COMPOSTOS AROMÁTICOS E REAÇÕES DE COMPOSTOS AROMÁTICOS

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CIÊNCIAS BIOLÓGICAS E DA SAÚDE
FARMÁCIA
DÉBORA MARRONI DE MIRANDA
COMPOSTOS AROMÁTICOS E
REAÇÕES DE COMPOSTOS AROMÁTICOS
PROFESSORA MARINA PEREIRA ROCHA
BELO HORIZONTE, OUTUBRO DE 2020
1. INTRODUÇÃO..............................................................................................3
2. METODOLOGIA.........................................................................................4
3. DESENVOLVIMENTO..................................................................................5
3.1. O BENZENO..............................................................................................5
 3.1.1. A DESCOBERTA DO BENZENO...............................................................5
 3.1.2. NOMENCLATURA DOS DERIVADOS BENZÊNICOS...............................5
 3.1.3. A REGRA DE HUCKEL.............................................................................6
3.2. REAÇÕES DE COMPOSTOS AROMÁTICOS............................................7
 3.2.1. REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO AROMÁTICA ELETROFÍLICA....................7
 3.2.2. HALOGENAÇÃO...................................................................................8
 3.2.3. NITRAÇÃO.............................................................................................9
 3.2.4. SULFONAÇÃO......................................................................................9
 3.2.5. ALQUILAÇÃO E ACILAÇÃO DE FRIEDEL-CRAFTS...............................10
4. CONCLUSÃO............................................................................................12
5. REFERÊNCIAS............................................................................................13
SUMÁRIO
1.INTRODUÇÃO
33
Os compostos aromáticos foram isolados a primeira vez de fontes naturais, em
1820 pelo químico inglês Michael Faraday. Faraday isolou o benzeno
aquecendo o óleo de baleia. (Del, J. C.)
Foi dado esse nome "aromático", pelo aroma que a maioria deles exalavam.
Após muitos estudos, à medida que as estruturas desses compostos eram
entendidas, foi descoberto que elas possuíam muitas insaturações e seis
carbonos em sua estrutura. (SOLOMONS, T.W. Graham)
Dessa forma, os químicos adotaram novas formas de classificação para estes
compostos, os chamados, "anéis benzênicos" afinal, nem todo composto que
possui o benzeno, também possui algum odor como por exemplo, a aspirina.
Então, sua classificação se baseava em suas características eletrônicas
especiais como sua reatividade e assim, englobando maior quantidade de
compostos que são aromáticos mas não necessariamente exalam algum odor.
(Ildefonso, G.C.F.L.E.M.F. B.)
Apesar dos benzenos serem estrutura diferentes do que já se conhecia na
época, essas mesmas características os tornam menos reativos e pouco
passíveis a reações. Após muitos estudos, foi possível desenvolver métodos
alternativos para mudar os átomos presentes na estrutura do anel, por
exemplo, a substituição de um átomo de hidrogênio por um halogênio,
substituição de grupos nitro, entre outras. (Ildefonso, G.C.F.L.E.M.F. B.)
A partir desses processos, é possível transformar o anel benzênico em
estruturas mais complexas como na síntese de fármacos por exemplo e até
mesmo, em biossínteses onde pode ser produzido em laboratório, compostos
que foram isolados da natureza e até mesmo, alterar uma estrutura extraída
da natureza e alterá-la em laboratório. (SOLOMONS, T.W. Graham)
Dito isso, o objetivo deste trabalho é conhecer um pouco da história por trás
dos anéis benzênicos e demonstrar as regras em que os aromáticos estão
enquadrados, além de apresentar as cinco principais reações em que se é
possível realizar para modificar essas estruturas.
2. METODOLOGIA
44
Na primeira etapa foi realizado um levantamento bibliográfico em publicações
de língua portuguesa, inglesa e espanhola, dos últimos dez anos disponíveis
nas bases de dados SciELO, Lilacs, Medline e PsycINFO, além de livros sobre o
tema, compreendidos entres os anos de 2000 a 2020.
