Compostos Aromáticos_ Caracteristicas e Reações

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DESCRIÇÃO
Aspectos históricos, estrutura, nomenclatura e propriedades do benzeno e
aromaticidade. A regra de Hückel e energia de ressonância. O fenômeno da
hiperconjugação. Reações de substituição eletrofílica aromática: sulfonação,
halogenação, nitração e reação de Friedel-Crafts. Efeitos de orientação em
SEAr e de múltiplos substituintes.
PROPÓSITO
Conhecer o benzeno e os compostos orgânicos aromáticos, suas propriedades
físico-químicas, nomenclatura e reatividade para a compreensão das reações
/
de substituição eletrofílica aromática, importantes processos em síntese
orgânica, especialmente para síntese de fármacos e seus intermediários.
PREPARAÇÃO
Antes de iniciar o conteúdo deste tema, tenha em mãos uma tabela periódica
para entender termos específicos da área.
OBJETIVOS
MÓDULO 1
Compreender o conceito de aromaticidade, bem como a estrutura, a
estabilidade, as propriedades físicas e a nomenclatura de arenos, do benzeno
e de seus derivados
MÓDULO 2
Reconhecer os princípios mecanísticos das principais reações de substituição
eletrofílica em aromáticos (SEAr) do benzeno: nitração, sulfonação e
halogenação
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MÓDULO 3
Reconhecer os princípios mecanísticos da síntese de alquilbenzenos por
acilação-redução e o efeito dos substituintes na reatividade de compostos
aromáticos substituídos
MÓDULO 4
Descrever o efeito dos substituintes na regiosseletividade das sínteses de
compostos aromáticos com múltiplos substituintes
INTRODUÇÃO
O estudo da química orgânica e da reatividade dos compostos orgânicos é
essencial para o entendimento dos processos da vida. Os compostos
orgânicos estão presentes no nosso dia a dia e vão desde os combustíveis
que utilizamos, como a gasolina e o etanol, a todos os alimentos e derivados,
o plástico, a celulose do papel, o nosso DNA – que traz toda a nossa essência
genética –, e o fármacos. A maioria dos fármacos que atuam em alguma etapa
dos processos de diagnóstico, tratamento ou cura das patologias são
compostos orgânicos.
Os compostos aromáticos e suas reações são fundamentais na síntese de
fármacos, e aqui destacamos desde moléculas simples, como o ácido
acetilsalicílico (AAS), até estruturas mais complexas, como o taxol (paclitaxel),
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utilizado no tratamento contra o câncer. O estudo da síntese orgânica é
bastante vasto e complexo, mas precisamos buscar o entendimento de
reações altamente versáteis e funcionais, como as substituições eletrofílicas
aromáticas, tão empregadas nos processos de obtenção de fármacos.
 
Fonte: Shutterstock.com
 Ácido acetilsalicílico (AAS).
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Fonte: Shutterstock.com
 Taxol (paclitaxel).
MÓDULO 1
 Compreender o conceito de aromaticidade, bem como a estrutura, a
estabilidade, as propriedades físicas e a nomenclatura de arenos, do
benzeno e de seus derivados
O BENZENO E A AROMATICIDADE
Os compostos aromáticos participam de várias aplicações na área
farmacêutica, alimentícia, química, entre outros, servindo como matéria-prima
/
na fabricação de diversos produtos. Por exemplo, o tolueno é muito usado
como solvente em vernizes, tintas, adesivos, borrachas e resinas.
É muito comum, quando falamos em aromáticos, já pensarmos no
benzeno, mas para um composto ser um aromático ele precisa,
necessariamente, ter estrutura semelhante à do benzeno?
DE FATO, O ESTUDO DOS AROMÁTICOS SE
INICIOU COM A IDENTIFICAÇÃO DO
BENZENO, UM RESÍDUO OLEOSO
ENCONTRADO NOS TANQUES DE GÁS
COMPRIMIDO DA ILUMINAÇÃO PÚBLICA DE
LONDRES, DESCOBERTA REALIZADA EM
1825 POR MICHAEL FARADAY.
(BARBOSA, 2006.)
A classificação “aromáticos” vem, de longa data, do cheiro de substâncias
isoladas de resinas de plantas. Hoje, no entanto, refere-se a um grupo de
compostos que vão além do benzeno, trazendo determinadas características
que estudaremos a seguir.
O benzeno é um dos aromáticos mais simples, formado apenas por C e H,
com fórmula molecular C6H6. A fórmula estrutural do benzeno foi proposta por
/
Friedrich August Kekulé, em 1865, de forma que os seis átomos de carbono
estivessem ligados formando um anel com ligações duplas e simples
alternadas. Completando a valência, cada carbono estaria ligado a um
hidrogênio.
Kekulé, ao continuar os estudos sobre o benzeno, identificou que todas as
ligações C–C tinham o mesmo comprimento (140 pm), comprimento
intermediário entre uma ligação simples C–C (153 pm) e uma ligação dupla
C=C (134 pm), além disso foi identificado que os elétrons no benzeno estavam
deslocalizados, e não localizados na dupla ligação, como ocorre com os
alcenos.
 
Fonte: Wikipedia commons/Domínio público
 O Químico, Friedrich August Kekulé.
Dessa forma, a estrutura do benzeno (figura 1) pode ser representada com as
duplas ligações entre diferentes posições (estruturas a e b) ou pela estrutura c,
com o círculo representando os seis elétrons π deslocalizados.
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Fonte: EnsineMe
 Figura 1: As ligações do benzeno e estruturas de ressonância.
A estrutura do benzeno é plana, isso porque os seis átomos de carbono
apresentam hibridização sp2 , o que gera ângulos de 120° – exatamente a
angulação de um hexágono planar. Cada um dos carbonos do benzeno utiliza
os orbitais sp2 para a ligação C–C e o orbital s para a ligação com o
hidrogênio, e ainda possui um orbital p em ângulo reto ao orbital sp2 .
Os seis orbitais p dos carbonos estão próximos e se sobrepõem, formando
duas nuvens contínuas de elétrons, acima e abaixo do plano do anel, como
pode ser observado na figura 2.
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Fonte: Vladesigner/Wikipedia commons/CC BY-SA 3.0
 Figura 2: As ligações do benzeno e estruturas de ressonância.
Note que a estrutura do benzeno pode ser representada por duas moléculas
que se diferenciam apenas pela posição dos elétrons π. Porém, nenhuma
delas é a representação exata do benzeno e por isso são chamadas de
estruturas ou contribuintes de ressonância (figura 3). Nesses casos, a
melhor representação estrutural da molécula é por meio de um híbrido de
ressonância.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 3: Benzeno e suas estruturas de ressonância.
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No estudo das estruturas de ressonância, utilizamos as setas que demonstram
o movimento dos elétrons e facilitam o entendimento do híbrido de
ressonância com a deslocalização eletrônica. Isso pode ser evidenciado não
só para o benzeno, mas para muitos outros compostos que possuem elétrons
deslocalizados.
 ATENÇÃO
Além das setas que indicam a movimentação dos elétrons precisamos ficar
atentos para não confundirmos as setas que indicam ressonância com as que
indicam o equilíbrio de uma reação:
 
Fonte: EnsineMe
Normalmente utilizamos a representação dos contribuintes de ressonância nos
estudos de mecanismos de reação para tornar mais fácil o entendimento das
quebras e formações de ligação. No entanto, as estruturas de ressonância não
contribuem sempre igualmente. Observe os exemplos da figura 4.
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Fonte: EnsineMe
 Figura 4: Estruturas de ressonância do ânion acetato e do 1,3-butadieno.
No caso do íon acetato as duas estruturas de ressonância são
energeticamente equivalentes e contribuem igualmente para o híbrido de
ressonância. Mas no caso do dieno, as estruturas de ressonância que geram
cargas no carbono são energeticamente desfavoráveis. Isso porque nessas
estruturas encontramos uma separação de cargas (um dos carbonos fica
positivo e o outro, negativo), fazendo com que a estrutura central do dieno seja
a mais favorecida (mais estável) e aquela que mais contribui para o híbrido de
ressonância.
Em outras palavras, podemos afirmar que a maior parte do tempo esse
composto se apresentará na forma do 1,3-butadieno, com as duas duplas
ligações gerando uma espécie neutra.
Uma substância com elétrons deslocalizados é mais estável do que com os
elétrons localizados.
Para entendermos melhor a estabilidade e a reatividade do benzeno,
precisamos, primeiramente, compreender que todos os carbonos são
igualmente reativos. Vamos comparar o benzeno com o hipotético
ciclohexatrieno, a diferença entreos dois compostos está exatamente no fato
/
de que o primeiro apresenta todos os elétrons π deslocalizados, e o segundo,
os elétrons teoricamente localizados.
Estudos da energia potencial desses compostos frente a uma reação de
hidrogenação total para a formação do ciclohexano demonstraram que o
ciclohexatrieno necessitaria de 85,8kcal/mol, enquanto o benzeno, de 49,8
kcal/mol, ou seja, o benzeno necessita de menos energia para realizar a
reação (menos 36 kcal/mol do que o ciclohexatrieno). Isso nos mostra que o
benzeno tem uma estrutura mais estável do que a do ciclohexatrieno.
Essa diferença entre a quantidade de energia realmente liberada e aquela que
seria liberada com base na proposta estrutural de Kekulé é denominada
energia de ressonância ou energia de deslocalização. A figura 5 mostra a
energia de ressonância do benzeno.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 5: Energia de ressonância do benzeno.
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 COMENTÁRIO
Podemos concluir que a energia de ressonância expressa a estabilidade extra
que os compostos aromáticos apresentam. E o híbrido de ressonância – que
expressa a deslocalização dos elétrons – é a estrutura que representa a forma
mais estável do que qualquer uma das estruturas de ressonância
isoladamente.
Em geral, quanto maior o número de estruturas de ressonância para um
composto, mais estável ele será, porém devemos considerar a existência de
estruturas de ressonância estáveis. Volte a observar a figura 4, que
representa a ressonância do ânion acetato e do 1,3-butadieno. O ânion
acetato tem duas estruturas de ressonância, mas igualmente estáveis. Já o
1,3-butadieno possui três estruturas de ressonância, mas duas delas pouco
estáveis devido à polarização gerada nos carbonos.
FIGURA 4
 
