Compostos aromáticos características

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Compostos aromáticos: características
e reações
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 eletrofilica
aromática: sulfonação, halogenação, nitração e reação de Friedel-Crafts. Efeitos de orientação em SEAr e
de múltiplos substituintes.
Profa. Lis Helena Pinheiro Teixeira Paula
1. Itens iniciais
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
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.
 
Reconhecer os princípios mecanísticos das principais reações de substituição eletrofílica em
aromáticos do benzeno: nitração, sulfonação e halogenação.
 
Reconhecer os princípios mecanísticos da síntese de alquilbenzenos por acilação-redução e o efeito
dos substituintes na reatividade de compostos aromáticos substituídos.
 
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.
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O Químico, Friedrich August Kekulé.
1. Estrutura e propriedades dos compostos aromáticos
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 Ce H , com fórmula
molecular . 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.
Dessa forma, a estrutura do benzeno (imagem 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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Imagem 1: As ligações do benzeno e estruturas de ressonância.
A estrutura do benzeno é plana, isso porque os seis átomos de carbono apresentam hibridização , o que
gera ângulos de exatamente a angulação de um hexágono planar. Cada um dos carbonos do benzeno
utiliza os orbitais 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 .
Os seis orbitais dos carbonos estão próximos e se sobrepõem, formando duas nuvens contínuas de
elétrons, acima e abaixo do plano do anel, como pode ser observado a seguir.
 
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Imagem 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 . Porém, nenhuma delas é a representação exata do benzeno e por isso são chamadas
de estruturas ou contribuintes de ressonância (imagem 3). Nesses casos, a melhor representação estrutural
da molécula é por meio de um híbrido de ressonância.
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Imagem 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:
Seta de ponta dupla
A seta de ponta dupla representada a
deslocalização eletrônica.
Duas setas
Duas setas representam equilíbrio.
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 a seguir.
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Imagem 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 doiscompostos está exatamente no fato de que o primeiro apresenta
todos os elétrons 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 imagem a
seguir mostra a energia de ressonância do benzeno.
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Imagem 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 imagem 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.
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.
Imagem 4
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 a
seguir. 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.
Imagem 6: Benzenoides policíclicos.
Compostos aromáticos, em geral, são cíclicos e possuem elétrons deslocalizados, formando nuvens de
elétrons ininterruptas (representadas na figura 2), o que Ihes 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 conjugados denominado regra de Hückel ou .
 
Segundo a regra de Hückel, um composto só pode ser considerado aromático se:
 
o número de elétrons conjugados no anel for par (2 ou 6 ou 10 etc.). Podemos também pensar esse
padrão em termos de pares de elétrons conjugados. Nesse caso, um composto cíclico com ligações 
 alternadas é considerado aromático se tiver número ímpar de par de elétrons;
 
na série numérica de elétrons conjugados, expressa por , for um número inteiro;
 