Já na segunda etapa, para a seleção das publicações consideradas neste
estudo, foi utilizado como critério o descritor “compostos aromáticos”,
priorizando artigos que versassem sobre o tema “reações de compostos
aromáticos” em seus vários aspectos.
Como descritores foram utilizados: funções orgânicas, compostos aromáticos,
reações de compostos aromático.
3.1.1. A descoberta do benzeno
Os compostos aromáticos foram descobertos em 1825 pelo químico inglês Michael Faraday
(Royal Institution), o chamou de hidrocarboneto de “bicarbureto de hidrogênio” e
atualmente é denominado "benzeno". (Ildefonso, G.C.F.L.E.M.F. B.)
O químico alemão Eilhardt Mitscherlich, em 1834, produziu o benzeno e mostrou que o
mesmo tinha a fórmula molecular C6H6. Na época, isso era considerado diferente afinal,
ele tinha a mesma quantidade de carbono e de hidrogênio, dessa forma, puderam
constatar a insaturação dos benzenos. (Del, J. C.)
No século XIX, uma nova teoria surgiu, a de Kekulé–Couper–Butlerov, que basicamente
dividia os compostos orgânicos em: alifáticos ou aromáticos. Os alifáticos precisavam ter
características apolar, enquanto que os aromáticos, precisavam ter níveis de hidrogênio
abaixo quando comparado com a quantidade de carbono e serem perfumados, e
geralmente eram retirados de bálsamos, resinas e óleos essenciais. (Ildefonso,
G.C.F.L.E.M.F. B.)
3.1.2. Nomenclatura dos derivados benzênicos
Existem várias nomenclaturas aceitas para o benzeno. Em alguns casos ele aparece como
o nome principal seguido do seu substituinte, em outros casos pode acontecer dele
aparecer com outro nome principal, por exemplo o metilbenzeno é chamado de tolueno.
(Del, J. C.)
3. DESENVOLVIMENTO
55
3.1. O BENZENO
FLUOROBENZENO TOLUENO
A nomenclatura orto-, meta- e para-, representa a posição dos grupos substituintes. Números
também são bastante utilizados.
Se tiver mais de 2 substituintes ligados ao anel, a nomenclatura correta é a de números.
1,2-Dibromobenzeno
(o-dibromobenzeno)
ORTO
1,3-Dibromobenzeno
(m-dibromobenzeno)
META
1,4-Dibromobenzeno
(p-dibromobenzeno)
PARA
Ácido 2-nitrobenzoico
(ácido o-nitrobenzoico)
ORTO
1,2,3-Triclorobenzeno 1,2,4-Tribromobenzeno
1
2
34
5
61
2
34
5
6
3.1.3. A regra de Hückel
Para que um composto seja considero aromático, ele precisa ter a cadeia cíclica e plana
(formada por carbonos sp2) e cumprir as regras propostas pelo físico alemão Erich Hückel
descrita a seguir. (Del, J. C.)
Usando o benzeno de exemplo temos:
4n + 2 - elétrons π ----- onde n precisa ser igual a um número inteiro
4n + 2 = 6
4n = 6-2
4n = 4
n = 4/4
n = 1 (número inteiro)
66
 elétrons π do benzeno
4n + 2 = 4
4n = 4 - 2
4n = 2
n = 2/4
n = 1/2 ou 0,5 (número decimal)
AROMÁTICO
NÃO AROMÁTICO
3.2.1. Reações de substituição aromática eletrofílica
A principal reação que ocorre em um anel aromático é a de substituição onde um átomo de
hidrogênio é substituído pelo grupo de interesse. (SOLOMONS, T.W. Graham)
3. DESENVOLVIMENTO
77
3.2. REAÇÕES DE COMPOSTOS AROMÁTICOS
H E
E A_+ H A_+
reagente
eletrofílico
HALOGENAÇÃO
NITRAÇÃO
SULFONAÇÃO
ALQUILAÇÃO DE
FRIEDAL-CRAFTS
ACILAÇÃO DE
FRIEDAL-CRAFTS
Cl
NO
3SO H
2
AlCl 3
O
R
E+
+ + +
+
3.2.2. Halogenação
O benzeno reage com os halogênios (Br e Cl) na presença de um ácido, que torna o
halogênio mais forte e que pode ser o cloreto de alumínio (AlCl3) ou o cloreto férrico
(FeCl3) para a cloração, e o brometo férrico (FeBr3) para a bromação. A fluoração ocorre
tão rápido que é difícil cessar a monofluoração (substituição de apenas um átomo de
Flúor), dessa forma, são necessários esquipamentos para realizar esta reação. Já o iodo é
tão pouco reativo que é necessário um método alternativo. (SOLOMONS, T.W. Graham)
Mecanismo geral para a substituição eletrofílica 
O benzeno reage com um eletrófilo usando dois de seus elétrons pi. A primeira etapa é
parecida com uma adição a uma ligação dupla ordinária (como a de um alceno).
