Sugira uma combinação de reagentes e benzenos monossubstituídos que levariam aos seguintes compostos. Cuidado: os efeitos de orientação provêm do substituinte que já está no anel, não do que você está tentando introduzir). ( 2,0 pontos)
Passo 1
O enunciado pede que eu sugira uma combinação de (1) um benzeno monossubstituído e (2) reagentes que levem ao composto cuja representação SMILES é COc1ccc(C(C)=O)cc1. Vou listar o que isso significa em termos de estrutura e o que é pedido:
- A molécula alvo é um anel benzênico com um grupo metoxi (
OCH ) e um grupo acila C(=O)CH (grupo acetila) ligados. Pela SMILES, esses substituintes estão em posições opostas no anel (ou seja, produto para), isto é, é o 4-metoxi-acetofenona (nome comum: p-metoxiacetofenona). - O pedido: sugerir qual benzeno monossubstituído usar (ou seja, qual substituinte já presente no anel) e quais reagentes aplicar para obter o produto final. Lembre-se: os efeitos de orientação vêm do substituinte que já está no anel (portanto o grupo presente inicialmente deve direcionar o novo grupo para a posição desejada).
Passo 2
Escolha do benzeno inicial com base na estrutura alvo.
- Como a molécula final tem um grupo metoxi (
OCH ) já presente no anel, o caminho mais direto é começar com o benzeno monossubstituído que já contenha esse grupo: anisole (metoxibenzeno, também chamado de metoxibenzeno ou O-metilfenol sem o -OH — formalmente “anisole” = metoxibenzeno). - Então, o substrato inicial sugerido é anisole (metoxibenzeno). Este composto já contém o substituinte que aparece no produto final, e esse substituinte orienta a substituição eletrofílica aromática para as posições orto e para, o que combina com a localização do grupo acetila no produto final (posição para).
Passo 3
Que reação escolher para introduzir o grupo
C(=O)CH
(acetila) no anel aromático?
- A reação clássica para introdução de um grupo acila em um anel aromático é a acilação de Friedel–Crafts. Nessa reação usa-se tipicamente um cloreto de ácido (ex.: cloreto de acetila, CH
COCl) e um agente de Lewis forte (ex.: AlCl ) para gerar o eletrófilo acilio (íon acílio) que atacará o anel aromático. - A acilação de Friedel–Crafts forma o íon acílio
C ] (resumidamente acylium), que é estabilizado por ressonância e não sofre rearranjo, tornando-a ideal para introduzir o grupo acetila exatamente como desejado.
Passo 4
Por que a escolha anisole + cloreto de acetila/AlCl3 é coerente com a orientação para a posição para?
- O grupo metoxi (
OCH ) é um doador por ressonância: o oxigênio tem pares não ligantes que podem ser doados ao anel aromático, aumentando a densidade eletrônica nas posições orto e para. Em termos práticos: anisole dirige substituições eletrofílicas principalmente para as posições orto e para. - Entre orto e para, o produto para costuma ser preferido quando se quer um único produto principal, porque a posição para tem menos impedimento estérico (especialmente ao adicionar um grupo relativamente volumoso como acila) e porque, em muitos casos, o controle estérico/condições reacionais favorecem o produto para como majoritário.
- Portanto, começar com anisole e fazer uma acilação de Friedel–Crafts gera preferencialmente 4-metoxiacetofenona (produto para), que é exatamente o composto desejado.
Passo 5
Esboço do mecanismo (passo a passo, didático e sem pular etapas)
- Primeiro passo (formação do eletrófilo acílio): o cloreto de acetila (CH
COCl) coordena ao AlCl (Lewis acid), o que facilita a saída do Cl e gera o íon acílio estabilizado por ressonância, algo como ligado parcialmente ao AlCl . - Segundo passo (ataque ao anel aromático): o anel de anisole, com densidade aumentada nas posições orto e para por causa do par de elétrons do oxigênio, doa um par de elétrons para o eletrófilo acílio; isso forma o intermediário sigma (complexo não aromático temporário) onde o carbono do anel se liga ao grupo acilo.
- Terceiro passo (rearomatização): o próton da posição atacada é removido por uma base (por exemplo AlCl
ou outra base presente), restabelecendo a aromaticidade e dando o produto acilado. - Quarto passo (trabalho de reação): após reação, faz-se hidrólise/quenching (adição de água ou HCl diluído) para decompor complexos com AlCl
e liberar o produto livre; obtém-se então a mistura contendo orto- e para-acilados, sendo o para o majoritário.
Passo 6
Condições práticas e cuidados (o que o professor pode querer saber na prova)
- Reagentes típicos: anisole (substrato) + cloreto de acetila (CH
COCl) em presença de AlCl (catalisador/estequiométrico) em solvente inerte (por exemplo diclorometano) a temperatura baixa a ambiente. - Alternativa ao cloreto de acetila: anhídrido acético (Ac
O) com AlCl também pode funcionar. - Atenção: o grupo OCH
é muito ativante e pode coordenar fortemente ao AlCl , causando complexação e, em condições agressivas, perda de rendimento ou reação secundária (desmetoxilação parcial). Para minimizar esse problema usa-se controle de temperatura, adição lenta do reagente e frequentemente uma quantidade controlada de AlCl (às vezes ligeira subestequiometria/ponto ótimo) e solvente adequado. - Na prática de laboratório e em provas, a resposta esperada é: anisole + cloreto de acetila + AlCl
(Friedel–Crafts acylation) → 4-metoxiacetofenona (majoritário).
Passo 7
Resumo pedagógico — por que isso funciona e como aplicar na prova
- Regra rápida: para introduzir um grupo acila em anel aromático use Friedel–Crafts acylation (RCOCl + AlCl
). O substituinte já presente no anel dita a posição do novo grupo: grupos doadores por ressonância (como OCH ) vão para orto/para. - Se o enunciado pede explicitamente o para, escolha um substrato que já tenha o grupo orientador desejado na posição 1 (aqui anisole) e aplique a acilação; explique que o produto para será majoritário por orientação e por menor impedimento estérico.
- Sempre mencione possível mistura orto/para e justificativa de preferência para o para quando relevante.
Resposta
Anisole (metoxibenzeno) + cloreto de acetila (CH3COCl) em presença de AlCl3 (acilação de Friedel–Crafts) → produto majoritário: 4-metoxiacetofenona (p-metoxiacetofenona).