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
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), 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).
 
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.
 
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.
 
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.
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.
 
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 entre os dois compostos está
exatamente no fato de queo 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.
 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
 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.
javascript:void(0)
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
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.
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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 
π = 4n + 2
Substituindo π da equação pelo número de elétrons π do benzeno, temos:
6 = 4n + 2 
4n = 6 - 2 
n =
4
4 = 1
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
javascript:void(0)
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.
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.
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.
 
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.
Porém, no caso da piridina, o par de elétrons isolados do nitrogênio está em um orbital fora do
plano em que se encontram os elétrons π deslocalizados (figura 10). Por isso, eles não podemser 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.
 
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.
 
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 -.
 
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.
 
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.
 
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.
 
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:
 
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
 
Fonte: EnsineMe
O metoxibenzeno é o anisol
 
Fonte: EnsineMe
A benzenamina é a anilina
 
Fonte: EnsineMe
O benzenocarbaldeído é o benzaldeído
 
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.
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: 
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: 
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.
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
 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 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.
 
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.
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AUTOPROTÓLISE
Transferência de prótons entre duas espécies idênticas.
 
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 para a 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 dehalogênio, 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
Ataque nucleofílico do anel benzênico ao carbono eletrofílico do carbocátion alílico.
ETAPA 3
Perda do próton e restabelecimento da aromaticidade.
 
Fonte: EnsineMe
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 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
 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.
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Fonte: EnsineMe
 Figura 4: Rearranjo na alquilação de Friedel-Crafts.
Essas alquilações podem 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 visualizaçãocompletada 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.
 
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 .
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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 reação de 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 dogrupo 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
javascript:void(0)
javascript:void(0)
Cloração da acetofenona;
ETAPA 3
Redução de Clemmensen para reduzir a cetona a um grupo alquil.
 
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.
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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, FeBr3e 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.
AVALIAÇÃO DO TEMA:
REFERÊNCIAS
BAPTISTELLA, L. H. B.; GIACOMINI, R. A.; IMAMURA, P. M. Síntese dos analgésicos
paracetamol e fenacetina e do adoçante dulcina um projeto para Química Orgânica
experimental. Quím. Nova, vol. 26, N. 2, 284-286, 2003. Consultado em meio eletrônico em: 14
dez. 2020.
BARBOSA, L. C. A. Introdução à Química Orgânica. 1. ed. São Paulo: 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 Hall, 2006.
CARAMORI, G.F & OLIVEIRA, K.T. Aromaticidade evolução histórica do conceito e critérios
quantitativos. Quím. Nova, vol. 32, N. 7, 1871-1884, 2009. Consultado em meio eletrônico em:
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CLAYDEN, J.; GREEVES, N.; WARREN, S. Organic chemistry, 1. ed. Londres: Oxford
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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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