Aula 4 - Compostos Aromáticos

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GQI - 135 Química Orgânica 
Prof. Wilder Douglas Santiago
A fórmula estrutural correta para o 
benzeno foi proposta em 1865 pelo 
químico alemão Friedrich August Kekulé
C
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
Benzeno
(I) (II) (III)
Híbrido de 
ressonância
ou
 Possuem comportamento químico semelhante ao
benzeno.
 Muito encontrados em óleos produzidos por árvores e
plantas.
 Em geral, têm aroma agradável.
 Apesar de mostrar ligações duplas e simples entre os C,
na realidade todas as ligações C-C tem o mesmo
comprimento.
 Elétrons π (da dupla) em ressonância.
• Hibridação: sp2
• Geometria: Planar
• Comprimento de ligação: 1,40 Aº
 Não há uma fórmula geral para os aromáticos (ou arenos), assim
chamados em virtude do forte cheiro apresentado pelos primeiros a
serem descobertos;
 As estruturas aromáticas estão formalmente relacionadas ao anel
benzênico. Os elétrons  deslocalizados normalmente são
representados como um círculo no centro do anel.
1) Mononucleares:
Possuem apenas um anel benzênico (substituído ou não). A 
substituição será de um ou mais átomos de hidrogênio do anel pelas 
ramificações de hidrocarbonetos
CH3
CH3
CH2 OH
2) Polinucleares:
Isolados: união de anéis benzênicos 
por ligação simples entre os átomos 
de carbono
Condensados: união de anéis 
benzênicos de modo que dois ou mais 
átomos de carbono sejam comuns a 
mais de um anel
Nomenclatura
Derivados do 
benzeno
Dois, três 
substituintes; 
ramificações
IUPAC
 Benzeno é o nome-base e o
substituinte é indicado por um
prefixo;
CH3
C H2
CH3CH2CH2
etilbenzeno
propilbenzeno
metilbenzeno
Nomenclatura
 Em alguns casos, o substituinte e o anel benzênico podem ser 
nomeados em conjunto formando novo nome-base;
benzeno metilbenzeno 
ou
tolueno
1,2-dimetilbenzeno 
ou
o-xileno
CH3
CH3
CH3
Nomenclatura
Metilbenzeno Hidroxibenzeno Aminobenzeno
C
O
H
Benzaldeído
C
O
O H
Ácido benzóico
N O 2
Nitrobenzeno
C H 3 O H N H 2
Exemplos
 Quando dois substituintes estão
presentes, suas posições relativas
podem ser indicadas pelo uso de
orto (o), meta (m) e para (p);
CH3
CH3
1
2
3
4
5
6
1,2-dimetilbenzeno
ortodimetilbenzeno
o-xileno
1
2
3
4
5
6 CH3
2
3
4
5
6
1
CH3
CH3
CH3
1,3-dimetilbenzeno
metadimetilbenzeno
m-xileno
1,4-dimetilbenzeno
parametilbenzeno
p-xileno
Nomenclatura
1–bromo-2-clorobenzeno
ou
o-bromoclorobenzeno
B r
C l
1-cloro-3-metilbenzeno
ou
m-clorometilbenzeno
ou
m-clorotolueno
C H 3
C l
1-isopropil-4-metilbenzeno
ou
p-isopropilmetilbenzeno
ou
p-isopropiltolueno
C H 3
H 3C C H 3
Exemplos
orto
meta
para
Obs: No caso do fenol e da anilina a nomeação começa pelo
carbono que suporta o –OH ou -NH2:
4-cloro-1-hidroxibenzeno
ou
p-clorohidroxibenzeno
ou
p-clorofenol
3-nitro-1-aminobenzeno
ou
m-nitroaminobenzeno
ou
3–nitroanilina/m-nitroanilina
O H
C l
N O 2
N H 2
 Quando mais de dois grupos estiverem presentes no anel 
benzênico, suas posições devem ser indicadas por números;
1,2,4-trietilbenzeno
CH2CH3
CH2CH3
CH2CH3
1
2
3
4
5
6
Nomenclatura
1,3,5–trimetilbenzeno
1-etil-3-metil-2-
propilbenzeno
C H 3
H 3C C H 3
Exemplos
 quando o próprio anel
benzênico é um substituinte,
ele é chamado grupo fenila. A
remoção de um hidrogênio do
benzeno produz a ramificação
fenila;
 a remoção de um hidrogênio
do grupo metila do tolueno
produz a ramificação benzila
ou toluíla.
CH2
Nomenclatura
Os hidrocarbonetos aromáticos de
núcleos condensados têm nomes
particulares .
 Derivados do naftaleno:
– os átomos de carbono têm
numeração fixa no caso dos
naftalenos;
– todos os átomos de carbono que
possuem número 1, 4, 5 e 8 são
equivalentes e denominados carbono
α (alfa);
– os átomos de carbono que possuem
números 2, 3, 6 e 7 são equivalentes
e denominados carbono β(beta).
Naftaleno
naftalina Antraceno
α 
β
β
β
β
β – metilnaftaleno
α 
α α 
α – metilnaftaleno
CH3
Nomenclatura
Regras gerais para nomenclatura:
1. Os grupos substituintes são sempre citados em
ordem alfabética;
2. A numeração do núcleo benzênico é feita de modo
que o número atribuído aos grupos substituintes seja
o menor possível;
3. Para anéis dissubstituídos a posição pode ser
indicada pelos prefixos orto, meta e para.
Resumo
 O benzeno é uma molécula simétrica plana, muito pouco reativo por
causa da estabilidade associada aos elétrons  deslocalizados;
 Apesar de conterem ligações , os hidrocarbonetos aromáticos
sofrem substituição mais facilmente que adição. Isso devido à
elevada estabilidade causada ressonância do anel.