Fonte: EnsineMe
javascript:void(0)
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 Figura 4: Estruturas de ressonância do ânion acetato e do 1,3-
butadieno.
A energia de ressonância é tanto maior quanto mais equivalente forem as
estruturas de ressonância. Assim, apesar de o acetato ter apenas duas
estruturas de ressonância, estas são equivalentes, tornando-o mais estável do
que o 1,3-butadieno, que possui três estruturas de ressonância, mas não
equivalentes.
COMPOSTOS AROMÁTICOS E A
REGRA DE HÜCKEL
Agora que entendemos que a estabilidade do benzeno vem da sua energia de
ressonância, vamos estudar melhor as características dos compostos
aromáticos.
O benzeno foi o primeiro composto dessa classe a ser identificado e estudado.
Por isso estruturas que contêm o anel benzênico são classificadas como
aromáticos, como os benzenoides policíclicos representados na figura 6. Vale
destacar que existem compostos aromáticos não benzênicos.
AROMÁTICOS
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/
Muitos derivados do benzeno foram obtidos a partir de bálsamos de
origem vegetal. Por causa dos seus odores agradáveis, esses compostos
foram denominados aromáticos. Mesmo com a descoberta de outras
substâncias – inodoras –derivadas do benzeno, o termo “aromático” ainda
é utilizado para descrever essa classe de compostos.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 6: Benzenoides policíclicos.
Compostos aromáticos, em geral, são cíclicos e possuem elétrons π
deslocalizados, formando nuvens de elétrons ininterruptas (representadas na
figura 2), o que lhes confere um grau maior de estabilidade, assim como já
visto para o benzeno. Além dessas características, para ser considerado
aromático, o composto deve seguir um padrão de número de elétrons π
conjugados denominado regra de Hückel ou 4n + 2.
Segundo a regra de Hückel, um composto só pode ser considerado aromático
se:
o número de elétrons π conjugados no anel for par (2 ou 6 ou 10 etc.).
Podemos também pensar esse padrão em termos de pares de elétrons
π conjugados. Nesse caso, um composto cíclico com ligações π
alternadas é considerado aromático se tiver número ímpar de par de
elétrons;
/
na série numérica de elétrons π conjugados, expressa por 4n + 2, n for
um número inteiro;
ele for uma molécula planar, com nuvem ininterrupta de elétrons π
deslocalizados. O benzeno, por exemplo, apresenta três ligações π (três
pares de elétrons π) e, consequentemente, contém seis elétrons π
conjugados. Se quisermos confirmar se o benzeno é realmente um
composto aromático, podemos calcular n: se n for um número inteiro,
então o composto é aromático. 
Para o benzeno 
Substituindo π da equação pelo número de elétrons π do benzeno, temos:
 
 
Além disso, o benzeno é uma molécula planar com nuvem ininterrupta de
elétrons π deslocalizados. Logo, podemos afirmar que o benzeno é um
composto aromático.
Mas e os sistemas monocíclicos, com ligações duplas conjugadas que
não seguem os requisitos da regra de Hückel? Como podem ser
classificados?
/
Independentemente de serem aromáticos ou não, esses compostos são
classificados como anulenos. Os anulenos que não apresentam
aromaticidade podem ser denominados antiaromáticos ou não aromáticos.
Entenda a diferença entre eles:
ANULENOS
São hidrocarbonetos monocíclicos que apresentam ligações duplas
conjugadas.
Não aromáticos
São anulenos que não apresentam a estabilidade extra conferida pela
aromaticidade. Isso quer dizer que, quando comparados a seus congêneres,
não mostram diferenças significativas em relação à estabilidade – têm
propriedades de alcenos.

Antiaromáticos
São menos estáveis que os seus análogos estruturais e por isso são mais
reativos.
javascript:void(0)
/
OS ANULENOS E A REGRAS DE
HÜCKEL PARA AROMATICIDADE
Assista ao vídeo em que a especialista explica o que são os anulenos, sua
nomenclatura e os critérios para que um anuleno seja considerado um
composto aromático.
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Vamos analisar os compostos 1,3-ciclobutadieno e 1,3,5,7-ciclooctatetraeno.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 7: Compostos antiaromáticos e não aromáticos.
O 1,3-ciclobutadieno é um polieno simples, mas extremamente instável, sendo
muito mais reativo do que os seus análogos ciclobuteno e 1,3-butadieno.
 
Fonte: Wikipedia commons/Domínio público
 Estrutura química do ciclobuteno.
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Fonte: Wikipedia commons/Domínio público
 Estrutura química do 1,3-butadieno.
O 1,3-ciclobutadieno não é simétrico e é formado por duas ligações simples C-
C e duas ligações duplas C=C.
 SAIBA MAIS
Dessa forma, o 1,3-ciclobutadieno não apresenta estruturas de ressonância,
mas sim dois isômeros em estado de equilíbrio. Possui quatro elétrons π e, em
vez de atender a regra de Hückel (4n + 2), o número de elétrons π é 4n,
onde n é um número inteiro. Devido a sua instabilidade, é classificado como
um composto antiaromático.
O 1,3,5,7-ciclooctatetraeno é um polieno cíclico que também é 4n, possui oito
elétrons π, mas apresenta as características físico-químicas de um alceno,
ângulos de ligação próximos a 120° e estrutura não planar. Além disso, as
ligações duplas não se conjugam e estão em posição quase perpendicular
umas às outras, o que lhe fornece a classificação de composto não aromático
(figura 7).
/
Apenas os polienos cíclicos conjugados que atendem a fórmula 4n + 2 serão
aromáticos. Eles podem ser hidrocarbonetos (formados apenas por átomos
carbono e hidrogênio) ou podem possuir heteroátomos (como, por exemplo,
átomos de nitrogênio, oxigênio e enxofre) na cadeia cíclica.
Nos casos apresentados na figura 8, os pares de elétrons do heteroátomo
podem completar os seis elétrons π em ressonância necessários para que
esses compostos sejam considerados aromáticos. Além disso, mantêm as
principais características estruturais dos aromáticos: energia de estabilização
elevada pela ocorrência da ressonância, elétrons π deslocalizados e estrutura
planar.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 8: Heterociclos aromáticos.
Nas moléculas do furano, pirrol e tiofeno o par de elétrons π do heteroátomo
participa da ressonância da molécula, como exemplificado na figura 9.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 9: Aromaticidade do furano.
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Porém, no caso da piridina, o par de elétrons isolados do nitrogênio está em
um orbital fora do plano em que se encontramos elétrons π deslocalizados
(figura 10). Por isso, eles não podem ser contabilizados no cálculo da regra de
Hückel. Ainda assim, trata-se de um composto aromático, já que o anel possui
seis elétrons π em ressonância.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 10: Orbitais da piridina.
Outros exemplos importantes de compostos aromáticos são:
Moléculas com carga que seguem a regra de Hückel, como é o caso do ânion
ciclopentadienila e do cátion cicloheptatrienila (íon tropílio).
Observe nas estruturas de ressonância apresentadas na figura 11 que o ânion
ciclopentadienila possui seis elétrons π deslocalizados, em ressonância,
sendo uma molécula planar, estável e por isso classificada como aromática. Já
o cátion cicloheptatrienila, devido ao orbital vazio presente no carbocátion,
permite que os seis elétrons π também estejam em ressonância,
deslocalizados, gerando estabilidade adicional à molécula e caracterizando,
assim, a aromaticidade do composto.
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Fonte: EnsineMe
 Figura 11: Moléculas carregadas como compostos aromáticos.
 ATENÇÃO
Ainda que os íons ciclopentadienila e cicloheptatrienila sejam aromáticos, seus
análogos neutros, os compostos ciclopentadieno e cicloheptatrieno, não
apresentam aromaticidade (figuras 12 e 13).
 