Diferentemente da reação de adição, o benzeno reage posteriormentede modo a
regenerar o sistema aromático muito estável. (SOLOMONS, T.W. Graham)
Na primeira etapa do mecanismo geral, o eletrófilos reage com dois elétrons pi do anel
aromático para formar um íon arênio, que é estabilizado por ressonância que deslocaliza a
carga. (SOLOMONS, T.W. Graham)
Na etapa 2, o bromo eletrofílico reage com o elétrons pi do anel, formando o íon arênio.
Já na terceira e última etapa, um próton é removido do íon arênio e o catalisador é
regenerado (FeBr3).
Na segunda etapa, o próton é removido e o sistema aromático é regenerado.
Na primeira etapa, o bromo reage com o brometo férrico e gera uma molécula eletrofílica.
88
A_
reagente
eletrofílico
H
E
+ A-:
+
+ +
H
E
+
+ + A
-
:
E
H+ A_
+::
:
:
:
:
+ -
+ -
-+
+
ÍON ARÊNIO
LENTA
+
- + +
(Mecanismo adaptado de SOLOMONS, T.W. Graham)
99
3.2.3. Nitração
Os reagentes utilizados para a nitração do anel benzênico são os ácidos nítrico e sulfúrico.
O ácido sulfúrico tem como objetivo, acelerar a reação. (SOLOMONS, T.W. Graham)
3.2.4. Sulfonação
A sulfonação ocorre rapidamente quando se usa ácido sulfúrico fumegante, com SO3 e,
geralmente, se utiliza como eletrófilo o trióxido de enxofre. Utilizando ácido sulfúrico
concentrado, ocorre a produção de SO3 e acontece mais lentamente do que quando se
utiliza o ácido fumegante. (SOLOMONS, T.W. Graham)
1) Como o ácido sulfúrico é mais forte que o ácido nítrico, ele doará um de seus prótons ao
ácido nítrico.
2) Com isso, o ácido nítrico estará protonado e pronto para formar o íon nitrônio.
3) Assim, o íon nitrônio reage com o anel aromático formando um íon arênio.
4) O íon arênio se torna o ácido da reação e perde seu próton para a água (base de
Lewis), formando o nitrobenzeno.
SO3 é protonado, formando SO3H+
(Mecanismo retirado de SOLOMONS, T.W. Graham)
(Mecanismo retirado de SOLOMONS, T.W. Graham)
1010
SO3H+ reage como um eletrófilo com o anel aromático formando um íon arênio.
A perda de um próton do íon arênio restaura a aromaticidade do anel e regenera o
catalisador ácido da reação.
3.2.5. Alquilação e acilação de Friedel–Crafts
A) Alquilação
PASSO 1
PASSO 2
(Mecanismo retirado de SOLOMONS, T.W. Graham)
(Mecanismo retirado de SOLOMONS, T.W. Graham)
(Mecanismo retirado de SOLOMONS, T.W. Graham)
(Mecanismo retirado de SOLOMONS, T.W. Graham)
1111
B) Acilação
É usado o íon alício para ser o eletrófilo da reação com o bezeno que se deseja adicionar
um grupo acila a ele. Para a formação desse íon, partimos de um haleto de acila, para que
na etapa 3, o íon acílio possa ser reagido com o benzeno. (SOLOMONS, T.W. Graham)
Após a obtenção do íon acílio, o reagimos com o benzeno para sua acilação.
