Preveja o produto (ou produtos) principal formado quando cada um dos seguintes compostos reage com
e
:
etilbenzeno
etilbenzeno
Passo 1
O enunciado pede: "Preveja o produto (ou produtos) principal formado quando etilbenzeno reage com
e
". As informações dadas são: o reagente orgânico é o etilbenzeno, cuja fórmula estrutural podemos representar por
. Os reagentes de cloração são
em presença de
. A tarefa é identificar quais produtos principais aparecem sob essas condições e qual deles é majoritário.
Passo 2
Que tipo de reação acontece sob
/
?
- Quando
é misturado com o ácido de Lewis , forma-se um eletrófilo ativado. Esse passo pode ser representado qualitativamente por
- Aqui
é o eletrófilo que vai atacar o anel aromático. A presença de é típica de reações de substituição eletrofílica aromática (EAS) que substituem um Hidrogênio do anel por um halogénio.
Passo 3
Como o substituinte etil na benzina influencia onde a substituição vai ocorrer?
- O grupo etil (–
) é um doador de elétrons por hiperconjugação e por efeito indutivo levemente doador. Isso faz com que o anel aromático fique mais rico em elétrons e, portanto, mais reativo a eletrófilos. - Grupos alquila são diretores orto/para: eles aumentam a densidade eletrônica nas posições orto e para em relação ao anel, tornando essas posições mais propensas a sofrer ataque eletrofílico do que a posição meta. Em palavras simples: se o eletrófilo chega, ele prefere se ligar numa posição orto ou para em relação ao grupo etil.
Passo 4
Entendendo o estado intermediário (complexo sigma) e por que orto/para são favorecidos
- Quando
ataca o anel, forma-se um intermediário carbocátionico (complexo ) onde a carga positiva fica distribuída por posições ao longo do anel por ressonância. - Se o ataque for nas posições orto ou para, algumas das formas de ressonância do complexo colocam a carga positiva no carbono diretamente ligado ao grupo etil (o carbono “benzeno–CH2”), e esse carbocátion benzílico é estabilizado pela hiperconjugação do grupo etil. Isso baixa a energia do intermediário orto/para comparado ao meta, tornando orto/para mais favoráveis.
- Resultado prático: ataque em orto e para é energeticamente favorecido; meta é desfavorecido.
Passo 5
Quantas posições orto e para existem e fator estatístico/estérico
- Em um anel com um substituinte etil há duas posições orto (duas possibilidades diferentes) e uma posição para (uma possibilidade). Estatisticamente, isso favoreceria somar mais produto orto só por número de locais.
- No entanto, efeitos estéricos (o substituinte etil ocupa espaço) e influências cinéticas costumam fazer com que o produto para seja preferido em comparação a cada orto individualmente. Assim, na prática típica da cloração aromática de etilbenzeno com
obtemos mistura de orto e para, com o para como produto majoritário e orto como minoritário.
Passo 6
Por que não acontece cloração da cadeia lateral (benzylica) aqui?
- A cloração no carbono benzylico (o carbono da cadeia ligado ao anel) geralmente ocorre por mecanismo radicalar, exigindo condições como luz (hv) ou iniciadores peróxidos com
. - As condições
promovem substituição eletrofílica no anel, não cloração radicalar da cadeia. Portanto, não esperamos formação significativa de cloreto benzílico sob estas condições.
Passo 7
Esquema macroscópico do mecanismo (resumido passo a passo)
- Geração do eletrófilo:
. - Ataque do eletrófilo no anel em posição orto ou para em relação ao grupo etil, formando o complexo
(intermediário carbocátionico estabilizado por ressonância). - Desprotonação do complexo
(um íon básico como retira o ), restaurando a aromaticidade e gerando o produto clorado.
Net: substituição de um H do anel porem posição orto ou para.
Passo 8
Conclusão sobre os produtos esperados e qual é o principal
- Produtos principais: cloração do anel em posição para e orto em relação ao grupo etil.
- Produto majoritário: para-cloroetilbenzeno.
- Produto minoritário: orto-cloroetilbenzeno.
- Não se espera, sob essas condições, cloração preferencial na cadeia lateral (benzylica).