08 Reacoes de SEAr

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Substituição Eletrofílica Aromática 
SEAr
1 
Aromaticidade - reatividade
2 
Aromaticidade - estabilidade
1,3-ciclo-
hexadieno 
ciclo-
hexeno 
“1,3,5-ciclo-
hexatrieno” 
ciclo-
hexano 
benzeno + 3 H2 
Energia de Ressonância 
E(R) = 152 kJ mol-1
EN
ER
G
IA
 P
O
TE
N
C
IA
L 
3 
Aromaticidade - estrutura
4 
Reação do nucleófilo benzeno com eletrófilo
5 
Reação de Substituição versus Adição
6 
Mecansimo da Substituição Eletrofílica Aromática 
SEAr
E
E+
E
H
+
E
H
+ +
E
H +
E
H
lento
 rápido
íon arênio ou
intermediário de 
Wheland
7 
+ E+
E
H
E
H
δ+
δ+
δ+
E
Hδ+
E
H++
Coordenada de Reação
lento
rápidoíon arênio
não aromático
Mecanismo SEAr – Diagrama de Energia
8 
Reações de SEAr: Halogenação do Benzeno
Bromação: 
Mecanismo da Bromação: 
9 
Nitração do Benzeno
10 
Mecanismo da Nitração: 
Sulfonação do Benzeno
11 
Mecanismo da Sulfonação: 
ácido sulfúrico 
Alquilação de Friedel-Crafts 
Mecanismo da Alquilação de Friedel-Crafts 
Reação ocorre com quantidades catalíticas de AlCl3! Porque? 
12 
Acilação de Friedel-Crafts 
Reação ocorre somente com quantidades estequiométricas de 
AlCl3! Porque? 
13 
Mecanismo da FC com Cloreto de Acila 
Como ocorre a formação 
do íon acílio a partir de 
um anidrido? 
14 
Bromação
Nitração
Sulfonação
Alquilação de Friedel-Crafts
Acilação de Friedel-Crafts
Br2 + ácido de Lewis
HNO3 + H2SO4
H2SO4 (conc.) ou 
H2SO4 + SO3
RX + ácido de Lewis
RCOCl + ácido de Lewis
Br
Br
MXn
+ Br
O
N
O
+
NO2
S
OH
OO
+
S
O
OO
SO2OH
R
+R
O
R
+ O
R
Reação Reagente Eletrófilo Produto
SEAr : Resumo das Reações
15 
16 
Reações de Substituição de Haletos 
Benzílicos 
Reações na Cadeia Lateral 
17 
Reações de Eliminação de Haletos 
Benzílicos 
Redução de Substituintes Insaturados 
18 
Redução do anel aromático somente em condições drásticas 
Oxidação da Cadeia Lateral Alquílica 
19 
tolueno ácido benzóico 
ácido 3-benzenodicarboxílico 
3-butilisopropilbenzeno 
Redução de um Grupo Nitro 
Redução seletiva de apenas um grupo nitro: 
20 
nitrobenzeno anilina protonada 
Íon anilínio 
anilina 
meta-dinitrobenzeno meta-nitroanilina 
21 
Desoxigenação de Grupos Carbonílicos 
Mecansimo da Redução de Wolff-Kishner: 
Redução de Clemmensen: 
ácido para-propilbenzenosulfônico 
C6H5X 
 