ele for uma molécula planar, com nuvem ininterrupta de elétrons deslocalizados. O benzeno, por
exemplo, apresenta três ligações (três pares de elétrons ) e, consequentemente, contém seis
elétrons conjugados. Se quisermos confirmar se o benzeno é realmente um composto aromático,
podemos calcular : se n for um número inteiro, então o composto é aromático.
Para o benzeno
Substituindo da equação pelo número de elétrons do benzeno, temos:
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Além disso, o benzeno é uma molécula planar com nuvem ininterrupta de elétrons 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. 
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.
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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.
Imagem 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.
Estrutura química do ciclobuteno.
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 it e, em vez de atender a regra de Hückel , o número de
elétrons é , onde 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 , possui oito elétrons , mas apresenta as
características físicoquímicas de um alceno, ângulos de ligação próximos a e estrutura não planar. Além
disso, as ligações duplas não se conjugam e estão em posição quase perpendicular umas às outras, o que Ihe
fornece a classificação de composto não aromático (imagem 7).
Apenas os polienos cíclicos conjugados que atendem a fórmula 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 imagem a seguir, os pares de elétrons do heteroátomo podem completar os seis
elétrons 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 deslocalizados e estrutura planar.
Imagem 8: Heterociclos aromáticos.
Nas moléculas do furano, pirrol e tiofeno o par de elétrons do heteroátomo participa da ressonância da
molécula, como exemplificado a seguir.
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Imagem 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 deslocalizados (imagem 10). Por isso, eles não podem ser contabilizados no
cálculo da regra de Hückel. Ainda assim, tratase de um composto aromático, já que o anel possui seiselétrons 
 em ressonância.
Imagem 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 imagem a seguir que o ânion ciclopentadienila possui
seis elétrons 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 também estejam em ressonância, deslocalizados, gerando estabilidade adicional à
molécula e caracterizando, assim, a aromaticidade do composto.
Imagem 11: Moléculas carregadas como compostos aromáticos.
Ainda que os íons ciclopentadienila e cicloheptatrienila sejam aromáticos, seus análogos neutros, os
compostos ciclopentadieno e cicloheptatrieno, não apresentam aromaticidade, conforme observado nas
imagens.
Ionização do ciclopentadieno.
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:
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-.
Estrutura química do orto-diclorobenzeno
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.
Estrutura química do meta-diclorobenzeno
O 1,3-diclorobenzeno é também conhecido como meta-diclorobenzeno ou m-
diclorobenzeno.
Estrutura química do para-diclorobenzeno.
O 1,4-diclorobenzeno é o mesmo composto que o para-diclorobenzeno ou p-
diclorobenzeno.
Estrutura do para-bromo-metilbenzeno
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.
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:
Metilbenzeno ou tolueno
Os dimetilbenzenos são chamados de xilenos, como o 1,2-
dimetilbenzeno ou o-xileno
O hidroxibenzeno é conhecido como fenol
O metoxibenzeno é o anisol
A benzenamina é a anilina
O benzenocarbaldeído é o benzaldeído
0 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
Questão 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.
A alternativa B está correta.
Os aromáticos têm algumas características: são compostos cíclicos que atendem a regra de Hückel para o
número de elétrons , são planares e apresentam estabilização pela energia de ressonância.
Questão 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.
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.
2. Mecanismos da substituição eletrofílica aromática
Substituição eletrofílica em aromáticos ( \(SE _{ Ar }\) )
O benzeno, assim como os demais aromáticos, é uma espécie rica em elétrons que pode reagir com
eletrófilos. Estes podem ser espécies positivas ( ) ou mesmo espécies polares - mas com centro
deficiente de elétrons ( ) - que reagem substituindo um hidrogênio no composto aromático (imagem
1), reação essa conhecida como substituição eletrofílica aromática (SE ).
 
Os aromáticos mostram reatividade distinta quando comparados aos alcenos, os quais preferencialmente
reagem com os eletrófilos por meio de reações de adição eletrofílica.
Imagem 1: Esquema geral da \(SE _{ Ar }\).
No estudo das reações, apresentado na imagem a seguir, 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.
Imagem 2: Exemplos de adição e substituição eletrofílica.
Mecanismo geral da substituição eletrofílica aromática ( )
Para descrever o mecanismo geral de reações do tipo , 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
Consiste no ataque nucleofílico que os elétrons 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 ) passam a ser carbonos com hibridização 
 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 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 , que também está conectado ao eletrófilo. Quando isso acontece, esse carbono voltar a ter
hibridização e os elétrons que estavam envolvidos na ligação rompida passam a fazer parte da
conjugação dos elétrons no anel, restabelecendo a aromaticidade do produto.
 
Essa é uma etapa rápida, exotérmica e termodinamicamente favorecida.
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Imagem 3: Mecanismo da substituição eletrofílica aromática \(\left( SE _{ Ar }
\right)\).
No diagrama de energia mostrado na imagem 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
etapaacontecer 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 SE 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 a seguir, uma
sulfa com núcleo pirimidínico que surgiu na década de 1940.
Imagem 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, uma
reação de substituição eletrofílica aromática.
Imagem 5: Reação de clorossulfonação da acetanilida.
Nos esquemas a seguir verificamos as principais reações eletrofílicas aromáticas (Ar = arila, qualquer grupo
aromático):
Nitração
Sulfonação
Halogenação
Alquilação de Friedel-Crafts
Acilação de Friedel-Crafts
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 . 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 BronstedLowry, mais forte). Essa espécie
protonada perde uma molécula de água e o íon nitrônio é formado, conforme mostra a imagem 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 imagem a seguir, 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.
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Imagem 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 - cerca de - ao
ácido sulfúrico concentrado. O 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 a seguir.
Autoprotólise
Transferência de prótons entre duas espécies idênticas.
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Imagem 7: Sulfonação do benzeno.
A sulfonação é uma reação reversível (imagem 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.
Imagem 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 (Tricloreto
de fosfato) ou (Cloreto de tionila) (imagem 9). Os cloretos de sulfonila são importantes intermediários
sintéticos, principalmente na obtenção de grupos sulfonamidas presentes nas sulfas, antibióticos já citados
neste texto.
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Imagem 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 SE .
 
