Qual é o produto principal da reação entre fenol e bromo (em excesso) em meio aquoso?
Passo 1
O enunciado pergunta qual é o produto principal da reação entre fenol e bromo (em excesso) em meio aquoso.
Informações relevantes dadas pelo enunciado: temos fenol (a molécula com o grupo hidroxila ligada a um anel benzênico) reagindo com bromo em excesso, e o meio é aquoso. A pergunta pede apenas o produto principal dessa reação.
Passo 2
Antes de começar a resolver, vamos entender qualitativamente o que o fenol faz com um eletrofílico como o bromo. O que importa aqui é que o grupo
do fenol é um grupo doador de elétrons por ressonância: ele aumenta a densidade eletrônica do anel aromático, especialmente nas posições orto e para (ou seja, nas posições
,
e
em relação ao
). Isso torna essas posições muito mais reativas a reações do tipo substituição eletrofílica aromática. Vou explicar isso passo a passo para você entender como decidir onde o bromo vai entrar.
Passo 3
O efeito de ativação por ressonância do grupo
:
Quando o oxigênio doa um par de elétrons para o anel (forma uma contribuição de ressonância), aparecem formas ressonantes em que há carga negativa parcial nos carbonos orto e para. Intuitivamente: o anel fica “mais rico” em elétrons nessas posições, então um eletrofílo (como parcial) prefere atacar nesses carbonos. Não é preciso saber todas as estruturas de ressonância de cabeça agora, basta guardar:
direciona para orto e para e aumenta muito a reatividade do anel.
Quando o oxigênio doa um par de elétrons para o anel (forma uma contribuição de ressonância), aparecem formas ressonantes em que há carga negativa parcial nos carbonos orto e para. Intuitivamente: o anel fica “mais rico” em elétrons nessas posições, então um eletrofílo (como
Passo 4
Mecanismo simplificado da substituição eletrofílica aromática (EAS) com
:
- Aproxima-se
do anel rico em elétrons; a interação polariza formando um mais eletrofílico. - O anel ataca o
numa posição orto ou para, formando um complexo sigma (íon arenílio), que é desestabilizado em carga mas estabilizado parcialmente pela ressonância (e pelo efeito do ). - Uma base presente (no meio aquoso, a própria água ou o brometo formado) remove um próton do carbono que foi substituído, restituindo a aromaticidade e gerando o produto bromado.
Isso explica por que simplesmente misturar fenol com
já dá reação rápida: o anel está muito ativado.
Passo 5
Por que, com excesso de
, obtemos substituição múltipla?
- Depois da primeira bromação (por exemplo, em uma posição orto ou na posição para), o grupo
ainda está presente e continua doando elétrons por ressonância. Logo, o anel continua sendo ativado para novas bromações nas outras posições orto e para livres. - Assim, sequencialmente ocorrem substituições nas outras posições orto e na para, até que as três posições orto/para (ou seja,
, e ) estejam substituídas por bromo, se houver brometo em excesso. - Em meio aquoso a tendência é ainda maior: o fenol pode se ionizar parcialmente para o fenóxido (
), que é ainda mais ativado para ataque eletrofílico, acelerando a bromação.
Portanto, com excesso de
e em água, o anel normalmente passa por três substituições nas posições orto e para relativas ao
.
Passo 6
Efeito estérico e químico que não impede a tribromação: cada bromação torna o anel um pouco menos reativo (bromo é levemente desativante por efeito indutivo), e há aumento de impedimento estérico, mas não suficiente para barrar a substituição nos outros orto/para quando o reagente (bromo) está em excesso e o anel continua ativado pelo
(ou pelo fenóxido). Por isso o produto principal é o composto totalmente substituído nas três posições orto/para.
Passo 7
Nome e fórmula do produto principal: o produto principal é o 2,4,6-tribromofenol. A fórmula molecular do produto é
. Estruturalmente, é o anel benzênico com o grupo
e átomos de bromo nas posições
,
e
em relação ao
. Esse composto costuma precipitar como um sólido branco-creme na reação, o que é uma indicação prática muito usada em laboratório.
Resposta
2,4,6-tribromofenol (
)