 v 
X=OH 
 
1000
X=CH3 
 
 25
X=H 
 
 1
X=I 
 
 0,2
X=Cl 
 
 0,03
X=NO2 
 
 6 x 10-8
X=N+(CH3)3 
 1 x 10-8
Velocidades relativas frente à
nitração
SEAr em Benzenos 
Substituídos 
+E
E+
δ+
S
E HE H
S
δ+
δ+
S
S
E H
S
δ+
δ+ δ+
S
E H
íon arênio 
estabilizado 
íon arênio 
desestabilizado 
estado de transição 
estabilizado 
estado de transição 
desestabilizado 
S com efeito 
doador de e-	
(+I/+M) 
S com efeito 
atraente de e-	
(-I/-M) 
22 
S
E++E++
S
δ+
S
E H
δ+
S
E H
E++
S
δ+
S
E H
E H
S
δ+
δ+
E H
S
δ+
δ+
E H
S
δ+
δ+
Coordenada de Reação
SEAr em benzenos substituídos: Diagramas de energia 
potencial derivados com diferentes substituintes 
23 
S = atraente de elétron S = hidrogênio S = doador de elétron 
Características desta reação: 
i) Bromação do tolueno é 4000 vezes mais rápida do que a bromação do benzeno. 
ii) A reação é regiosseletiva. 
iii) Comportamento similar é observado na nitração, sulfonação e reações de Friedel-
Crafts. 
iv) Grupo metila: orientador orto/para. 
Efeito dos Substituintes: Grupo Alquila 
Como estes dados experimentais podem ser explicados 
considerando o mecanismo da reação? 24 
A nitração mostrada acima ocorre mais lentamente do que a 
nitração do benzeno. Ocorre a formação exclusiva do derivado 
meta substituído. 
Como estes dados experimentais podem ser explicados 
considerando o mecanismo da reação? 
Efeito dos Substituintes: Grupo Trifluorometila 
25 
Como o resultado da reação acima pode ser explicado 
considerando o mecanismo da reação? 
Efeito dos Substituintes: Grupo Metóxi 
26 
A bromação mostrada acima ocorre (muito) mais rapidamente 
do que a bromação do benzeno. Ocorre a formação muito 
preferencial do derivado para substituído, além de pouco 
derivado orto. 
A polarização de elétrons através de uma ligação 
σ é chamada efeito indutivo. Pode ser doador 
ou sacador (atraente). 
O elemento mais eletronegativo que hidrogênio 
possui efeito indutivo atraente (-I), o 
elemento menos eletronegativo que hidrogênio 
possui efeito indutivo doador (+I). 
Grupos alquílicos doam mais elétrons por efeito 
indutivo do que o hidrogênio devido à 
hiperconjugação. 
27 
Efeito de Substituintes: (i) Efeitos Indutivos
 
28 
Efeito de Substituintes: (ii) Efeitos de 
Ressonância 
Doação de elétrons pelo efeito de ressonância (mesomérico) 
Atração de elétrons pelo efeito de ressonância (mesomérico) 
29 
Substituintes doadores de elétrons são ativadores, tornando o composto aromático 
substituido mais reativo frente a SEAr do que o benzeno. 
Efeito de Substituintes sobre a SEAr 
Substituintes fortemente ativantes: 
Substituintes moderatamente ativantes: 
Fortes doadores por efeito de ressonância 
Doadores moderados por efeito de ressonância 
30 
Efeito de Substituintes sobre a SEAr 
Doação de elétrons do pár de elétrons do nitrogênio para o anel aromático. 
Doação de elétrons do pár de elétrons do nitrogênio para a carbonila, 
retirando elétrons do anel aromático. 
31 
Efeito de Substituintes sobre a SEAr 
Substituintes fracamente ativantes: 
Substituintes fracamente desativantes: 
Fracos doadores por efeito de ressonância e indutivo 
Doadores por efeito de ressonância e aceptores por efeito indutivo 
32 
Efeito de Substituintes sobre a SEAr 
Substituintes moderadamente desativantes: 
Substituintes fortemente desativantes: 
Aceptores de elétron moderados 
por efeito de ressonância 
Fortes aceptores de 
elétron por efeito de 
ressonância 
isômero orto isômero meta isômero para 
ou ou 
33 
Efeito Dirigente do Substituintes sobre a 
SEAr 
meta 
para 
orto 
mais importante 
tolueno 
34 
Ativante: efeito +I 
mais importante 
meta 
orto 
para 
mais estável 
mais estável 
anisol 
35 
Ativante: efeito +M e (-I) 
mais importante 
mais importante 
Coordenada de Reação
E
H
Z+
+Z
E H
+
Z
E
H
m-
o-
p-
Diagrama de Energia: Substituinte Doador 
+M 
36 
37 
Desativante: efeito -I 
orto 
meta 
para 
menos estável 
anilina 
protonada 
menos estável 
menos importante 
menos importante 
Coordenada de Reação
m-
o-
p-
+
Y
E
H
Y
E H
+
+ E
H
Y
38 
Diagrama de Energia: Substituinte Aceptor 
-I/-M 
Efeito de Substituintes sobre a SEAr: 
Halobenzenos 
Reatividade muito similar; 
Distribuição similar para Cl, 
Br e I, diferente para F; 
aumento do produto orto de 
F até I. 
39 
Ataque em para: 
Ataque em meta: 
Ataque em orto: 
40 
Reatividade SEAr 
de halobenzenos: 
efeitos –I e +M 
E
H
Z+ Z
E
H
Z
(+)
(+) (+) +
E
H
Z
+
Z
H
E
Z
E
H
(+)
(+)
(+)+EE+
m-o-, p-
Efeito 
Exemplo
 
