Como você prepararia os seguintes compostos a partir do benzeno, utilizando uma reação de substituição do íon diazônio?
Ácido p-bromobenzóico

Passo 1

O enunciado pede para preparar o ácido p-bromobenzoico a partir de benzeno, usando reações de substituição via íon diazônio. O que vamos precisar: reações de eletrofilização aromática (bromação e nitração), redução de nitro para amina, diazotização para formar o sal de diazônio e, finalmente, reação de Sandmeyer com CuCN para introduzir –CN, seguida de hidrólise do nitrilo para ácido carboxílico.

Passo 2

Bromação do anel para obter bromobenzeno. A reação é uma eletrofilização aromática em que o bromo, ativado por FeB r_{3}, ataca o anel:
\mathrm{C_6H_6} + \mathrm{Br_2} \xrightarrow{\mathrm{FeBr_3}} \mathrm{C_6H_5Br} + \mathrm{HBr}
Isso nos dá bromobenzeno como produto.

Passo 3

Nitração do bromobenzeno para formar nitrobromobenzeno, com predomínio do produto para (devido ao caráter orto/para-diretor do substituinte Br, sendo o para majoritário):
\mathrm{C_6H_5Br} + \mathrm{HNO_3} \xrightarrow{\mathrm{H_2SO_4}} p\text{-}\mathrm{BrC_6H_4NO_2} + \mathrm{H_2O}

Passo 4

Redução do grupo nitro a amina, obtendo p-bromoanilina. Pode-se usar \mathrm{Fe}/\mathrm{HCl} seguido de neutralização:
p\text{-}\mathrm{BrC_6H_4NO_2} \xrightarrow{\mathrm{Fe},\,\mathrm{HCl}} p\text{-}\mathrm{BrC_6H_4NH_2}

Passo 5

Diazotização da p-bromoanilina para formar o sal de diazônio, com \mathrm{NaNO_2} e HCl a 0– 5\circC:
p\text{-}\mathrm{BrC_6H_4NH_2} + \mathrm{NaNO_2} + 2\,\mathrm{HCl} \xrightarrow{0\text{–}5^\circ\mathrm{C}} p\text{-}\mathrm{BrC_6H_4N_2^+Cl^-} + \mathrm{NaCl} + 2\,\mathrm{H_2O}

Passo 6

Reação de Sandmeyer com CuCN para substituir – N_{2}⁺ por –CN, formando p-bromobenzonitrila:
p\text{-}\mathrm{BrC_6H_4N_2^+Cl^-} + \mathrm{CuCN} \longrightarrow p\text{-}\mathrm{BrC_6H_4CN} + \mathrm{N_2} + \mathrm{CuCl}

Passo 7

Hidrólise ácida do nitrilo para obter o ácido carboxílico correspondente, p-bromobenzoico:
p\text{-}\mathrm{BrC_6H_4CN} + 2\,\mathrm{H_2O} \xrightarrow{\mathrm{H^+},\,\Delta} p\text{-}\mathrm{BrC_6H_4COOH} + \mathrm{NH_4^+}

Resposta

Sequência resumida a partir de benzeno:
  1. bromação → bromobenzeno
  2. nitração → p-nitrobromobenzene
  3. redução → p-bromoanilina
  4. diazotização → sal de diazônio
  5. Sandmeyer com CuCN → p-bromobenzonitrila
  6. hidrólise → ácido p-bromobenzoico

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