Fonte: Wikipedia commons/Domínio público
 Figura 12: Ionização do ciclopentadieno.
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Fonte: Wikipedia commons/Domínio público
 Figura 13: Cicloheptatrieno e o seu íon análogo (cátion tropílio).
NOMENCLATURA DOS
AROMÁTICOS DERIVADOS DE
BENZENO
O nome benzeno vem de ácido benzoico, composto obtido de uma resina da
árvore styrax benzoin , nativa de Java e Sumatra. O composto também já
recebeu os nomes de benzina e benzol. O benzeno foi obtido pelos químicos
Peligot (1833) e Mitscherlich (1834) a partir da reação do ácido benzoico com
óxido de cálcio (BARBOSA, 2006).
Muitos dos compostos aromáticos são derivados do benzeno, sejam benzenos
substituídos ou mesmo polibenzênicos. Para os compostos benzênicos a
nomenclatura é obtida considerando a posição do substituinte e o prefixo do
substituinte + benzeno.
Veja alguns exemplos de benzenos monossubstituído:
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Quando analisamos os benzenos dissubstituídos identificamos três
possibilidades: 1,2 quando os substituintes estão em carbono adjacentes –
orto ou o -; 1,3 ou meta ou m -; e 1,4 ou para ou p -.
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Fonte: Wikipedia commons/Domínio público
Os substituintes são informados na nomenclatura sempre em ordem
alfabética. Assim, o 1,2-diclorobenzeno também é chamado de orto -
diclorobenzeno ou, simplesmente, o -diclorobenzeno.
 Figura 17: Estrutura química do orto -diclorobenzeno.
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Fonte: Wikipedia commons/Domínio público
O 1,3-diclorobenzeno é também conhecido como meta -diclorobenzeno ou
m -diclorobenzeno.
 Figura 18: Estrutura química do meta -diclorobenzeno.
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Fonte: Wikipedia commons/Domínio público
O 1,4-diclorobenzeno é o mesmo composto que o para -diclorobenzeno ou p -
diclorobenzeno.
 Figura 19: Estrutura química do para-diclorobenzeno.
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Fonte: Wikipedia commons/Domínio público
O 1-bromo-4-metilbenzeno é o mesmo composto que o para -
bromometilbenzeno ou p -bromometilbenzeno – observem a disposição em
ordem alfabética dos substituintes bromo e metil.
 Figura 20: Estrutura do para-bromo-metilbenzeno.
Muitos compostos derivados do benzeno, além da nomenclatura IUPAC, são
identificados por uma terminologia usual ou vulgar, muito aplicada na prática,
como destacamos a seguir:
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Fonte: EnsineMe
Metilbenzeno ou tolueno
 
Fonte: EnsineMe
Os dimetilbenzenos são chamados de xilenos, como o 1,2-
dimetilbenzeno ou o-xileno
 
Fonte: EnsineMe
O hidroxibenzeno é conhecido como fenol
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Fonte: EnsineMe
O metoxibenzeno é o anisol
 
Fonte: EnsineMe
A benzenamina é a anilina
 
Fonte: EnsineMe
O benzenocarbaldeído é o benzaldeído
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Fonte: EnsineMe
O ácido benzenocarboxílico é o ácido benzoico.
Para benzenos com um número maior de substituintes, estes devem ser
numerados, sempre de forma a obtermos as menores numerações e a
nomenclatura descrita em ordem alfabética, é o caso do 1-cloro-2,3-
dimetilbenzeno e 2,4-dimetil-nitrobenzeno.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. CONSIDERANDO A REGRA DE HÜCKEL E AS
CARACTERÍSTICAS DE AROMATICIDADE, PODEMOS
AFIRMAR:
A) O benzeno é um aromático porque possui seis elétrons π e uma estrutura
não planar.
B) O benzeno é um aromático porque possui seis elétrons π e uma estrutura
planar.
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C) O benzeno é um antiaromático porque possui quatro elétrons π e alta
energia de estabilização pela ressonância.
D) Compostos com número de elétrons 4n são aromáticos quando suas
estruturas são planares.
E) Compostos com número de elétrons 4n são aromáticos quando suas
estruturas não são planares.
2. A CORRETA NOMENCLATURA PARA O COMPOSTO CUJA
ESTRUTURA ESTÁ RETRATADA A SEGUIR É: 
 
FONTE: ENSINEME.
A) 1-bromo-2-etil-4-hidroxibenzeno.
B) 1-bromo-2-metil-fenol.
C) o-bromo-etil-p-hidroxibenzeno.
D) 1-metil-2-bromo-3-hidroxibenzeno.
E) 2-bromo-5-hidroxi-etilbenzeno.
/
GABARITO
1. Considerando a regra de Hückel e as características de aromaticidade,
podemos afirmar:
A alternativa "B " está correta.
 
Os aromáticos têm algumas características: são compostos cíclicos que
atendem a regra de Hückel para o número de elétrons π (4n +2), são planares
e apresentam estabilização pela energia de ressonância.
2. A correta nomenclatura para o composto cuja estrutura está retratada
a seguir é: 
 
Fonte: EnsineMe.
A alternativa "A " está correta.
 
Para a nomenclatura dos derivados de benzeno a numeração deve ser a
menor possível e os substituintes devem ser nomeados em ordem alfabética.
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MÓDULO 2
 Reconhecer os princípios mecanísticos das principais reações de
substituição eletrofílica em aromáticos (SEAr) do benzeno: nitração,
sulfonação e halogenação
SUBSTITUIÇÃO ELETROFÍLICA EM
AROMÁTICOS (SEAR)
O benzeno, assim como os demais aromáticos, é uma espécie rica em
elétrons que pode reagir com eletrófilos. Estes podem ser espécies positivas
(E+) ou mesmo espécies polares – mas com centro deficiente de elétrons (E-
Nu) – que reagem substituindo um hidrogênio no composto aromático (figura
1), reação essa conhecida como substituição eletrofílica aromática (SEAr).
Os aromáticos mostram reatividade distinta quando comparados aos alcenos,
os quais preferencialmente reagem com os eletrófilos por meio de reações de
adição eletrofílica.
 
Fonte: Rodrigo Yuji Oide/ Wikimedia commons / CCBY-SA 3.0
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 Figura 1: Esquema geral da SEAr.
No estudo das reações, apresentado na figura 2, verificamos que o alceno
reage com o eletrófilo por meio de reação de adição, na qual dupla ligação se
desfaz para receber o eletrófilo e o produto final será um composto alifático
saturado. Já o benzeno, quando reage com a mesma espécie, gera um
composto substituído (um hidrogênio do anel benzênico é substituído pelo
eletrófilo), que também é aromático.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 2: Exemplos de adição e substituição eletrofílica.
MECANISMO GERAL DA SUBSTITUIÇÃO
ELETROFÍLICA AROMÁTICA (SEAR)
Para descrever o mecanismo geral de reações do tipo SEAr, vamos usar como
modelo a reação de substituição eletrofílica no benzeno. Nela, o benzeno atua
como um nucleófilo. Veja as etapas a seguir:
PRIMEIRA ETAPA
SEGUNDA ETAPA
/
PRIMEIRA ETAPA
Consiste no ataque nucleofílico que os elétrons π de uma das ligações duplas
do benzeno fazem sobre eletrófilo e formam com ele uma ligação covalente
(ligação C–E). Como consequência disso, os carbonos que anteriormente
estavam envolvidos na ligação dupla (carbonos sp2 ) passam a ser carbonos
com hibridização sp3 e um intermediário carbocátion é formado (quando o
reagente aromático é o benzeno, esse intermediário carbocátion é
denominado cátion arila). O intermediário carbocátion tem algumas estruturas
de ressonância e, por isso, apresenta certa estabilidade. Porém,é muito
menos estável do que o benzeno por não apresentar a nuvem contínua de
elétrons π deslocalizadas, caraterística dos aromáticos primordial para a
estabilidade desses compostos. Pelo fato de essa etapa ser
termodinamicamente desfavorecida, acontece mais lentamente e é denomina
etapa lenta ou etapa determinante da reação.
SEGUNDA ETAPA
O intermediário carbocátion sofre a perda de um próton; a perda é promovida
pela presença de uma espécie básica (aceptora de prótons – B:) no meio
reacional. Observe que o hidrogênio a ser retirado é aquele ligado ao carbono
sp3 , que também está conectado ao eletrófilo. Quando isso acontece, esse
carbono voltar a ter hibridização sp2 e os elétrons que estavam envolvidos na
ligação C–H rompida passam a fazer parte da conjugação dos elétrons π no
anel, restabelecendo a aromaticidade do produto.
/
Essa é uma etapa rápida, exotérmica e termodinamicamente favorecida
(Figura 3).
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 3: Mecanismo da substituição eletrofílica aromática (SEAr).
No diagrama de energia mostrado na figura 1, observamos que a energia do
benzeno e do composto benzênico substituído são inferiores a energia do
intermediário carbocátion formado. Esse é um motivo que pode explicar o
porquê de a primeira etapa da reação ser mais difícil de acontecer (etapa
lenta) e a segunda etapa acontecer rapidamente: uma etapa reacional é
favorecida quando o produto formado por ela é mais estável (menos
energético) do que a espécie que sofre a transformação química.
 COMENTÁRIO
Sendo assim, podemos concluir que a primeira etapa da SEAr não é
favorecida, pois o carbocátion intermediário gerado é menos estável (mais
energético) do que o composto aromático de partida. Por isso, para que essa
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reação inicie, são necessárias condições especiais que favoreçam
cineticamente a formação de seus produtos. Em contrapartida, a formação do
composto aromático substituído ao término da segunda etapa da reação é
favorecida, uma vez que a estabilidade desse composto é maior do que a do
carbocátion intermediário que lhe deu origem.
A substituição eletrofílica aromática envolve uma grande variedade de
reações, entre as quais citamos a nitração, a sulfonação, a halogenação e as
reações de Friedel-Crafts, além de outras como a nitrosação, o acoplamento
azóico e a protonação. Em relação à síntese orgânica, podemos dizer que as
substituições eletrofílicas aromáticas são extremamente importantes, pois
constituem as etapas iniciais na síntese de aromáticos, possibilitando a
inserção de substituintes reativos que podem ser substratos para outras
reações de transformação ou deslocamento, gerando novos substituintes ou
mesmo novos anéis aromáticos.
A substituição eletrofílica aromática é de grande interesse na obtenção de
fármacos, uma vez que mais de 85% destes são compostos sintéticos e
aromáticos. Vejamos o exemplo da sulfadiazina de prata (figura 4), uma sulfa
com núcleo pirimidínico que surgiu na década de 1940.
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Fonte: EnsineMe
 Figura 4: Estrutura química da sulfadiazina de prata.
As sulfas pirimidínicas foram utilizadas no combate a infecções causadas por
coco e colibacilos . A sulfadiazina de prata, introduzida na prática médica em
1968, é hoje um medicamento tópico útil para o tratamento de queimaduras e
úlceras varicosas, por proporcionar cicatrização rápida (BORGES, 2005).
A síntese desse fármaco envolve algumas etapas, sendo uma delas a
clorossulfonação da acetilanilina (figura 5), uma reação de substituição
eletrofílica aromática.
/
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 5: Reação de clorossulfonação da acetanilida.
Nos esquemas a seguir verificamos as principais reações eletrofílicas
aromáticas (Ar = arila, qualquer grupo aromático):
 
Fonte: EnsineMe
/
1
Nitração
 
Fonte: EnsineMe
2
Sulfonação
 
Fonte: EnsineMe
/
3
Halogenação
 
Fonte: EnsineMe
4
Alquilação de Friedel-Crafts
 
Fonte: EnsineMe
/
5
Acilação de Friedel-Crafts
 
Fonte: EnsineMe
6
Acoplamento azoico
Vamos explorar, com detalhes, cada uma dessas reações.
NITRAÇÃO DO BENZENO
A nitração é uma importante substituição eletrofílica que ocorre em aromáticos.
Para isso, é necessário obter um eletrófilo forte e reativo, como o íon nitrônio
(NO2+). O íon nitrônio é formado pela reação do ácido nítrico na presença de
/
um ácido forte, como o ácido sulfúrico concentrado. O ácido nítrico é ativado
por receber o próton do ácido sulfúrico (nessa reação, o ácido de Bronsted-
Lowry, mais forte). Essa espécie protonada perde uma molécula de água e o
íon nitrônio é formado, conforme mostra a figura 6.
 ATENÇÃO
É preciso ressaltar que sem a presença do ácido sulfúrico como catalisador a
reação não deve ocorrer, já que o nitrogênio do ácido nítrico não é um
eletrófilo suficientemente forte para reagir com o benzeno.
Na figura 6 identificamos a etapa lenta do ataque do anel aromático
(nucleófilo) ao íon nitrônio (eletrófilo). O produto dessa etapa da reação é o
carbocátion arila, que perde um próton e, após o restabelecimento da
aromaticidade, o nitrobenzeno é formado.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 6: Nitração do benzeno.
A nitração é uma reação relevante em síntese orgânica, pois trata-se de uma
forma de inserir substituintes nitrogenados nos aromáticos. O grupo nitro
funciona como um intermediário para a obtenção de aminas por reações de
/
redução e estas podem ser substrato de várias outras conversões de grupos
funcionais. Além disso, o grupo nitro funciona como um orientador em reações
posteriores de substituição.
SULFONAÇÃO DO BENZENO
Essa reação ocorre na presença de ácido sulfúrico fumegante, mas qual
é a diferença entre ácido sulfúrico concentrado e ácido sulfúrico
fumegante?
O ácido sulfúrico fumegante comercial é obtido pela adição de trióxido de
enxofre (SO3) – cerca de 8% – ao ácido sulfúrico concentrado. O SO3 é um
eletrófilo forte e reativo devido aos três átomos de oxigênio que atraem os
elétrons do enxofre. A eletrofilicidade do enxofre é suficiente para promover a
reação de substituição eletrofílica no benzeno.
Ele pode ser gerado pela reação de autoprotólise do ácido sulfúrico,
conforme mostrado na figura 7.
AUTOPROTÓLISE
Transferência de prótons entre duas espécies idênticas.
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/
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 7: Sulfonação do benzeno.
A sulfonação é uma reação reversível (figura 8), fácil de se desfazer na
presença de água, uma vez que o trióxido de enxofre reage de forma
exotérmica com o ácido sulfúrico, hidratando-se para gerar ácido sulfúrico e
reconstituindo o benzeno.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 8: Reversão da reação de sulfonação.
Essa reversibilidade é de grande utilidade nos processos de síntese, uma vez
que a sulfonila pode funcionar como um grupo bloqueador de determinadas
/
posições no anel aromático, direcionando as reações subsequentes. Todas
essas características são essenciais na estratégia de retrossíntese, ou seja,
planejamento de etapas sintéticas para se obter um produto final, que pode
ser um fármaco ou qualquer outro produto químico.
Além da importância nos processos de síntese, os ácidos sulfônicos são
importantes intermediários para a formação de sais com propriedades
saponificantes – detergentes (não biodegradáveis), corantes e cloretos de
ácidos sulfônicos que são preparados pela reação do sal de sódio do ácido
sulfônico com PCl3 (Tricloreto de fosfato) ou SOCl2 (Cloreto de tionila)
(figura 9). Os cloretos de sulfonila são importantes intermediários sintéticos,
principalmente na obtenção de grupos sulfonamidas presentes nas sulfas,
antibióticos já citados neste texto.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 9: Síntese de sulfas.
/
HALOGENAÇÃO DO BENZENO
Assim como na halogenação e na sulfonação, os aromáticos podem reagir
com halogênios (bromo e cloro), por meio do mecanismo SEAr.
A halogenação de compostos aromáticos ocorre na presença de um ácido de
Lewis (AlCl3 e FeBr3) que atua como catalisador, ativando os halogênios paraa reação. A presença do ácido de Lewis junto ao halogênio aumenta o seu
caráter eletrofílico, favorecendo sua reação com o anel benzênico. Isso
acontece porque esses catalisadores são capazes de aceitar o par de elétrons
de um dos átomos de halogênio, promovendo uma deficiência eletrônica
nesse átomo.
Consequentemente, eles se tornam eletrófilos mais fortes e reativos, como
demonstrado na figura 10.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 10: Halogenação do benzeno.
/
 ATENÇÃO
Devemos destacar que a reação de halogenação não é favorecida para os
halogênios flúor e iodo. A reação do benzeno com flúor é tão exotérmica e
reativa que se torna explosiva, sendo de difícil controle, já a iodação é
endotérmica e pouco favorecida.
A explicação para a reatividade e o comportamento dos halogênios frente à
reação de substituição eletrofílica aromática se deve à termodinâmica da
quebra e da formação de novas ligações, ou seja, a energia de dissociação
das ligações. No caso das ligações F–F e Ar–H, as energias são bem menores
do que a energia desprendida pela formação das ligações Ar–F e H–F. Já no
caso do iodo o comportamento é inverso e, por isso, a reação é muito
endotérmica e pouco favorecida.
/
REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO
ELETROFÍLICA AROMÁTICA NA
SÍNTESE DE FÁRMACOS
Assista ao vídeo em que a especialista explica a reação de substituição
eletrofilica aromática, os principais exemplos de reação e um resumo de seu
mecanismo.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. NAS REAÇÕES DE SEAR PODEMOS AFIRMAR QUE: 
 
I. O COMPOSTO AROMÁTICO FUNCIONA COMO UM
NUCLEÓFILO. 
II. O COMPOSTO AROMÁTICO FUNCIONA COMO UM
/
ELETRÓFILO. 
III. O CÁTION INTERMEDIÁRIO É ESTABILIZADO POR
RESSONÂNCIA, PORÉM NÃO TEM AROMATICIDADE. 
 
AS AFIRMATIVAS VERDADEIRAS SÃO:
A) Apenas a I.
B) Apenas a II.
C) Apenas a III.
D) As alternativas I e III.
E) As alternativas II e III.
2. NA OBTENÇÃO DO CLOROBENZENO DEVEMOS
UTILIZAR:
A) Benzeno em solução de ácido clorídrico.
B) Benzeno em solução de hidróxido de sódio.
C) Benzeno em solução de cloro e cloreto de alumínio.
D) Benzeno em solução de cloro.
E) Benzeno em solução de cloro e ácido clorídrico.
GABARITO
/
1. Nas reações de SEAr podemos afirmar que:
 
I. O composto aromático funciona como um nucleófilo. 
II. O composto aromático funciona como um eletrófilo. 
III. O cátion intermediário é estabilizado por ressonância, porém não tem
aromaticidade. 
 
As afirmativas verdadeiras são:
A alternativa "D " está correta.
 
O anel aromático é rico em elétrons, portanto atua como um nucleófilo em
reações de substituição eletrofílica aromática, reagindo com espécies
deficientes de elétrons (eletrófilos). Quando o eletrófilo se liga ao benzeno,
forma-se um carbocátion no anel com a perda da aromaticidade.
2. Na obtenção do clorobenzeno devemos utilizar:
A alternativa "C " está correta.
 
O benzeno na presença do halogênio cloro e de um ácido de Lewis, como o
cloreto de alumínio, funciona como catalisador para gerar o eletrófilo.
MÓDULO 3
/
 Reconhecer os princípios mecanísticos da síntese de alquilbenzenos
por acilação-redução e o efeito dos substituintes na reatividade de
compostos aromáticos substituídos
SÍNTESE DE ALQUILBENZENOS
Até o momento conhecemos algumas reações de substituição eletrofílica
aromática.
No entanto, nenhuma delas foi capaz de formar ligações carbono-carbono,
conversão química importante para o aumento das cadeias carbônicas. Como
visto anteriormente, para que uma reação do tipo SEAr aconteça, o composto
que irá reagir com o aromático precisa ter alta eletrofilicidade. Seguindo esse
pensamento, se o nosso objetivo é fazer com que um dos carbonos do anel
aromático se ligue a um átomo de carbono de um reagente, é necessário que
o carbono a ser adicionado apresente propriedades eletrofílicas.
Em quais condições, então, um carbono pode estar deficiente de
elétrons?
Mais uma vez a presença de catalisadores é essencial para a reação ocorrer e
nesse caso, assim como nas reações de halogenação do benzeno, um ácido
de Lewis pode funcionar como um catalisador pela capacidade de atrair
elétrons gerando um centro positivamente carregado, suficientemente
eletrofílico para a reação.
Vamos conhecer agora como isso ocorre por meio das reações de Friedel-
Crafts
/
REAÇÕES DE FRIEDEL-CRAFTS
As reações de Friedel-Crafts são um dos principais mecanismos de inserção
de cadeias carbônicas como substituintes em anéis aromáticos. Esse tipo de
reação ocorre entre haletos de alquila ou haletos de acila na presença de
catalisadores que são fundamentais para a formação da espécie eletrofílica no
meio reacional.
Um dos catalisadores mais utilizados nas reações de Friedel-Crafts é o cloreto
de alumínio – AlCl3, mas outros catalisadores podem ser utilizados, como
AlBr3 (Brometo de alumínio) , BF3 (Trifluoreto de boro) , FeCl3 (Cloreto de
Ferro III) e SbCl5 (Pentacloreto de antimônio) .
ALQUILAÇÃO DE FRIEDEL-CRAFTS
Em 1877 os químicos Charles Friedel (francês) e James Crafts (norte-
americano) desenvolveram uma reação capaz de substituir um hidrogênio do
aromático por grupos de alquila (R). Tal reação recebeu o nome de alquilação
de Friedel-Crafts (figura 1).
/
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 1: A reação de alquilação de Friedel-Crafts.
O mecanismo dessa reação se inicia com a formação do carbocátion eletrófilo
do grupo de alquila. O ácido de Lewis é capaz de receber os elétrons de
haletos de alquila secundários e terciários, favorecendo a quebra da ligação
R–X para a formação de um carbocátion estável. No caso dos haletos de
alquila primários, que não geram carbocátions estáveis, a aproximação do
ácido de Lewis forma um complexo eletrofílico-estado de transição.
Para as reações de alquilação de Friedel-Crafts a reatividade dos haletos de
alquila aumenta com a polaridade da ligação C–X assim o RF > RCl > RBr >
RI. Para compreendermos melhor como ocorrem as alquilações de Friedel-
Crafts nos diferentes tipos de haleto de alquila, vamos destacar,
separadamente, cada um dos mecanismos.
Mecanismo para alquilação de Friedel-Crafts para haletos secundários e
terciários (figura 2).
ETAPA 1
Formação do carbocátion.
ETAPA 2
javascript:void(0)
javascript:void(0)
/
Ataque nucleofílico do anel benzênico ao carbono eletrofílico do carbocátion
alílico.
ETAPA 3
Perda do próton e restabelecimento da aromaticidade.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 2: Síntese do tert-Butilbenzeno por alquilação de Friedel-Crafts.
Mecanismo para alquilação de Friedel-Crafts para haletos primários
ETAPA 1
Ativação do halógeno-alcano.
ETAPA 2
Ataque nucleofílico do anel benzênico ao carbono eletrofílico do haleto de
alquila complexado com o cloreto de alumínio.
ETAPA 3
Perda do próton e restabelecimento da aromaticidade.
 
Fonte: EnsineMe
javascript:void(0)
javascript:void(0)
javascript:void(0)
javascript:void(0)
/
 Figura 3: Síntese do etilbenzeno.
A alquilação de Friedel-Crafts para haletos primários é especialmente eficaz
com cloreto de etila. Porém, com outros haletos primários o produto principal é
um composto alquilbenzeno, cuja cadeia carbônica é ligada ao anel aromático
por meio de um carbono secundário.
Vejamos o exemplo da halogenação do benzeno com o brometo de
propila. O produto desejado seria o propilbenzeno, mas o produto
formado é o isoprilbenzeno. Como explicar o que aconteceu?
Como já vimos, a primeira etapa da reação de alquilação com um haleto
primário é a formação de um complexo do haleto com o ácido de Lewis,
gerando um intermediário no qual o centro eletrofílico é um carbono primário.
Mas esse pode se rearranjar pela migração do hidrogênio (rearranjo 1,2 de
hidreto) para formar um carbocátion secundário ou terciário, que são espécies
mais estáveis (figura 4). No caso do brometo de propila, o rearranjo de hidreto
gera um carbocátion secundário que reage com o benzeno para a formação
do isopropilbenzeno.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 4: Rearranjo na alquilação de Friedel-Crafts.
Essas alquilaçõespodem ocorrer para formar um novo anel: são as
alquilações intramoleculares de Friedel-Crafts. No exemplo da figura 5,
podemos perceber que o aromático já possui uma cadeia lateral com um
/
halogeno-alcano, na presença de um ácido de Lewis, para catalisar a reação,
a ciclização da cadeia pode ocorrer.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 5: Alquilação de Friedel-Crafts intramolecular.
As alquilações de Friedel-Crafts apresentam algumas limitações, seja pela
ocorrência de rearranjo no carbocátion, como visto anteriormente, e formação
de reações laterais, seja pela polialquilação. Em ambos os casos há uma
redução do rendimento do produto principal desejado, levando à formação de
misturas de compostos que são difíceis de ser separados. Isso se justifica pelo
fato dos substituintes alquis serem grupos doadores de elétrons que
aumentam a densidade eletrônica do anel e, consequentemente, fazem com
que os compostos benzênicos alquilados sejam mais reativos do que o
benzeno em reações do tipo SEAr.
Na reação mostrada na figura 6, podemos constatar que o benzeno, ao reagir
com o brometo de isopropila, leva à formação de uma mistura de 25% do
isoprilbenzeno e 15% de 1,4-di-isopropilbenzeno.
/
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 6: Síntese do isopropilbenzeno.
Pelas limitações apresentadas, a alquilação de Friedel-Crafts não é uma
reação de escolha nos processos de síntese. Uma alternativa para a inserção
de grupos alquila nos aromáticos é a utilização da acilação de Friedel-Crafts,
pois ao inserir um grupo acila, o anel fica desativado para as próximas
reações, gerando maior controle nos processos de síntese. O substituinte
acila, por uma etapa de redução, pode ser convertido em um grupo alquila.
Esse processo é conhecido em química orgânica como interconversão de
grupos funcionais (IGF).
ACILAÇÃO DE FRIEDEL-CRAFTS
Como as demais reações de substituição eletrofílica aromática, a acilação de
Friedel-Crafts (figura 7) promove a substituição de um próton do anel
benzênico por um cátion acila (RC≡O+ ou ArC≡O+), sendo mais uma reação
que promove a formação da ligação carbono-carbono nos compostos
/
aromáticos. Os produtos das reações de acilação de Friedel-Crafts são
cetonas aromáticas.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 7: Esquema da Acilação de Friedel-Crafts.
O mecanismo é muito semelhante ao das demais reações de SEAr. Existe a
necessidade de um ácido de Lewis como catalisador para ativar a reatividade
de halogenetos de alcanoíla, também chamados de halogenetos de acila.
Nesse processo, há a formação do intermediário reativo e eletrofílico – cátion
acila ou íon acílio (figura 8), que reage com o composto aromático.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 8: Mecanismo para formação do íon acílio.
O íon acílio se liga ao anel aromático gerando o cátion benzílico e após a
perda do próton a aromaticidade do anel benzênico é restabelecida (figura 9).
/
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 9: Ataque nucleofílico do benzeno ao íon acílio.
A acilação de Friedel-Crafts também pode ocorrer a partir da reação de
derivados aromáticos com anidridos de ácidos carboxílicos, como mostra a
figura 10.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 10: Formação do íon acílio a partir de anidridos carbônicos.
Ao contrário da reação de alquilação, a acilação de Friedel-Crafts possibilita a
introdução de cadeias de carbono nos aromáticos de forma seletiva e
controlada. Inicialmente o produto formado é uma cetona aromática, mas que
pode ser convertida a um grupo alquil pela redução total da carbonila na
presença de zinco e mercúrio (Zn/Hg) em meio ácido, conhecida como
redução de Clemmensen (figura 11).
/
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 11: Obtenção do propilbenzeno por acilação de Friedel-Crafts e
redução de Clemmensen.
EFEITO DOS SUBSTITUINTES E
REGIOSSELETIVIDADE DA SEAR
Até agora analisamos várias reações de SEAr, que têm como produtos
derivados aromáticos monosubstituídos. Após a primeira substituição
eletrofílica no benzeno podemos realizar outras reações e obter derivados di
ou trisubstituídos. Vamos entender como isso ocorre.
Quando a SEAr ocorre em um benzeno que já possui um grupo qualquer, três
regioisômeros podem ser formados: isômero orto (o), isômero meta (m) e
isômero para (p), conforme mostra a figura 12.
/
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 12: Benzenos dissubstituídos e seus regioisômeros.
Entretanto, esses isômeros não são obtidos em quantidades iguais. O grupo já
presente no aromático influencia a reação SEAr de duas formas:
REATIVIDADE DO AROMÁTICO
O substituinte afeta a reatividade do anel aromático podendo torná-lo mais
reativo (grupos ativantes do anel aromático) ou menos reativo (grupos
desativantes do anel aromático) que o composto aromático não substituído. É
importante destacar que, nesse contexto, a reatividade está relacionada à
velocidade com que a reação de substituição eletrofílica irá acontecer: quanto
maior a reatividade, maior a velocidade da reação.

/
ORIENTAÇÃO DA POSIÇÃO DA NOVA
LIGAÇÃO
O substituinte influencia a posição preferencial para a ligação do segundo
grupo no anel aromático (figura 13). Alguns substituintes favorecem as SEAr
na posição meta e outros nas posições orto e para , sendo chamados de
orientadores meta e orientadores orto /para , respectivamente.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 13: Efeito orientador do substituinte na SEAr.
ATIVAÇÃO OU DESATIVAÇÃO DO
ANEL AROMÁTICO
Nas reações SEAr já entendemos que o anel aromático, muitas vezes
exemplificado pelo benzeno, é uma espécie rica em elétrons que reage
/
atacando uma espécie deficiente de elétrons, o eletrófilo. É de se esperar que
quanto maior for a densidade eletrônica desse aromático, mais nucleofílico e
mais reativo ele será frente a um eletrófilo. Os substituintes podem influenciar
a densidade eletrônica do anel aromático por dois efeitos: ressonância e/ou
efeito indutivo.
Veja a diferença entre eles:
A ressonância se propaga pelas ligações π conjugadas, pelas quais os
elétrons se deslocam.

Já o efeito indutivo ocorre devido à diferença de eletronegatividade dos
átomos, gerando polarização induzida das ligações σ, e enfraquece com o
aumento da distância entre o grupo substituinte e o centro reacional.
Podemos classificar os grupos substituintes do benzeno em grupos doadores
de elétrons, que, por aumentarem a densidade eletrônica do anel, o ativam e
são chamados de ativadores do anel e grupos aceitadores ou retiradores
de elétrons, que, por diminuírem a densidade eletrônica do anel, o desativam e
são chamados de desativadores do anel.
Os grupos alquilas, como, por exemplo, o grupo metila, são doadores de
elétrons por efeito de hiperconjugação, que se caracteriza pela deslocalização
dos elétrons por meio de ligações σ para orbitais vazios. Quando o carbono
assume uma carga positiva ele adquire a hibridização sp2 e o orbital p fica
vazio. Ligações σ vizinhas podem doar densidade eletrônica a esse orbital
/
vazio, facilitando a deslocalização da carga, e diminuem a energia da espécie.
Essa doação pode ocorrer por qualquer ligação σ próxima, mas acontece
principalmente por ligações C–C ou C–H. Essa deslocalização faz com que o
hidrogênio assuma parte da carga positiva do orbital p . Trata-se de um efeito
muito menos intenso do que a ressonância.
A hiperconjugação (figura 14) é mais bem descrita por estruturas individuais,
que contribuem para uma estrutura híbrida:
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 14: Fenômeno de hiperconjugação.
Ainda analisando o efeito indutivo, grupos mais eletronegativos que o carbono
retira elétrons, como halogênios, nitrila (CN), nitro (NO2 ) e carbonila (CO),
mas os três últimos também retiram elétrons por meio do efeito de
ressonância, sendo capazes de estabilizar cargas negativas nas estruturas de
ressonância.
Na tabela1, a seguir, podemos identificar a contribuição dos principais grupos
substituintes para a reatividade do anel aromático, ativando-o ou desativando-
o, e o efeito orientador orto/para e meta dos grupos./
Orientadores orto/para Orientadores meta
Ativantes
forte
-NH2 
-OH 
-OR Desativantes
forte
-N+
(CH3)3 
-NO2 
-CN 
-SO3H 
-COR
Ativantes
fraco
-NHCOCH3 
-R, -Ar
Desativantes
I, Br, Cl, F 
(os halogênios são
exceções, pois trata-
se de desativantes
que orientam o/p)
Desativantes
fraco
-COOH 
-COOR 
-CHO
 Atenção! Para visualizaçãocompleta da tabela utilize a rolagem horizontal
 Tabela 1: Resumo do efeito ativante/desativante dos substituintes e suas
contribuições nas orientações de regiosseletividade nas reações SEAr.
/
REAÇÕES DE FRIEDEL-CRAFTS
Assista ao vídeo em que serão apresentadas as reações de Friedel-Crafts –
alquilação e acilação e sua importância na síntese de alquil e acilbenzenos.
/
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. SE, PELA SÍNTESE DE FRIEDEL-CRAFTS, SE DESEJA
OBTER ETIL-FENIL-CETONA, DEVE-SE REAGIR BENZENO
COM CLORETO DE:
A) propanoíla
B) benzoíla
C) fenila
D) etanoíla
E) propila
2. O BENZENO QUANDO SUBMETIDO À ALQUILAÇÃO PELO
PROCESSO DE FRIEDEL-CRAFTS:
A) Não reage porque essa é uma reação pouco favorecida.
B) É sempre muito reativo e a reação é explosiva e inviável.
C) Normalmente reage lentamente para formação apenas dos derivados
monoalquilados.
D) Normalmente reage rapidamente para formação seletiva dos derivados
monoalquilados.
/
E) Normalmente reage formando uma mistura de monoalquil e
polialquilbenzenos.
GABARITO
1. Se, pela síntese de Friedel-Crafts, se deseja obter etil-fenil-cetona,
deve-se reagir benzeno com cloreto de:
A alternativa "A " está correta.
 
Em uma acilação de Friedel-Crafts o benzeno deve reagir com um cloreto de
acila ou alcanoíla, no caso a propanoíla de 3 carbonos, para formar o grupo
etil ligado à cetona.
2. O benzeno quando submetido à alquilação pelo processo de Friedel-
Crafts:
A alternativa "E " está correta.
 
As reações de alquilação de Friedel-Crafts no benzeno são pouco utilizadas
pois o grupo alquil introduzido ativa o benzeno para novas reações, além de
vários grupos alquila poderem sofrer rearranjo levando à formação de outros
produtos alquilados.
MÓDULO 4
/
 Descrever o efeito dos substituintes na regiosseletividade das
sínteses de compostos aromáticos com múltiplos substituintes
SÍNTESE ORGÂNICA A PARTIR DE
REAÇÕES DE SEAR
Para compreendermos melhor as características da cinética, da
regiosseletividade e o efeito dos substituintes em compostos aromáticos,
vamos analisar algumas reações do tipo SEAr.
Iniciemos pelo fenol ou hidroxi-benzeno, uma substância obtida principalmente
a partir da extração de óleos do alcatrão de hulha. Apesar de ter uma hidroxila
ligada ao anel aromático, o fenol não é classificado como um álcool, uma vez
que tem um próton ácido.
ÁCIDO
O caráter ácido desse composto se deve à estabilidade de sua base
conjugada conferida por ressonância.
O fenol é mais reativo do que o benzeno. Uma evidência disso é que ele reage
com Br2 sem a presença de um catalisador (figura 1). O produto majoritário
dessa reação é o 2,4,6-tribromofenol.
javascript:void(0)
/
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 1: Bromação do fenol.
Mas, por que o produto formado em maior quantidade é um composto
fenólico trissubstituído?
A alta reatividade do fenol faz com que a molécula sofra mais de uma reação
de SEAr. Observe, ainda, que a hidroxila, além de um grupo doador de
elétrons e ativador do anel, também orienta as substituições nas posições
orto/para .
Existem duas justificativas para que substituintes capazes de doar elétrons ao
anel aromático sejam orientadores orto/para :
O ataque do eletrófilo nas posições orto e para (orto/para ) se deve à maior
densidade eletrônica nessas posições, o que pode ser observado pelas
estruturas de ressonância mostradas na figura 2. Veja que as cargas negativas
(que representam alta densidade eletrônica) passam pelas posições orto e
para .
/
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 2: Fenol e suas estruturas de ressonância.
Quando o substituinte é um doador de elétrons, o carbocátion intermediário,
formado pela adição do eletrófilo em orto ou para , apresenta três estruturas
de ressonância, enquanto na substituição em meta um carbocátion com
apenas duas dessas estruturas é formado. Essa estrutura de ressonância a
mais que a reação em orto/para fornece se deve ao fato de que em uma
delas a carga positiva está localizada no carbono ligado ao substituinte. Com
isso, os elétrons isolados do substituinte podem ser compartilhados com esse
carbono, por ressonância. Na figura 3 estão ilustradas as estruturas de
ressonância correspondentes aos carbocátions intermediários formadas nas
reação de SEAr em orto/para e em meta.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 3: Análise da estabilização do ataque nas posições orto/para ou
meta para derivados fenólicos.
Outros substituintes que doam elétrons também direcionam as reações de
SEAr nas posições orto/para , principalmente aqueles que possuem oxigênio,
/
nitrogênio (que tenha pares de elétrons isolados), e os halogênios (em
especial F e Cl).
Vejamos alguns desses exemplos.
ÍON FENÓXIDO
O íon fenóxido (base conjugada do fenol) é um composto aromático
substituído muito reativo (mais até que o fenol). Ele é capaz de reagir com
eletrófilos muito fracos, como o dióxido de carbono. O ácido salicílico, por
exemplo, usado em peelings na cosmetologia e, industrialmente sendo
precursor do ácido acetilsalicílico (AAS), pode ser obtido a partir da SEAr com
fenóxido de sódio e CO2 (figura 4). Apesar de ser um dirigente orto/para , o
grupo-O,- a reação de substituição com CO2 leva principalmente ao produto
orto . Isso acontece devido à coordenação entre o íon sódio e os dois
oxigênios, um do fenóxido e o outro do CO2.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 4: Síntese do ácido acetilsalicílico.
/
ANILINA
A anilina, fenilamina ou aminobenzeno é um líquido incolor (ligeiramente
amarelo), de odor característico e sabor aromático cáustico. Não se evapora
facilmente em temperatura ambiente, sendo facilmente inflamável (queima
com uma chama fumacenta). A anilina é levemente solúvel em água e se
dissolve facilmente na maioria dos solventes orgânicos e inorgânicos. É
utilizada para fabricar uma variedade produtos, como, por exemplo, a espuma
de poliuretano, produtos químicos agrícolas, pinturas sintéticas, antioxidantes,
estabilizadores para a indústria do látex, herbicidas, vernizes, explosivos e
também na fabricação de preservativos masculinos e femininos. Além disso é
usada como matéria-prima para vários corantes e, por isso, de forma
equivocada, seu nome é um sinônimo de corante.
O grupo amino na anilina é um doador de elétrons mais forte do que a hidroxila
do fenol. Trata-se de um substituinte que ativa fortemente o anel benzênico e
orienta as reações de SEAr nas posições orto/para . Assim como o fenol, na
presença de bromo não necessita de um catalisador para que a bromação do
anel benzênico ocorra de forma completa. Essa reação também gera um
produto tribromado.
Tanto o grupo amino (NH2) quanto a hidroxila (OH) são bastante versáteis em
síntese orgânica.
Esses grupos são muito importantes no planejamento de rotas sintéticas, uma
vez que, ao inserirmos um substituinte doador ou retirador de elétrons no anel,
estamos estabelecendo a regiosseletividade das próximas reações de SEAr,
ou seja, definiremos se as substituições serão em orto/para ou em meta ,
respectivamente.
/
Por exemplo, ao realizarmos diretamente a nitração do fenol ou da anilina
teremos a formação do derivado trinitrobenzeno com os substituintes nas
posições orto/para . Mas se inicialmente acetilamos o grupo amina da anilina,
geramos um substituinte amida que é doador moderado pela presença da
carbonila (a carbonila ligada ao N da anilina puxa os elétrons isolados desse
átomo tanto por ressonância, quanto por efeito indutivo, fazendo com que eles
fiquem menos disponíveis para serem compartilhados na ressonância do anel
benzênico e dos intermediários catiônicos formados durante a reaçãode
SEAr). O substituinte N-acetil, por ser um ativador mais brando, possibilita
maior controle da reação SEAr, formando principalmente o produto para (mais
favorecido por ter menor impedimento estérico). Também é produzido em
menor quantidade o produto com substituição em orto e, em quantidades
ínfimas, o produto em meta (figura 5).
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 5: Nitração de aromáticos: efeito orientador do grupo substituinte.
/
ESTRATÉGIAS DE SÍNTESE DE
BENZENOS SUBSTITUÍDOS
Para realizarmos a síntese de derivados benzênicos substituídos é necessário
o planejamento da reação para garantir que o padrão de substituição desejado
seja obtido. Nesse planejamento, é importante analisar os seguintes fatores:
Posição desejada dos substituintes;
A ordem de entrada de cada substituinte, considerando se é ativador ou
desativador do anel aromático;
Se o substituinte orienta orto/para ou meta ;
Se existem outros produtos não desejados que podem ser formados,
diminuindo o rendimento e a eficiência da reação;
Se há possibilidade da ocorrência das interconversões dos grupos
substituintes, a fim de controlar melhor as reações.
Para entendermos melhor como isso funciona, vamos analisar exemplos de
algumas sínteses.
Síntese da p-bromo-anilina a partir do benzeno
O primeiro passo é identificar se vamos iniciar introduzindo o bromo ou a
amina no benzeno. Na obtenção da p-bromo-anilina, tanto o bromo quanto a
amina (NH2) são orientadores orto/para . Pensando na reatividade dos
/
compostos benzênicos substituídos, qual grupo substituinte você adicionaria
ao anel benzênico?
AMINA
A amina é um ativador forte que favorece múltiplas SEAr. Por isso, se
decidirmos partir da anilina para obtenção do p-bromo-anilina, antes da reação
de bromação deveríamos converter o grupo amino em um grupo ativador
moderado, como o N-acetil (acetilação da amina), para que a reação pudesse
ser controlada mais facilmente e produtos polissubstituídos fossem evitados.
BROMO
O bromo é um substituinte desativante que orienta a reação nas posições
orto e para . Isso quer dizer que o bromobenzeno é menos reativo frente a
reações SEAr, o que possibilita menor formação de produtos polissubstituídos.
Dessa forma, a rota mais eficaz para a obtenção do p-bromo-anilina seria: 1)
bromação do benzeno para obtenção do bromobenzeno; 2) nitração do
bromobenzeno para formação do para-bromo-nitro-benzeno; 3) redução do
grupo nitro para a obtenção da para-bromoanilina (figura 6).
/
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 6: Síntese da p-bromoanilina.
Síntese do m-bromoanilina
E o m-bromoanilina, como poderia ser obtido? Veja a figura 7. Uma vez que o
grupo nitro é um desativante do anel benzênico e orienta reações do tipo SEAr
em posição meta , para a síntese do m-bromo-anilina a rota sintética de
escolha seria:
Nitração do benzeno para a formação do nitrobenzeno.;
Bromação para a obtenção do m-bromo-nitrobenzeno; e
Pela redução do grupo nitro para formação da m-bromo-anilina.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 7: Síntese da m-bromoanilina.
/
Outro exemplo de alteração da orientação do substituinte no anel benzênico é
escolher entre utilizar derivados alquil ou carbonil, já que o primeiro é doador
de elétrons fraco e orientador orto/para , e os grupos carbonílicos são
retiradores de elétrons e orientadores meta (figura 8).
Anteriormente, vimos que para a inserção de grupos alquil nos aromáticos a
reação de escolha deve ser a acilação de Friedel-Crafts para evitarmos
subprodutos de rearranjo ou polialquilações das alquilações de Friedel-Crafts,
e que os derivados carbonílicos são convertidos a grupos alquila por meio da
reação de redução de Clemmensen. Em contraposição, os derivados alquílicos
podem ser oxidados nos seus respectivos derivados carbonílicos na presença
de CrO3 e ácido sulfúrico.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 8: Efeito do substituinte na orientação das reações SEAr.
Agora vamos planejar a síntese 1-cloro-3-etil-benzeno (figura 9). Mas por
onde começar?
Pensando nas possibilidades mais triviais, que envolvem a inserção direta dos
grupos substituintes, temos as seguintes situações:
Iniciar pela introdução do cloro – trata-se de um orientador orto/para ; se o
primeiro produto a ser obtido for o clorobenzeno, não será possível obter a
/
segunda substituição na posição meta .

Iniciar pela ligação do grupo etila – os alquil também são orientadores
orto/para .
Uma vez que os substituintes do produto desejado estão em posição
meta, nenhuma dessas opções é viável. Então, vamos obter um padrão
de substituição meta?
Uma rota possível é iniciarmos a síntese pela inserção de um grupo acila, que
é um desativante (o que torna a reação mais controlável) e orientador meta e,
depois de adicionado o cloro, interconvertê-lo em um grupo alquil. Assim, a
síntese teria as seguintes etapas:
ETAPA 1
Acilação de Friedel-Crafts do benzeno para obtenção da acetofenona;
ETAPA 2
Cloração da acetofenona;
ETAPA 3
Redução de Clemmensen para reduzir a cetona a um grupo alquil.
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javascript:void(0)
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/
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 9: Síntese 1-cloro-3-etil-benzeno.
Por fim, como sintetizar de forma seletiva o 5-cloro-2-metoxi-1,3-
benzenodiamina a partir do metoxibenzeno?
Para a obtenção desse produto, vamos pensar na síntese “de trás pra frente”,
estudo chamado de retrossíntese (figura 10). Observe que a seta dupla
demonstra esse processo, o que nos possibilita verificar as etapas necessárias
para obter o produto a partir do substrato.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 10: Figura 10: Retrossíntese do 5-cloro-2-metoxi-1,3-
benzenodiamina.
Temos duas opções (figura 11):
/
1) iniciar pela inserção do átomo de cloro; ou 
2) iniciar pela inserção dos grupos aminas – que são obtidos a partir de grupos
nitro.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 11: Análise da retrossíntese do 5-cloro-2-metoxi-1,3-
benzenodiamina.
Vamos analisar qual seria o substrato ideal para iniciarmos a reação:
SENTIDO 2 DA SETA:
O grupo metoxi (-OCH3) é um ativador do anel benzênico para SEAr e um
orientador orto/para volumoso. Nesses casos, introduzir substituintes na
posição orto sem inserção na posição para é um processo complexo, apenas
favorecido em situações muito específicas pela formação de assistência
através de interações intramoleculares, como pontes de hidrogênio. Assim, a
etapa 2 é menos viável, pois o primeiro substituinte a ser inserido no metoxi-
benzeno formará uma mistura de produtos orto/para .
/
SENTIDO 1 DA SETA:
Ao submetermos o metoxi-benzeno à reação de cloração, o principal isômero
formado será o p-cloro-metoxibenzeno devido ao impedimento estérico do
grupo metóxi, que desfavorece a substituição em orto . Assim, depois dessa
etapa seria possível realizar a reação de nitração e redução dos grupos nitro
para obtenção das aminas.
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 12: Síntese do 5-cloro-2-metoxi-1,3-benzenodiamina.
Mas se desejarmos uma síntese com maior regiosseletividade podemos
utilizar o recurso da sulfonação reversível. A introdução do grupo ácido
sulfônico protege a posição para inicialmente – como o SO3H é mais
volumoso do que o cloro, o produto orto praticamente não é formado. A rota
sintética a seguir (figura 13) demonstra a síntese regiosseletiva do 5-cloro-2-
metoxi-1,3-benzenodiamina.
/
 
Fonte: EnsineMe
 Figura 13: Síntese regiosseletiva do 5-cloro-2-metoxi-1,3-benzenodiamina.
O EFEITO DOS SUBSTITUINTES NA
REATIVIDADE E
/
REGIOSSELETIVIDADE DOS
DERIVADOS DO BENZENO
Assista ao vídeo em que a especialista explica de forma resumida o efeito dos
substituintes na reatividade e regiosseletividade dos derivados do benzeno.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. CONSIDERANDO OS COMPOSTOS CLOROBENZENO, O -
DICLOROBENZENO E BENZENO, A ORDEM DE
REATIVIDADE EM RELAÇÃO À SUBSTITUIÇÃO
ELETROFÍLICA É:
A) Todos reagem igualmente, pois o substituinte não influencia a reatividade
do benzeno.
B) Clorobenzeno > o-diclorobenzeno > benzeno.
/C) Benzeno > clorobenzeno > o-diclorobenzeno.
D) o-diclorobenzeno > clorobenzeno > benzeno.
E) o-diclorobenzeno > benzeno > clorobenzeno.
2. AO PLANEJAR A SÍNTESE DO ÁCIDO 3-
BROMOBENZENOSSULFÔNICO, AS ETAPAS CORRETAS
PARA ESSA SÍNTESE A PARTIR DO BENZENO SERIAM:
A) Reagir o benzeno com Br2 e FeBr3 e depois reagir o produto com ácido
sulfônico.
B) Reagir o benzeno com ácido sulfônico fumegante e depois reagir o produto
com Br2 e FeBr3.
C) Reagir o benzeno com Br2, FeBr3 e ácido sulfônico.
D) Reagir o benzeno com Br2 e ácido sulfônico.
E) Não é possível obter o ácido 3-bromobenzenossulfônico.
GABARITO
1. Considerando os compostos clorobenzeno, o -diclorobenzeno e
benzeno, a ordem de reatividade em relação à substituição eletrofílica é:
A alternativa "C " está correta.
 
/
Doadores de elétrons ativam o anel benzênico para SEAr e grupos retiradores
de elétrons desativam o anel. O cloro é um grupo retirador de elétrons por
efeito indutivo; dessa forma quanto maior o número de átomos de cloro menos
reativo estará o benzeno.
2. Ao planejar a síntese do ácido 3-bromobenzenossulfônico, as etapas
corretas para essa síntese a partir do benzeno seriam:
A alternativa "B " está correta.
 
Como o produto desejado apresenta padrão de substituição meta , a reação
de sulfonação deve ser a primeira pois a inserção do SO3H no benzeno
direcionará a reação de bromação para a posição meta .
CONCLUSÃO
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Como vimos neste tema, os aromáticos e derivados de benzeno são
compostos orgânicos de grande relevância, não apenas para a síntese
orgânica geral, mas de muito interesse para farmacêuticos e químicos que
atuam na obtenção de substâncias biologicamente ativas. A maioria dos
fármacos são derivados aromáticos e entender bem essa classe de
compostos, sua reatividade e características é fundamental. A principal reação
/
é a substituição eletrofílica aromática (SEAr) utilizada para a introdução de
vários grupos funcionais no anel aromático e estes ainda podem ser
transformados quimicamente para gerar uma infinidade de moléculas. Vimos
também que, para sintetizarmos um composto benzênico polissubstituído é
preciso levar em consideração diversos fatores, tais como: natureza ativante
ou desativante do substituinte e como este interfere em substituições
eletrofílicas subsequentes.
REFERÊNCIAS
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analgésicos paracetamol e fenacetina e do adoçante dulcina um projeto
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Pearson Prentice Hall, 2006.
BORGES, A. D. L. et al. Síntese de sulfadiazina e sulfadiazina de prata em
escala semi-micro prática experimental em síntese de fármacos. Quím. Nova,
/
vol. 28, N. 4, 727-731, 205. Consultado em meio eletrônico em: 14 dez. 2020.
BRUICE, P. Y. Química Orgânica. vol. 1, 4. ed. São Paulo: Pearson Prentice
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CARAMORI, G.F & OLIVEIRA, K.T. Aromaticidade evolução histórica do
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CLAYDEN, J.; GREEVES, N.; WARREN, S. Organic chemistry, 1. ed.
Londres: Oxford University Press, 2001.
MORRISON, R.T. & BOYD, R.N. Química Orgânica. 16. ed. Rio de Janeiro:
Fundação Calouste Gulbenkian, 2011.
SOLOMONS, T.W.G. & FRYHLE, C.B. Química Orgânica, vol. 1, 10. ed. Rio
de Janeiro: LTC, 2012, pag. 233-309.
VOLLHARDT, K.P.C. & SCHORE, N.E. Química Orgânica estrutura e função.
4. ed. Porto Alegre: Bookman, 2004.
EXPLORE+
Entenda a complexidade do estudo de mecanismos, como no exemplo da
reação de nitração aromática, a partir das considerações de CARDOSO,
S. P. e CARNEIRO, J. W. M. em Nitração aromática: substituição
eletrofólica ou reação de transferência de elétrons?
/
CONTEUDISTA
Lis Helena Pinheiro Teixeira Paula
 CURRÍCULO LATTES
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