Preveja o produto (ou produtos) principal formado quando cada um dos seguintes compostos reage com uma mistura de
e
concentrados.
Benzofenona
Passo 1
O enunciado dá a molécula benzofenona (SMILES: O=C(c1ccccc1)c1ccccc1) e pede que eu preveja o(s) produto(s) principal(is) quando ela reage com uma mistura concentrada de
e
. Informações relevantes extraídas do enunciado:
- Reagente: mistura nitrante concentrada, ou seja, nitratação eletrofílica aromática com geração de íon nitronio
. - Substrato: benzofenona, que é
(dois anéis fenólicos ligados ao mesmo grupo carbonila). - Pergunta: qual(is) o(s) produto(s) principal(is) formado(s) sob essas condições.
Passo 2
Formação do eletrófilo na mistura
/
. Isso é básico para entender a reação: a mistura ácida converte o ácido nítrico no íon nitronio ativo.
A reação principal que gera o eletrófilo é
A reação principal que gera o eletrófilo é
(forma simplificada; o ponto importante é que aparece
, o verdadeiro eletrófilo para nitratação).
Explanação didática: é um ácido mais forte que protona
, que perde água e gera
. Esse
ataca o anel aromático por um mecanismo de substituição eletrofílica aromática (EAS).
Explanação didática:
Passo 3
Como o substituinte já presente no anel (no caso, a ligação
) influencia onde o
vai atacar? Vamos entender a direção (ortho/para/meta).
- O grupo ligado ao anel em benzofenona é
, ou seja, um grupo acila ligado ao anel. Esse grupo é retirador de elétrons por ressonância (efeito ) e por indução ( ). Em palavras simples: ele “puxa” densidade eletrônica do anel. - Grupos que puxam elétrons por ressonância (como
) desativam o anel para EAS e orientam preferencialmente para a posição meta.
Explicação didática do porquê do direcionamento meta (sem pular etapas): quando o eletrófilo ataca o anel forma-se um complexo σ (o carbocátion intermediário). Se o ataque ocorre em orto ou para, entre as estruturas de ressonância do σ-complexo aparece uma estrutura com carga positiva localizada no carbono que está ligado ao grupo. Esse positivo fica desestabilizado porque o grupo carbonila retira elétrons por ressonância e não pode estabilizar (pelo contrário, piora a situação). Já se o ataque ocorre em meta, nenhuma das estruturas de ressonância do σ-complexo coloca a carga positiva diretamente no carbono ligado ao grupo acila, então esse σ-complexo é relativamente menos desestabilizado. Conclusão: ataque meta é mais favorável quando o substituinte é um grupo acila desativador.
Passo 4
Aplicando isso à benzofenona especificamente.
- Cada anel fenil é substituído somente pelo grupo
(o anel é monossubstituído pelo grupo acila), e os dois anéis são equivalentes entre si. - Portanto, a nitratação preferencial ocorrerá na posição meta relativa à ligação carbonila em um dos anéis. Em termos de numeração padrão, isso é a posição
do anel (se o átomo de carbono ligado ao grupo carbonila for , as posições meta são e ; por simetria e são equivalentes e o produto pode ser descrito como -nitro). - Nome do produto principal:
(frequentemente referido como m-nitrobenzofenona, onde “m” indica meta).
Passo 5
Observações sobre produtos menores e condições:
- Produtos menores: ataque orto (
-nitro) e para ( -nitro) são possíveis, mas esperam-se em quantidades bem menores por causa do caráter desativador do grupo acila e, para orto, também por devido a estereo-efeitos (mais bloqueio estérico). - Se houver excesso de agente nitrante e condições mais drásticas, pode ocorrer dinitração (nitrar ambos os anéis), levando a produtos como
(nitratos nas posições meta de cada anel). Mas sob condições de nitratação controlada, o produto mono-nitrado meta é o dominante. - Resumindo mecanisticamente: formação de
→ ataque no anel em posição meta (mais estável o σ-complexo) → rearomatização dando .
Resposta
Produtos minoritários possíveis:
Em excesso de nitrante, dinitração possível: