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69 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com d) NH2 NO2 + Cl Cl AlCl3 NH2 NO2 Cl HCl+ e) NH2 NH2 + Cl Cl AlCl3 4 NH2 NH2 Cl HCl+ Cl Cl Cl 4 3. REAÇÕES COM HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS: SUBSTITUIÇÃO NA CADEIA LATERAL (SUBSTITUIÇÃO EM HOMÓLOGOS DO BENZENO) As reações de substituição na cadeia lateral são semelhantes às dos alcanos. Os homólogos do benzeno podem sofrer substituição no núcleo aromático ou no radical ligado ao núcleo. O que determinará onde a substituição irá ocorrer são as condições gerais da reação. a) No escuro, a frio e em presença de FeCl3 como catalisador, a substituição ocorre no núcleo aromático (substituição eletrofílica). Exemplos: a) CH3 C CH3 C + + HC p-cloro-tolueno o-cloro-tolueno b) CH3 + Cl Cl AlCl3 3 FRIO, ESCURO CH3 CC C + 3 HC 2,4,6-tricloro-tolueno b) Em presença de luz, a quente e sem catalisadores, a substituição ocorre na ramificação (substituição por radicais livres, idêntica ao da cloração do metano). Exemplos: a) cloreto de benzila HC+ CH2 C CH3 + C2 FeC3 FRIO, ESCURO CH3 + C2 70 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com b) CHC2 C2 , CC3 HC+ CH2 C + C2 71 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO EM HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS Exercícios de Aprendizagem 1. (Ufes) A sequência abaixo pode ser utilizada para a obtenção da matéria prima usada na produção de um importante polímero, o isopor. a) Quais as fórmulas estruturais dos compostos designados por X, Y e Z? b) Classifique as reações acima segundo seu mecanismo (eliminação, redução, oxidação, substituição). 2. (Ufes) Os sabões em pó são sais de sódio de ácidos alquilbenzenossulfônicos preparados a partir de benzeno por reações de alquilação de Friedel- Crafts e sulfonação. Abaixo são apresentadas duas possíveis sequências sintéticas para a preparação de ácidos alquilbenzenossulfônicos. a) Que sequência você escolheria para preparar o ácido da figura 1? Justifique sua resposta. b) Dê as estruturas dos compostos A e B. 3. (Uff) Quando uma reação química ocorre, ligações existentes entre os átomos de uma molécula se rompem, formam-se novas ligações e surgem novas moléculas. Observe, então, o seguinte esquema reacional: a) Identifique, por meio de suas respectivas fórmulas estruturais, os compostos X, Y, W e Z. b) Informe o percentual de carbono do composto W. c) As reações representadas por I, II, III e IV são reações de substituição eletrofílica. Classifique-as. 4. (Ufg) Considere o esquema de reações de monossubstituição, a seguir, onde o benzeno é o reagente de partida para preparação das substâncias C e E. a) Escreva as fórmulas estruturais planas das substâncias de A e E. b) Indique o(s) isômero(s) que predomina(m) na síntese das substâncias B e E. Justifique. 5. (Ufrn) Um perito químico da polícia técnica recebeu duas amostras líquidas apreendidas na residência de um suspeito de envolvimento com narcotráfico. Uma análise preliminar das amostras e a determinação dos respectivos pontos de ebulição indicaram que as substâncias mais prováveis eram os hidrocarbonetos cicloexeno (C6H10, 80°C) e benzeno (C6H6, 83°C). Com o objetivo de comprovar a presença desses hidrocarbonetos e sabendo que eles possuem reatividades diferentes, o perito realizou as reações de bromação a seguir: 72 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com a) Completar as reações anteriores, escrevendo a fórmula estrutural dos compostos, e denominar cada produto, de acordo com as regras da IUPAC. b) Indicar que tipo de reação ocorre nos casos I e II. c) Explicar a função do FeBr3 na reação de bromação do benzeno (I). 6. (Pucsp) Grupos ligados ao anel benzênico interferem na sua reatividade . Alguns grupos tornam as posições orto e para mais reativas para reações de substituição e são chamados orto e para dirigentes, enquanto outros grupos tornam a posição meta mais reativa, sendo chamados de meta dirigentes. * Grupos ortoe paradirigentes: - Cl, - Br, - NH2, - OH, - CH3 * Grupos metadirigentes: - NO2, - COOH, - SO3H As rotas sintéticas I, II e III foram realizadas com o objetivo de sintetizar as substâncias X, Y e Z, respectivamente. Após o isolamento adequado do meio reacional e de produtos secundários, os benzenos dissubstituídos X, Y e Z obtidos são, respectivamente, a) orto-cloronitrobenzeno, meta-diclorobenzeno e paranitrotolueno. b) meta-cloronitrobenzeno, orto-diclorobenzeno e paranitrotolueno. c) meta-cloronitrobenzeno, meta-diclorobenzeno e meta-nitrotolueno. d) para-cloronitrobenzeno, para-diclorobenzeno e ortonitrotolueno. e) orto-cloronitrobenzeno, orto-diclorobenzeno e paracloronitrobenzeno. 7. (Ufsc) O benzeno, descoberto por Faraday em 1825, é a substância fundamental da química dos aromáticos. É utilizado como ponto de partida na síntese de diversas substâncias: De acordo com as informações fornecidas anteriormente, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). (01) O benzeno possui três (3) elétrons pi (™). (02) O tolueno pode ser obtido a partir do benzeno, por alquilação de Friedel Crafts. (04) A reação de mononitração do benzeno, seguida de redução catalítica do grupo nitro, produz a anilina. (08) O ciclo-hexano pode ser obtido por oxidação do benzeno. (16) A reação de sulfonação do benzeno, seguida de fusão alcalina do ácido benzenossulfônico e acidificação, produz o ciclo-hexano. (32) A reação do tolueno com permanganato de potássio, em meio ácido, produz o ácido benzóico. REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO EM HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS Exercícios de Fixação 1. (Ufpr) Os nitrotoluenos são compostos intermediários importantes na produção de explosivos. Os mononitrotoluenos podem ser obtidos simultaneamente, a partir do benzeno, através da seguinte sequência de reações: a) Escreva o nome do composto A. b) Escreva a fórmula estrutural do produto minoritário da reação II. c) Identifique o tipo de isomeria plana presente nos três produtos orgânicos da reação II.