 
Ativação
 
Direção 
+M 
-NR2, -OR 
 
 
muito ativante 
 
o-, p-
+I 
 -Rativante
 
 o-, p-, (m-)
+M, -I 
-F, -Cl, -Br e -I 
 
 
desativante 
 
o-, p-
-I 
-CF3, -NR3+ 
 
 
desativante 
 
m-
-M 
-NO2, -CN, -COR, -SO3R 
muito desativante 
m-
41 
Efeito de Substituintes sobre a SEAr: 
Resumo 
42 
Efeito eletrônico 
de substituintes 
sobre a 
reatividade SEAr: 
 
• ativantes e 
desativantes; 
 
• orto/para e meta 
dirigentes 
43 
Efeito de Substituintes sobre a Acidez 
O tamanho do grupo orto-para dirigente influencia na relação 
orto/para dos produtos: impedimento estérico. 
 44 
Efeito de Substituintes sobre a SEAr: 
Tamanho 
Grupos metóxi e hidróxi são ativadores tão fortes que a halogenação pode ser feita 
sem ácido de Lewis; com catalisador ocorre trihalogenação. 
45 
Efeito de Substituintes sobre a SEAr: OCH3 
Reação ocorre sem catalisador 
Anilina e anilinas N-
substituídas não sofrem 
reação de Friedel–Crafts. 
Anilina não pode ser nitrada, pois ocorre oxidação, mas aminas terciárias 
aromáticas podem, pois não se oxidam tão facilmente. 
46 
Efeito de Substituintes sobre a SEAr: Anilinas
Um grupo ativador forte prevalece frente um 
ativador fraco ou um desativador. 
47 
Efeito Dirigente de Substituintes sobre a 
SEAr: Reação de Benzenos dissubstituidos 
p-metilfenol 2-bromo-4-
metilfenol 
Produto principal 
Se dois grupos têm propriedades ativadoras 
similares, ocorre formação de ambos produtos. 
48 
p-clorotolueno 4-cloro-2-
nitrotolueno 
principal 
4-cloro-3-
nitrotolueno 
secundário 
Efeito Dirigente de Substituintes sobre a 
SEAr: Reação de Benzenos dissubstituidos 
Aspectos Sintéticos da SEAr
Rearranjo na Alquilação de Friedel-Crafts
49 
Métodos alternativos de geração do carbocátion: 
R3C OH R3C O
H
H + A- R3C + A
-
+ HA
- H2O
C C
R
R
R
R
+ HA C C
R
R
+ A-
R
H
R
C O
R
R
+ HA C O + A-
HR
R 50 
Alquilação de Friedel-Crafts
Problemas: 
(i) reação ocorre só com ArH ativados (benzeno e mais reativos);
(ii) ocorrência de poli-alquilação (produto mais reativo que reagente);
(iii) ocorrência de rearranjos e isomerização. 
Acilação de Friedel-Crafts 
Rearranjos e polialquilações não são um problema em reações de 
acilação. Porque? 
51 
O produto da acilação de FC pode ser transformado no 
correspondente alqueno. Como? 
Utilização sintética. Orientação? 
Aplicação da alquilação de Friedel-Crafts
Alquilação de FC de Fenol com Formaldeído: 
Alquilação de FC de fenol com p-Hidroxibenzilálcool: 
Repetição da sequência com o bisfenol: 
bisfenol 
“trisfenol” 
O produto “trisfenol” pode reagir com 
formaldeído nos vários pontos indicados 
(orto ao grupo hidroxila), levando à resina 
