Preveja o(s) produto(s) majoritário(s) da nitração das seguintes substâncias. Quais reagem mais rapidamente e quais reagem mais lentamente que o benzeno?
(d) Nitrobenzeno

Passo 1

O enunciado pede a previsão do produto majoritário na nitração de nitrobenzeno e a comparação da sua velocidade de reação com a do benzeno. O conteúdo envolvido é substituição eletrofílica aromática (EAS), em que devemos usar o efeito indutivo e de ressonância do grupo \text{NO}_2 para prever a orientação (orto, meta ou para) e estimar o grau de desativação do anel.

Passo 2

Na EAS, um eletrófilo (aqui \text{NO}_2^+) ataca o anel aromático formando um carbocátion \sigma-complexo. O grupo \text{NO}_2 é fortemente retirador de elétrons por indução ( -I) e por ressonância ( -R), isto é, remove densidade eletrônica do anel e estabiliza menos os intermediários carbocatiônicos.

Passo 3

Para ver por que o ataque ocorre em meta, comparamos as ressonâncias do \sigma-complexo formado em orto/para e em meta. Em orto/para, há estruturas ressonantes em que o carbocátion fica adjacente ao grupo \text{NO}_2, o que é altamente desestabilizante. Em meta, nenhuma das estruturas ressonantes coloca a carga positiva ao lado do \text{NO}_2, sendo esse \sigma-complexo relativamente menos desestabilizado. Logo, o ataque eletrofílico dá preferência à posição meta, formando majoritariamente o produto 1,3-dinitrobenzeno.

Passo 4

Como o grupo \text{NO}_2 retira densidade do anel, o estado de transição para a formação do \sigma-complexo é muito mais alto em energia do que no benzeno simples. Assim, nitrobenzeno reage muito mais lentamente que benzeno na nitração (a velocidade relativa é da ordem de 10^{-4} a 10^{-5} vezes a de benzeno).

Resposta

O produto majoritário é o meta-dinitrobenzeno ( 1,3-dinitrobenzeno). Nitrobenzeno reage significativamente mais lentamente que o benzeno.

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