 Compostos insaturados (alquenos e alquinos)  são nucleófilos 
reagem com eletrófilos  adição eletrofílica.
 Benzeno é um nucleófilo  reage com um eletrófilo  substituição 
eletrofílica (substituição de um hidrogênio do composto aromático por 
outro eletrófilo).
+ A B
A B
H
E+
E
H+
Br
Br
Br
Br2+
+ HBr
substituição
Produto de 
(não é formado)
adição
Produto de 
CCl4
FeBr3
H
X
N O 2
SO 3H
C R
O
R
Halogenação
Nitração
Sulfonação
Alquilação
Acilação
Anel aromático
Um eletrófilo reage com o anel aromático e substitui um dos seus átomos de 
hidrogênio
Etapa 2 (rápida)
H
E
+
A
E
+ HA
Íon Arênio (complexo s)
Etapa 1 (lenta)
EA H
E
+
H
E
+
H
E
+d
+ d-
+ B r2
FeB r3
B r
Reação na qual um átomo de qualquer elemento da família 7A 
(halogênios – F, Cl, Br e I) substitui um átomo de hidrogênio
δδ
B r B r + Fe
B r
B r
B r
B r----B r Fe
B r
B r
B r
+
1)
2)
+
+
B r----B r Fe
B r
B r
B r
H
B r
3)
H
B r + B r Fe B r
B r
B r B r
+ HB r + FeB r3
δδ
3
Halogenação
N O 2
+ HN O 3
H 2SO 4
Reação orgânica de substituição em que um ou mais átomos de 
hidrogênio do composto orgânico é substituído por um grupo nitro do 
ácido nítrico
1) N O
O
HO
+ H 2SO 4 N O
O
O
H
H
+ HSO 4
-
ácido nítrico protonado
2)
N O
O
O
H
H
N
O
O
+ H 2O
3) + N O 2
N O 2
H
N O 2
H
4) + HSO 4
-
N O 2
+ H 2SO 4
Nitração
+ [H 2SO 4]
SO 3H
Reação orgânica na qual um átomo de hidrogênio em um areno é 
substituído por um grupo funcional ácido sulfônico
Sulfonação
[H 2SO 4] SO 3 + HSO 4
-H 3O
+ + .......1)
2) + S OO
O
SO 3
H
SO 3
H
3)
+ H 3O
+ SO 3H
H
+ H 2O
SO 3H
H
4)
+ HSO 4
-
SO 3H
+ H 2SO 4
+ C H 3C H 2C l
A lC l3
C H 2C H 3
Substituição de um ou mais hidrogênios de um anel 
aromático por um ou mais grupos derivados de alcanos
(grupo alquila)
Alquilação
δ
1) C H 3C H 2C l + A l
C l
C l
C l
++++
+
C H 3C H 2------C l A l
C l
C l
C l
2)
C l
C l
C l
A lC l------C H 3C H 2
C H 2C H 3
H
3)
C H 2C H 3
H
C l A l
C l
C l
C l
C H 2C H 3
HC l A lC l3+ +
δ
δ
δ
As reações de acilação de Friedel-Crafts são reações 
orgânicas de substituição, em que um hidrogênio ligado a um 
anel aromático é trocado por um grupo acila
Acilação
R
K M nO 4/
C
O
O H
Ácido benzóicoAlquilbenzeno
i) KMnO4,NaOH aq
 80 °C
ii) HCl aq.
(93%)
COOH
K2Cr2O7 , H2SO4
CH3
NO2
COOH
NO2
90 °C
CH=CH2
E1 E1
E1
+
E2
+
E2
Benzenossubstituídos também podem sofrer substituições eletrofílicas
aromáticas
E1
E2
+
??
??
??
E1
E2
E1
E2
E1
E2
orto meta para
Existem três possibilidades de entrada de um segundo substituinte
para
isômero
meta
isômero
orto
isômero
++
eletrofílica
Substituição
Z
X
Z
X
Z
X
Z
+
N(CH3)3
NO2
COOCH3
COOH
COCH3
SO3H
CN
CHO-
-F, -Cl, -Br
-R e -Ar
NHCCH3
O
OCH3
OH
NH2
Desativante fraco
Desativante forte
Orientadores META
Desativantes
Ativantes fracos
Ativante forte
Orientadores ORTO/PARA
Quando benzenos substituídos sofrem ataque eletrofílico, os
grupos já presentes no anel afetam tanto a velocidade da reação,
quanto o sítio de ataque. Dizemos, portanto, que grupos substituídos
afetam tanto a reatividade como a orientação.
Grupos Ativadores
Grupos Desativadores
Orientadores orto-para
Orientadores meta
Ativador
orto-para
CH3
HNO3
H
2
SO
4
CH3
NO2
CH3
NO2
CH3
NO2
+ +
o-nitrotolueno m-nitrotolueno p-nitrotolueno
59% 37%4%
Desativador
meta
NO2
HNO3
H
2
SO
4
NO2
NO2
NO2
NO2
NO2
NO2
+ +
o-dinitrobenzeno
6% 1%93%
m-dinitrobenzeno p-dinitrobenzeno
Exemplos
37% 4% 59%
Composto aromático:
- cíclico
- planares
- elétrons ỻ deslocalizados
- obedeça regra de huckel (anéis monocíclicos com 2,6,10,14,18,22 elétrons ỻ 
deslocalizados)
Aromáticos Não Aromáticos
Biotransformações
O
HO
OH
Benzo[a]pireno Metabólito carcinogênico
Toxicidade
Os compostos aromáticos são usados como matéria-prima para a
obtenção de muitos produtos químicos, que encontram aplicação nas indústrias
farmacêuticas, alimentícias e de tintas e corantes, entre outras.
Exercícios