baquelite. 
 52 
53 
Síntese de Benzenos Substituidos: 
Planejamento de Sequência de Reação 
ácido m-bromobenzenosulfônico 
ácido p-bromobenzeno 
sulfônico 
ácido o-bromobenzeno 
sulfônico 
54 
Reação Friedel-Crafts so com aromáticos ativados 
m-nitroacetofenona 
ácido p-clorobenzóico 
Síntese de Benzenos Substituidos: 
Planejamento de Sequência de Reação 
Síntese de Benzenos Substituidos: 
Utilização da Sulfonação com Grupo de “Proteção” 
55 
Reação de sulfonação / desulfonação para a 
síntese de orto-bromofenol: 
200 oC; 
destilação do produto 
Síntese de Benzenos Substituidos: 
Utilização de Sais de Diazônio 
56 
cloreto de 
benzenodiazônio 
cloreto de 
benzenodiazônio 
Íon benzeno- 
diazônio 
CH3
NH2
CH3
N N
O
H
H
N O N O N O
N
H
N O
Ar
N N O
Ar
H N N O
Ar
H
H
+
Cl−
Na+ NO2− HO-N=O 
HCl
- NaCl
+ + +
+ H2O
H+
+ NO+ 
H+Cl-
- H2O
Cl-
+
Formação de sais de diazônio: 
Mecanismo 
57 
Preparação e Reações de Sais de Diazônio 
58 
cloreto de 
toluenodiazônio 
brometo de 
benzenodiazônio 
bromobenzeno 
4-clorotolueno 
sal de diazônio, 
estável em T < 5 oC 
Reação de Sandmeyer 
ou H2 / catalisador 
Substituição Radicalar-Nucleofílica 
Aromática (SRN1) 
N2
Cu+ Cu2+ + e
e+ N2+
+ Nu Nu e+
Cu+ + e Cu2+
N2 + Nu Nu + N2
Cu2+ + e " " Cu+ "
59 
60 
Utilização da Reação de Sandmeyer: 
Preparação de p-Cloroetilbenzeno. 
2-cloroetilbenzeno 
cloreto de 
4-etilbenzenodiazônio 
etilbenzeno 
4-cloroetilbenzeno 
p-etilanilina 4-cloroetilbenzeno 
61 
Utilização da Reação de Sandmeyer: 
Preparação de fluorobenzenos. 
fluorobenzeno 
Reação de Schiemann: 
pirólise 
fluorobenzeno 
62 
Preparação de Benzenos Substituídos 
Grupo de Proteção: 
Fenois ocorrem sempre como produtos laterais. 
Hidróxido não pode ser introduzido diretamente. 
Reação de Schliemann: 
Não pode ser introduzido diretamente 
Não pode ser introduzido diretamente Não pode ser introduzido diretamente 
Somente benzenos fortemente ativados (como fenois e anilinas) sofrem este 
tipo de reação. 
A substituição ocorre preferencialmente na posição para; quando esta estiver 
ocupada, ocorre substituição orto. 
63 
Íons Arenodiazônio como Eletrófilos
cloreto de m-bromo- 
benzenodiazônio 
3-bromo-4´hidróxi- 
Azobenzeno 
um composto “azo” 
fenol 
64 
Íons Arenodiazônio como Eletrófilos 
Reação de p-metilfenol por substituição orto: 
cloreto de 
benzenodiazônio p-metilfenol 2-hidróxi- 
5-metilazobenzeno 
65 
Mecanismo da SEAr com Íons 
Arenodiazônio 
N,N-dimetilanilina 
p-N,N-dimetilaminoazobenzeno 
Benzocaína
66 
Exemplos de Sequências Sintéticas com 
SEAr 
Sacarina
67 
Tiroxina
68 
69 
Tiroxina
70 
Tiroxina
71 
Tiroxina