Preveja o produto (ou produtos) principal formado quando cada um dos seguintes compostos reage com
e
:
nitrobenzeno
nitrobenzeno
Passo 1
O enunciado pede: prever o produto principal quando o composto nitrobenzeno reage com
e
.\n
Informações dadas:
Informações dadas:
- Reagente orgânico: nitrobenzeno (fórmula molecular
); vou considerar a nitro como estando na posição do anel aromático (numeração padrão). - Reagentes de reação:
e . - A pergunta é só uma: qual(is) o(s) produto(s) principal(principais) formado(s)? Não há figura extra a considerar.
Passo 2
Que tipo de reação isso é? Rapidinho: essa mistura
é um sistema típico de cloração eletrofílica do anel aromático (substituição eletrofílica aromática). Vou explicar o que isso significa, passo a passo, para você entender na prova.\n
- “Substituição eletrofílica aromática” (EAS) é uma família de reações em que um eletrófilo (
) ataca o anel benzênico, formando primeiro um intermediário não aromático (complexo ), e depois um próton é perdido para restaurar a aromaticidade. O resultado é que um átomo de hidrogênio do anel é substituído por (aqui ).
Passo 3
Como se forma o eletrófilo no sistema
? Ensinei isso pra você decorar e poder escrever na prova:\n
-
é um ácido de Lewis que complexa a , polarizando a ligação Cl–Cl e gerando um agente eletrofílico efetivo. Podemos escrever a geração do eletrófilo assim:
- Na prática, o eletrófilo é visto como um
(ou um complexo muito eletrofílico equivalente) que ataca o anel aromático. Depois da substituição, forma-se e é regenerado (em condições catalíticas).
Passo 4
Agora, foco no nitrobenzeno: o grupo
liga ao anel e influencia fortemente onde o cloro vai entrar. Vou explicar a propriedade eletrônica do grupo nitro de um jeito bem claro:\n
- O grupo
é fortemente retirador de elétrons por efeito indutivo ( ) e por efeito por ressonância ( ou ). Em termos práticos: ele “puxa” densidade eletrônica do anel, tornando o anel menos reativo a ataques eletrofílicos (ou seja, é um grupo desativante). - Além disso, o grupo nitro é um diretor meta. O que isso significa na linguagem da prova: quando um grupo desativante por ressonância (como
) está presente, os produtos preferenciais da EAS são aqueles em que o novo substituinte aparece na posição meta em relação ao . - Por que meta? Vou detalhar a razão com a ideia dos complexos
(intermediários) e ressonância, porque é aí que a intuição e a justificativa formal aparecem.
Passo 5
Explicação detalhada, com a ideia dos complexos
(isso é o que você deve desenhar/escrever na prova):\n
- Quando o eletrófilo
ataca o anel, forma-se um complexo (carbocátion ressonante) onde a aromaticidade foi temporariamente perdida. A estabilidade relativa desses complexos determina qual posição é preferida para a substituição. - Se o ataque ocorrer em orto ou para em relação ao
, algumas fórmulas de ressonância do complexo colocam a carga positiva diretamente no carbono que está ligado ao grupo . Esse é o ponto-chave: colocar carga positiva ao lado de um grupo fortemente retirador (como ) é muito desestabilizante — o grupo não pode doar elétrons por ressonância para estabilizar essa carga, ele faz o oposto. - Se o ataque ocorrer em meta, as fórmulas de ressonância do complexo
não colocam a carga positiva no carbono ligado ao . Logo, o complexo meta é relativamente menos desestabilizado do que os complexos orto/para no caso de . - Conclusão técnica: o conjunto dos efeitos eletrônicos faz com que o ataque eletrofílico seja mais favorável na posição meta — daí o nitro ser um director meta.
Passo 6
Aplicando isso ao caso concreto: nitrobenzeno (
) +
.\n
- O eletrófilo
formará preferencialmente ligação na posição meta (em relação ao ), gerando o complexo meta que é menos desestabilizado. - Após perda de próton (rearomatização), o produto principal é o cloro substituído na posição meta ao
. Numerando o anel com o grupo nitro em , o cloro fica em . O nome comum/útil é ; IUPAC: . - Nota prática para prova: escreva a equação de substituição mostrando que um H do anel é trocado por
e que se forma como subproduto:
Passo 7
Observações finais e o que você pode mencionar na prova para completar a resposta (dicas que valem ponto):\n
- Diga que o grupo
é fortemente desativante e meta-diretor e explique sucintamente que isso se deve à estabilização/desestabilização dos intermediários por ressonância (como fiz acima). - Pode mencionar que, na prática, a cloração de nitrobenzeno é lenta por causa da desativação; condições mais rigorosas (temperatura, catalisador) podem ser necessárias e pequenas quantidades de produtos orto/para podem aparecer como minoritários, mas o produto principal é o meta.
- Se quiser desenhar no caderno: desenhe o anel, coloque
em posição e em posição — isso deixa claro que você entendeu a regiochemistry.