base (ex.: piridina) para neutralizar o HCl gerado. - Mecanismo didático (nucleófilo + substituição nucleofílica acílica): o par livre do nitrogênio ataca o carbono carbonílico do anidrido (ou do cloreto de acetila), formando uma amida após eliminação do grupo saída (ácido acético ou
que é neutralizado). - Por que fazer isso? Acetilar a anilina gera a acetanilida diretamente — reação simples, alta seletividade. Além disso, acetilação “protege” a amina, tornando-a menos reativa em outras condições (bom em sínteses sequenciais).
Passo 8
Como montar a síntese prática para obter os dois produtos a partir de um mesmo lote de benzeno (fluxo de trabalho na prática)
- Etapa prática sugerida:
- Parta do benzeno (
) e faça a nitratação para obter nitrobenzeno ( ). (Passo 3) - Reduza nitrobenzeno a anilina (
). (Passo 4) - Separe o lote de anilina em duas porções:
- Porção A: trate com anidrido acético para obter acetanilida (
). (Passo 7) - Porção B: diazotize a anilina (
) e aqueça com água para hidrolisar o diazônio, obtendo fenol ( ). (Passos 5 e 6)
- Porção A: trate com anidrido acético para obter acetanilida (
- Parta do benzeno (
- Vantagem didática: assim você só precisa aprender bem a sequência nitratação → redução → manipular anilina; a partir daí sai tanto fenol quanto acetanilida.
- Dica de prova: descreva claramente reagente e condição em cada etapa (ex.: “nitratação:
”; “redução: ou ”; “diazotização: ”; “acetilação: ”).
Passo 9
Algumas notas finais de didática, erros comuns e segurança (pra prova e para o laboratório)
- Erros comuns:
- Esquecer de manter a diazotização em baixa temperatura: o sal diazônio é instável e se decomporá se aquecido, dando subprodutos.
- Confundir reagente de nitratação: a mistura eficaz é
; só puro sem catalisar não gera na prática. - Tentar diazotizar a anilina já acetilada se o objetivo for fenol: a acetilação torna o nitrogênio menos reativo e não dará diazônio facilmente (mas para produzir acetanilida você quer justamente acetilar).
- Segurança: reações com
, , redução com e manuseio de nitritos são perigosas — em prova apenas descreva reagentes; em laboratório use EPI e capela. - Resumo mental para a prova: pense em “benzeno → nitro → amina → (diazo → fenol) ou (acetila → acetanilida)”. Isso te ajuda a lembrar a sequência.