A halogenação de compostos aromáticos ocorre na presença de um ácido de Lewis 
 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 de halogênio, promovendo uma deficiência eletrônica nesse átomo.
 
Consequentemente, eles se tornam eletrófilos mais fortes e reativos, como demonstrado a seguir.
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Imagem 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.
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Verificando o aprendizado
Questão 1
Nas reações de 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.
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.
Questão 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.
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.
3. Síntese e reatividade dos alquilbenzenos
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 
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 FriedelCrafts é o cloreto de alumínio - ,
mas outros catalisadores podem ser utilizados, como e .
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.
Imagem 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 (imagem 2).
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Imagem 2: Síntese do tert-Butilbenzeno por alquilação de Friedel-Crafts.
Acompanhe as etapas:
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.
Mecanismo para alquilação de Friedel-Crafts para haletos primários
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Imagem 3: Síntese do etilbenzeno.
Acompanhe as etapas:
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.
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 (imagem 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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Imagem 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 a seguir, 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.
Imagem 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 .
 
Na reação mostrada a seguir, 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.
Imagem 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 (imagem 7)
promove a substituição de um próton do anel benzênico por um cátion acila ( ou ),
sendo mais uma reação que promove a formação da ligação carbono-carbononos compostos aromáticos. Os
produtos das reações de acilação de Friedel-Crafts são cetonas aromáticas.
Imagem 7: Esquema da Acilação de Friedel-Crafts.
O mecanismo é muito semelhante ao das demais reações de . 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 (imagem a seguir), que reage com o composto aromático.
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Imagem 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 (imagem a seguir).
Imagem 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 imagem a seguir.
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Imagem 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 (imagem a seguir).
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Imagem 11: Obtenção do propilbenzeno por acilação de Friedel-Crafts e redução
de Clemmensen.
Efeito dos substituintes e regioseletividade da SE \({ }
_{\text {Ar }}\)
Até agora analisamos várias reações de , 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 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 imagem a seguir.
Imagem 12: Benzenos dissubstituídos e seus regioisômeros.
Entretanto, esses isômeros não são obtidos em quantidades iguais. O grupo já presente no aromático
influencia a reação de duas formas:
Imagem 13: Efeito orientador do substituinte na \(SE _{ Ar }\).
Ativação ou desativação do anel aromático
Nas reações 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:
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 o para orbitais
vazios. Quando o carbono assume uma carga positiva ele adquire a hibridização e o orbital fica vazio.
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 (imagem 13).
Alguns substituintes favorecem as 
 na posição meta e outros nas
posições orto e para, sendo chamados
de orientadores meta e orientadores
orto/ para, respectivamente.
Ressonância 
A ressonância se propaga pelas ligações 
conjugadas, pelas quais os elétrons se
deslocam.
Efeito indutivo 
Já o efeito indutivo ocorre devido à
diferença de eletronegatividade dos
átomos, gerando polarização induzida
das ligações , e enfraquece com o
aumento da distância entre o grupo
substituinte e o centro reacional.
Ligações 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 o próxima, mas
acontece principalmente por ligações ou . Essa deslocalização faz com que o hidrogênio
assuma parte da carga positiva do orbital . Trata-se de um efeito muito menos intenso do que a
ressonância.
 
A hiperconjugação (imagem a seguir) é mais bem descrita por estruturas individuais, que contribuem para uma
estrutura híbrida:
Imagem 14: Fenômeno de hiperconjugação.
Ainda analisando o efeito indutivo, grupos mais eletronegativos que o carbono retira elétrons, como
halogênios, nitrila (CN), nitro 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 tabela 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
-
Desativantes
forte
-
-OH -
-OR -CN
Ativantes
fraco
- -
-R, -Ar -COR
Desativantes
I, Br, Cl, F
 
(os halogênios são exceções, pois trata-
se de desativantes que orientam o/p)
Desativantes
fraco
-COOH
-COOR
-CHO
Tabela 1: Resumo do efeito ativante/desativante dos substituintes e suas contribuições nas orientações de
regiosseletividade nas reações .
Lis Helena Pinheiro Teixeira Paula
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.
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Verificando o aprendizado
Questão 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.
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.
Questão 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.
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.
4. Regiosseletividade em aromáticos com múltiplos substituintes
Síntese orgânica a partir de reações de \(SE _{ Ar }\)
Para compreendermos melhor as características da cinética, da regiosseletividadee o efeito dos substituintes
em compostos aromáticos, vamos analisar algumas reações do tipo .
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 sem a presença de
um catalisador (conforme a imagem a seguir). O produto majoritário dessa reação é o 2,4,6-tribromofenol.
Imagem 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 . 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 imagem
acima. Veja que as cargas negativas (que representam alta densidade eletrônica) passam pelas
posições orto e para.
• 
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Imagem 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 imagem apresentada estão ilustradas as
estruturas de ressonância correspondentes aos carbocátions intermediários formadas nas reação de 
 em orto/para e em meta.
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Imagem 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 nas posições orto/para,
principalmente aqueles que possuem oxigênio, nitrogênio (que tenha pares de elétrons isolados), e os
halogênios (em especial F e CI).
 
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 com fenóxido de sódio e (imagem 4).
Apesar de ser um dirigente orto/para, o grupo-0,- a reação de
substituição com 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 .
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 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 quanto a hidroxila 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 , 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 ). O substituinte N-acetil,
por ser um ativador mais brando, possibilita maior controle da reação 
, 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, conforme imagem a seguir.
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 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 . 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 , 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 (imagem a
seguir).
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Imagem 6: Síntese da p-bromoanilina.
Síntese do m-bromoanilina
 
E o m-bromoanilina, como poderia ser obtido? Veja a imagem a seguir. Uma vez que o grupo nitro é um
desativante do anel benzênico e orienta reações do tipo 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.
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Imagem 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 (imagem 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 e ácido sulfúrico.
1. 
2. 
3. 
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Imagem 8: Efeito do substituinte na orientação das reações \(SE _{ Ar }\).
Agora vamos planejar a síntese 1-cloro-3-etil-benzeno (imagem 9). Mas por onde começar?
 
Pensando nas possibilidades mais triviais, que envolvem a inserção direta dos grupos substituintes, temos as
seguintes situações:
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.
Situação 1 
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.
Situação 2 
Iniciar pela ligação do grupo etila – os
alquil também são orientadores orto/
para.
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Imagem 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 (imagem a seguir). Observe que a seta dupla demonstra esse processo, o que nos possibilita
verificar as etapas necessárias para obter o produto a partir do substrato.
Imagem 10: Retrossíntese do 5-cloro-2-metoxi-1,3-benzenodiamina.
Temos duas opções (imagem a seguir):
 
1) iniciar pela inserção do átomo de cloro; ou
2) iniciar pela inserção dos grupos aminas – que são obtidos a partir de grupos nitro.
Imagem 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 é um ativador do
anel benzênico para 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.
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Imagem 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 é mais
volumoso do que o cloro, o produto orto praticamente não é formado. A rota sintética a seguir demonstra a
síntese regiosseletiva do 5-cloro-2-metoxi-1,3-benzenodiamina.
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Imagem 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.
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Verificando o aprendizado
Questão 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.
A alternativa C está correta.
Doadores de elétrons ativam o anel benzênico para 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.
Questão 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 e e depois reagir o produto com ácido sulfônico.
B Reagir o benzeno com ácido sulfônico fumegante e depois reagir o produto com e .
C Reagir o benzeno com e ácido sulfônico.
D Reagir o benzeno com e ácido sulfônico.
E Não é possível obter o ácido 3-bromobenzenossulfônico.
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 no benzeno direcionará a reação de bromação para a posição meta.
5. 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 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.
Podcast
Agora, a especialista Gabriela Barbosa encerra o tema relembrando alguns pontos importantes sobre
compostos aromáticos: características e reações.
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Entenda acomplexidade 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?
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: 14 dez. 2020.
 
