Proponha estruturas para os compostos aromáticos que satisfaçam as seguintes descrições: (2 pontos)
; que resulta em um único produto quando submetido à reação de nitração.
Passo 1
O enunciado pede um composto aromático de fórmula
que, ao ser submetido à nitração, forneça apenas um único produto. O conteúdo aqui envolve noções de isomeria aromática, efeitos de substituintes no anel benzeno (direcionamento orto/para/meta) e simetria molecular.
Passo 2
Para ter exatamente dois átomos de oxigênio, cada um em um substituinte, uma escolha natural é usar dois grupos metóxi
, pois cada grupo contém um oxigênio e um carbono, totalizando à parte do anel:
– carbons
– oxygens
– hydrogens
Com o anel e a substituição de dois
por dois
, chegamos a
–
–
–
Com o anel
Passo 3
Existem três isômeros de dimetoxibenzeno: orto (
-), meta (
-) e para (
-). Cada um deles tem distribuição diferente de elétrons e diferentes posições possíveis de nitrar:
– No isômero
-dimetoxibenzeno, as posições livres são
,
, gerando potencialmente dois sítios não equivalentes (
e
)
dois produtos.
– No isômero -dimetoxibenzeno, as posições livres são
,
, gerando dois sítios não equivalentes (
e
único)
dois produtos.
– No isômero -dimetoxibenzeno, as posições livres são apenas
,
, mas por simetria
e
, há apenas um tipo de sítio ativado (orto a um –OC
)
um único produto.
– No isômero
– No isômero
Passo 4
Como o grupo metóxi é fortemente ativante e direciona orto e para, no
-dimetoxibenzeno só há um tipo de posição orto disponível (posição
, equivalente à
), então a nitração ocorrerá sempre nesse mesmo sítio, gerando apenas um mono-nitroproduto.
Resposta
A estrutura é o
-dimetoxibenzeno (p-dimetoxibenzeno), cuja fórmula é
e que, por simetria e efeito direcionante dos metóxi, dá um único produto na nitração.