333
444
555
666
111
222
(Mecanismo retirado de SOLOMONS, T.W. Graham)
4. DISCUSSÃO E CONCLUSÃO
1212
A palavra aromático remete ao aroma do café, da grama e das flores. Na história da
química orgânica aconteceu assim, quando os químicos isolaram os compostos aromáticos
a partir de materiais vegetais. Com o passar do tempo, foram descobrindo novas
informações sobre esses compostos como por exemplo que se tratava de um composto
insaturado. Porém, não ficaram conhecidos pelo seu odor afinal, nem todos os benzenos
possuem aroma, um exemplo clássico é a aspirina, mas sim porque possuía características
especiais.
Através das reações de substituição eletrofílicas, podemos sintetizar novas substâncias
prevendo, no papel, como aquela molécula se comportará no laboratório. Existem vários
tipos de reações químicas possíveis para os benzenos, de acordo com o produto desejado.
Pode-se alterar a estrutura química de um benzeno através de reações como,
halogenação, nitração, sulfonação, alquilação e acilação, ou seja, converter um benzeno
em milhares de novos compostos como por exemplo fármacos como a aspirina e explosivos
como o trinitrotolueno (TNT).
São milhares de possibilidades de sínteses partindo de um anel aromático, portanto, é
importante compreender os conceitos, lógicas e regras que determinam como essas reação
acontecerão e, assim, otimiza tempo e é menos custoso em relação a gasto de materiais e
reagentes.
5. REFERÊNCIAS
1313
Ildefonso, G.C.F.L.E.M.F. B. Química orgânica. Grupo A, 2015. 9788582602447. Disponível em:
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582602447/. Acesso em: 3 Oct 2020
Graham, S. T. Química Orgânica - Vol. 2. Grupo GEN, 2018. 9788521635512. Disponível em:
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788521635512/. Acesso em: 8 Oct 2020
Del, J. C. Química Orgânica. Grupo A, 2011. 9788536310756. Disponível em:
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788536310756/. Acesso em: 8 Oct 2020
A., C. F. Química Orgânica – V2. Grupo A, 2011. 9788580550542. Disponível em:
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788580550542/. Acesso em: 8 Oct 2020
McMurry, J. Química Orgânica - Volume 2: Tradução da 9ª edição norte-americana. Cengage
Learning Brasil, 2016. 9788522125319. Disponível em:
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788522125319/. Acesso em: 27 Oct 2020 
Gabriela F. Mendonça; Marcio C. S. de Mattos. A simple and efficient methodology for
chlorination of activated aromatic compounds using trichloroisocyanuric acid. Quím. Nova vol.31
no.4 São Paulo 2008. Disponível em: https://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0100-
40422008000400017&script=sci_arttext&tlng=pt
Santos, Paulo Alexandre Quadros de Oliveira. Nitração de compostos aromáticos : transferência
de massa e reação química. 2-Mai-2005. Disponível em:
https://estudogeral.uc.pt/handle/10316/2022
Sheila Pressentin CardosoEscola Técnica Federal de Química, UnED, Físico-Química, Rua Lúcio
Tavares, 1045, 26530-060 Nilópolis - RJJosé Walkimar de Mesquita CarneiroDepartamento de
Química Geral e Inorgânica, Instituto de Química, Universidade Federal Fluminense, Outeiro de
São João Batista, s/n, 24020-150 Niterói - RJ. NITRAÇÃO AROMÁTICA: SUBSTITUIÇÃO
ELETROFÍLICA OU REAÇÃO COM TRANSFERÊNCIA DE ELÉTRONS?. Quím. Nova vol.24 no.3 São
Paulo May/June 2001. Disponível em: https://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0100-
40422001000300015&script=sci_arttext&tlng=pt
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.