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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.
	Compostos aromáticos: características e reações
	1. Itens iniciais
	Propósito
	Preparação
	Objetivos
	Introdução
	1. Estrutura e propriedades dos compostos aromáticos
	O benzeno e a aromaticidade
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Seta de ponta dupla
	Duas setas
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Comentário
	Compostos aromáticos e a regra de Hückel
	Os anulenos e a regras de Hückel para aromaticidade
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Saiba mais
	Conteúdo interativo
	Ionização do ciclopentadieno.
	Cicloheptatrieno e o seu íon análogo (cátion tropílio).
	Nomenclatura dos aromáticos derivados de benzeno
	Estrutura química do orto-diclorobenzeno
	Estrutura química do meta-diclorobenzeno
	Estrutura química do para-diclorobenzeno.
	Estrutura do para-bromo-metilbenzeno
	Metilbenzeno ou tolueno
	Os dimetilbenzenos são chamados de xilenos, como o 1,2-dimetilbenzeno ou o-xileno
	O hidroxibenzeno é conhecido como fenol
	O metoxibenzeno é o anisol
	A benzenamina é a anilina
	O benzenocarbaldeído é o benzaldeído
	0 ácido benzenocarboxílico é o ácido benzoico
	Verificando o aprendizado
	Considerando a regra de Hückel e as características de aromaticidade, podemos afirmar:
	Questão 2
	A correta nomenclatura para o composto cuja estrutura está retratada a seguir é:
	2. Mecanismos da substituição eletrofílica aromática
	Substituição eletrofílica em aromáticos ( \(SE _{ Ar }\) )
	Mecanismo geral da substituição eletrofílica aromática ( )
	Primeira etapa
	Segunda etapa
	Conteúdo interativo
	Comentário
	Nitração
	Sulfonação
	Halogenação
	Alquilação de Friedel-Crafts
	Acilação de Friedel-Crafts
	Acoplamento azoico
	Nitração do benzeno
	Atenção
	Conteúdo interativo
	Sulfonação do benzeno
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Halogenação do benzeno
	Conteúdo interativo
	Atenção
	Reações de substituição eletrofílica aromática na síntese de fármacos
	Conteúdo interativo
	Verificando o aprendizado
	Nas reações de 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:
	Na obtenção do clorobenzeno devemos utilizar:
	3. Síntese e reatividade dos alquilbenzenos
	Síntese de alquilbenzenos
	Reações de Friedel-Crafts
	Alquilação de Friedel-Crafts
	Conteúdo interativo
	Etapa 1
	Etapa 2
	Etapa 3
	Conteúdo interativo
	Etapa 1
	Etapa 2
	Etapa 3
	Conteúdo interativo
	Acilação de Friedel-Crafts
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Efeito dos substituintes e regioseletividade da SE \({ }_{\text {Ar }}\)
	Ativação ou desativação do anel aromático
	Reações de Friedel-Crafts
	Conteúdo interativo
	Verificando o aprendizado
	4. Regiosseletividade em aromáticos com múltiplos substituintes
	Síntese orgânica a partir de reações de \(SE _{ Ar }\)
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Íon fenóxido
	Anilina
	Estratégias de síntese de benzenos substituídos
	Amina
	Bromo
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Etapa 1
	Etapa 2
	Etapa 3
	Conteúdo interativo
	Sentido 2 da seta
	Sentido 1 da seta
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	O efeito dos substituintes na reatividade e regiosseletividade dos derivados do benzeno
	Conteúdo interativo
	Verificando o aprendizado
	Considerando os compostos clorobenzeno, o-diclorobenzeno e benzeno, a ordem de reatividade em relação à substituição eletrofílica é:
	Ao planejar a síntese do ácido 3-bromobenzenossulfônico, as etapas corretas para essa síntese a partir do benzeno seriam:
	5. Conclusão
	Considerações finais
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	Referências