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Objectivo de Aprendizagem
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- Dar exemplos dos tipos de reacções a que os compostos aromáticos sofrem tipicamente
Key Points
- Os compostos aromáticos ou arenosos sofrem reacções de substituição, em que o hidrogênio aromático é substituído por um eletrofilo, daí suas reações procederem através da substituição eletrofílica.
- Arenos contêm ligações duplas como os alcenos, mas não sofrem adição electrofílica porque estas resultariam na sua perda de aromaticidade do anel.
- A ordem de substituição dos compostos aromáticos é governada pela natureza dos substituintes presentes no anel aromático.
- Nas reacções de substituição electrofílica aromática, é gerada uma carbocalização enquanto nas substituições aromáticas nucleófilas, é gerado um carboanião.
- Reacções de hidrogenação convertem compostos aromáticos em compostos saturados.
- Acoplamento cruzado de metais como a reacção Suzuki permite a formação de ligações carbono-carbono entre dois ou mais compostos aromáticos.
Terms
- Composto ou grupo funcional NucleófiloA que é atractivo para centros de carga positiva e doa electrões; doa um par de electrões a um electrófilo para formar uma ligação.
- hidrogenaçãoA reacção química do hidrogénio com outra substância, especialmente com um composto orgânico insaturado, e geralmente sob influência da temperatura, pressão e catalisadores.
- electrofiloComposto ou grupo funcional que é atractivo e aceita electrões; aceita um par de electrões de um nucleófilo para formar uma ligação.
O anel de benzeno é frequentemente notado pela estabilidade que ganha com a sua aromaticidade. Entretanto, os compostos aromáticos podem participar de uma variedade de reações químicas, incluindo uma gama de reações de substituição, acoplamento e hidrogenação. Os electrões no sistema pi do anel de benzeno são responsáveis pela reactividade observada. Enquanto os compostos aromáticos são melhor representados por uma densidade contínua de elétrons distribuída uniformemente ao redor do núcleo aromático, as ligações alternadas simples e duplas que são comumente desenhadas são muito úteis quando se prevê a reatividade dos compostos aromáticos. Muitas reacções comuns aos alcenos (ligações duplas carbono-carbono) também funcionam de forma semelhante com as “ligações duplas” em compostos aromáticos, embora geralmente a barreira de activação seja maior devido à força estabilizadora da aromaticidade (ca. 36 kcal/mol).
Substituição aromática
Um exemplo de uma reacção de substituição aromática é mostrado abaixo. Na presença de ácido sulfúrico e nítrico forte, um grupo nitro pode ser adicionado ao anel.
Substituições aromáticas nucléofílicas
Numa reação de substituição aromática nucléofílica, um nucleófilo desloca um substituto em um anel aromático. A espécie substituída é tipicamente um bom grupo de saída, como o gás nitrogênio ou um íon haleto. A presença de um grupo que retira elétrons no anel pode acelerar o progresso desta classe de reações. Quimicamente, isto é semelhante a uma reacção de adição a um aceitador Michael ou outro sistema insaturado, deficiente em electrões, seguido por uma reacção de eliminação.
Substituições Aromáticas Eletrofílicas
Numa reacção de substituição electrofílica aromática, um substituto num anel aromático é deslocado por um electrófilo. Estas reacções incluem nitração aromática, halogenação aromática, sulfonação aromática e acilações e alquilações de Friedel-Crafts. Essas reações podem envolver um intermediário de carbonização estabilizado por ressonância, conhecido como complexo sigma. A reatividade pode ser pensada em termos de um alceno atacando uma espécie catiônica, como no primeiro passo de uma hidratação ácido-catalizada de um alceno.
Um número de padrões tem sido observado em relação à reação de anéis de benzeno substituídos. Estas observações foram generalizadas para fornecer uma regra preditiva para substituições eletrofílicas aromáticas. Afirma-se que um substituto doador de elétrons geralmente acelera a substituição e direciona a reatividade para as posições que são ortofílicas e para ele no anel, enquanto que um substituto doador de elétrons retardará o progresso da reação e favorecerá a meta posição no anel.
Reações de acoplamento
Reações de acoplamento são reações envolvendo um catalisador metálico que podem resultar na formação de uma ligação carbono-carbono entre dois radicais.
Hidrogenação
Hidrogenação pode ser usada para criar um sistema de anel totalmente saturado. Isto é semelhante à hidrogenação de um alceno para formar um alcano, embora mais difícil devido à estabilidade do sistema aromático.
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