A partir das descrições, escreva reações para o preparo dos seguintes compostos:
Pentaclorofenol: utilizado no tratamento de madeiras (postes e cercas) para prevenir 0 ataque de fungos e cupins. Ele é produzido pela cloração de fenol.

Passo 1

O enunciado pede: a partir da descrição, escrever reações para o preparo do pentaclorofenol — ou seja, mostrar como a cloração do fenol leva ao produto pentaclorado. Informação dada: o pentaclorofenol é produzido pela cloração do fenol (uso em preservação de madeira). Não há outros dados experimentais no enunciado. Vou então escrever as equações relevantes (a reação global e a sequência de substituições) e explicar, passo a passo, o que mecanisticamente acontece e por que a cloração progessiva ocorre.

Passo 2

Primeiro mostro a equação global, balanceada, que resume a transformação do fenol em pentaclorofenol (cada substituição de um H do anel aromático por Cl gera uma molécula de HCl):
\mathrm{C_6H_5OH} + 5\,\mathrm{Cl_2} \rightarrow \mathrm{C_6Cl_5OH} + 5\,\mathrm{HCl}
Aqui \mathrm{C_6H_5OH} é o fenol e \mathrm{C_6Cl_5OH} é o pentaclorofenol.

Passo 3

Agora mostro a sequência de clorações passo a passo, cada etapa corresponde à substituição de um hidrogênio do anel por um átomo de cloro:
\mathrm{C_6H_5OH} + \mathrm{Cl_2} \rightarrow \mathrm{C_6H_4ClOH} + \mathrm{HCl}
(geralmente formam-se principalmente isômeros orto e para nesta primeira etapa)
\mathrm{C_6H_4ClOH} + \mathrm{Cl_2} \rightarrow \mathrm{C_6H_3Cl_2OH} + \mathrm{HCl}
\mathrm{C_6H_3Cl_2OH} + \mathrm{Cl_2} \rightarrow \mathrm{C_6H_2Cl_3OH} + \mathrm{HCl}
\mathrm{C_6H_2Cl_3OH} + \mathrm{Cl_2} \rightarrow \mathrm{C_6HCl_4OH} + \mathrm{HCl}
\mathrm{C_6HCl_4OH} + \mathrm{Cl_2} \rightarrow \mathrm{C_6Cl_5OH} + \mathrm{HCl}
Cada uma dessas etapas é uma reação de substituição eletrofílica aromática (troca de H por Cl no anel).

Passo 4

Explicação didática do mecanismo (sem detalhes operacionais): a cloração do anel aromático ocorre por substituição eletrofílica aromática (SEA). Vou explicar o conceito de SEA de forma simples:
  • O que é o eletrófilo aqui? O agente clorante fornece um eletrófilo do tipo \mathrm{Cl^+} (na prática gera-se um espécie eletrófila reativa a partir de \mathrm{Cl_2} em condições apropriadas). Não vou entrar em como gerar experimentalmente \mathrm{Cl^+}, só explicar o papel dele.
  • Passos gerais da SEA:
    1. O anel aromático (rico em elétrons) ataca o eletrófilo \mathrm{Cl^+}, formando um intermediário não aromático chamado complexo sigma ou carbocátion aromático (íon arenio). Esse intermediário tem a carga positiva deslocalizada por ressonância ao longo do anel.
    2. Em seguida ocorre perda de um próton ( \mathrm{H^+}) do carbono atacado, restaurando a aromaticidade e formando o produto clorado. O próton retirado se combina com um ânion cloreto para dar HCl.
  • Por que o fenol é tão reativo? O grupo \mathrm{OH} em fenol doa densidade eletrônica ao anel (pela ressonância do par de elétrons do oxigênio), ativando o anel para SEA e favorecendo as posições orto e para. Por isso a primeira cloração tende a dar principalmente os isômeros 2-cloro (orto) e 4-cloro (para).
  • E por que chegam-se a produtos com muitos cloros? Cada substituição por Cl introduz um substituinte que, eletronicamente, é levemente desativante por efeito indutivo (retira densidade) mas também orto/para-direcionante por ressonância negativa/positiva complexa; sob condições de cloração forçada e presença de excesso de cloro, sucessivas substituições continuam acontecendo até que todos os hidrogênios do anel sejam trocados, levando ao pentaclorofenol. Em outras palavras: o fenol é tão ativante que mesmo após várias substituições o anel ainda pode ser chlorado se houver grande excesso do eletrófilo e condições reativas.

Passo 5

Observações estequiométricas e de subprodutos (úteis para a prova):
  • Para cada átomo de cloro incorporado ao anel surge uma molécula de \mathrm{HCl}. Por isso, na reação global, 5 mols de \mathrm{Cl_2} fornecem 5 átomos de cloro ligados ao anel e originam 5 mols de \mathrm{HCl}.
  • A sequência de produtos intermediários (mono-, di-, tri-, tetra-clorofenóis) está representada no Passo 3; o produto final é \mathrm{C_6Cl_5OH}.

Passo 6

Aviso prático e ambiental (importante para a prova e para responsabilidade): o pentaclorofenol é tóxico e ambientalmente persistente — sua síntese e uso são regulados. Em contextos de laboratório ou indústria, manipulação e descarte exigem cuidados rigorosos; não tente reproduzir isso sem infraestrutura e autorização adequadas. Para a prova, basta saber as equações e o mecanismo conceitual que mostrei.

Resposta

\mathrm{C_6H_5OH} + 5\,\mathrm{Cl_2} \rightarrow \mathrm{C_6Cl_5OH} + 5\,\mathrm{HCl}
\mathrm{C_6H_5OH} + \mathrm{Cl_2} \rightarrow \mathrm{C_6H_4ClOH} + \mathrm{HCl}
\mathrm{C_6H_4ClOH} + \mathrm{Cl_2} \rightarrow \mathrm{C_6H_3Cl_2OH} + \mathrm{HCl}
\mathrm{C_6H_3Cl_2OH} + \mathrm{Cl_2} \rightarrow \mathrm{C_6H_2Cl_3OH} + \mathrm{HCl}
\mathrm{C_6H_2Cl_3OH} + \mathrm{Cl_2} \rightarrow \mathrm{C_6HCl_4OH} + \mathrm{HCl}
\mathrm{C_6HCl_4OH} + \mathrm{Cl_2} \rightarrow \mathrm{C_6Cl_5OH} + \mathrm{HCl}

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