Na sulfonação dos xilenos (dimetilbenzeno) é possível a formação de vários isômeros diferentes. Indique qual dos xilenos é sulfonado mais facilmente e qual(is) produto(s) desse xileno é(são) formado(s) preferencialmente. Mostre o mecanismo.
Passo 1
O enunciado pede que a gente compare a reatividade à sulfonação dos três xilenos – o-xileno (
-dimetilbenzeno), m-xileno (
-dimetilbenzeno) e p-xileno (
-dimetilbenzeno) – e indique qual deles reage mais rapidamente com o eletrófilo
em meio ácido, além de dizer qual(is) isômero(s) sulfonado(s) aparece(m) preferencialmente. Vamos usar a teoria de substituição eletrofílica aromática, o efeito direcionante do grupo metil e a noção de ativação de posições pelo somatório de efeitos de dois grupos.
Passo 2
Cada grupo
é um ativador leve (efeito indutivo
) e orienta a substituição para as posições orto e para do anel. Num xileno, portanto, cada posição livre recebe graus distintos de ativação conforme sua relação orto/para em relação a cada metil. Se uma posição for orto ou para a um metil, ela estará mais rica em densidade eletrônica do que se for apenas meta.
Passo 3
Em m-xileno (
) não existe nenhum carbono que seja simultaneamente orto ou para aos dois metis, então sua reatividade é menor. Em p-xileno (
) cada carbono livre é orto a um metil e meta ao outro, ou seja, ativado apenas uma vez. Já em o-xileno (
) existe o carbono
(vis-à-vis do C-
) que é para a um metil e orto ao outro; esse átomo de carbono recebe ativação “dupla” e fica excepcionalmente rico em elétrons. Portanto, eletrófilo ataca mais facilmente o-xileno.
Passo 4
Concluímos que o-xileno é sulfonado mais rapidamente. O ataque principal do
ocorre no carbono
, gerando preferencialmente o
-sulfo-o-xileno (
-dimetilbenzen-
-sulfônico). Menores quantidades de
-sulfo- e
-sulfo-derivados podem surgir, mas em proporções bem menores, pois essas posições são ativadas por apenas um metil.
Passo 5
Mecanismo resumido para a formação do
-sulfo-o-xileno:
Resposta
O xileno que se sulfona mais facilmente é o-xileno. O produto preferencial é o
-sulfo-o-xileno (
-dimetilbenzen-
-sulfônico), com quantidades menores de
-sulfo- e
-sulfo-isômeros.