Química Orgânica - COMPOSTOS AROMÁTICOS

COMPOSTOS AROMÁTICOS

Os hidrocarbonetos da série homóloga dos aromáticos são compostos orgânicos que contém pelo menos um anel de benzeno nas moléculas ou que têm propriedades químicas similares às do benzeno e são assim designados devido ao odor, por vezes agradável, que possuem.

Podem ser subdivididos em três grupos:

1º Grupo – constituído por compostos formados pela substituição de um ou mais átomos de hidrogénio do anel por radicais de hidrogénio carbonetos ou outros átomos ou grupos de átomos.

Os nomes desses compostos derivam do radical substituinte, terminando em -il, e são seguidos da palavra benzeno. Alguns, no entanto, apresentam denominações alternativas, mais vulgarmente utilizadas. Assim, o metilbenzeno é conhecido como tolueno, o dimetilbezeno como xileno, …

2º Grupo – constituído pelos compostos formados pela união de anéis benzénicos com ligação simples entre os átomos de carbono, com o bifenilo, ou com um ou mais átomos de carbono entre os anéis.

3º Grupo – Constituidos por compostos formados por condensação de anéis benzénicos, de modo que dois ou mais átomos de carbono sejam comuns a mais de um anel, tais como o naftaleno, com dois anéis, e o antraceno, com três.

Reações de Substituição e de adição
Reações de SubstituiçãoReações de substituição, em geral, são aqueles que há troca de, pelo menos, um átomo de hidrogénio da molécula de um hidrocarboneto por um grupo substituinte R.

Substituição em alcanos
R–H + C

– C

→ H C

+ R– C

Cloroalcano
R–H + Br–Br → HBr + R–Br Bromoalcano
R–H + OH–NO2 → H2O + R–NO2 Nitroalcano

Substituição em Compostos Aromáticos (efeitos indutivos e mesoméricos)

Os anéis aromáticos são muito menos recetivos do que sugere o carácter de ligação dupla apresentado na sua fórmula, e por isso é mais vulgar participarem em reações de substituição do que em reacções de adição.

O benzeno é uma molécula planear envolvida por uma nuvem de electrões

, abaixo e acima do plano do anel. Estes electrões contribuem para a união dos núcleos de carbono. Como consequência, o benzeno é uma nucleófilo (fonte de electrões) e é facilmente atraído por um electrófilo (Y+).

Quando um electrófilo se liga ao benzeno ocorre a formação de um intermediário se liga ao benzeno ocorre a formação de um intermediário: carbocatião. Este carbono poderia reagir com um outro nucleófilo, mas este caso o produto já não seria Aromático. Como há uma grande estabilização energética associada à aromaticidade é restaurada. O resultado é a substituição de um hidrogénio, do anel, por um electrófilo.

Compostos aromáticos como o benzeno ou derivados sofrem reações de substituição electrofílica (um electrófilo substitui um hidrogénio) mais facilmente do que reacções de adição electrofílica.

Vários substituintes diferentes podem ser introduzidos no ale aromáticos por meio das reacções de substituição electrofílica. Pela escolha adequada dos reagentes, é possível:

Três das cinco reacções de substituição electrofílicas aromáticas mais comuns são:

Halogenação: Um átomo de halogénio (Br, C

ou I) substitui um átomo de hidrogénio.

Nitração: um grupo nitro (-NO₂) substitui um átomo de hidrogénio.

Sulfonação: um grupo de ácido sulfuros (

) substitui um átomo de hidrogénio.

Efeito Indutivo

O único tipo de ligação para um sunbstituinte do anel é a ligação sigma

. É este tipo de ligação entre os átomos de hidrogénio e os átomos de carbono no benzeno. Nesta ligação, um par electrónico é compartilhado entre o carbono e o seu ligante. Este par de electrões, entretanto, é compartilhado entre o carbono e o seu ligante. Este par de electrões, entretanto, pode ser mais facilmente atraído pelo anel do que os electrões de uma ligação com o hidrogénio, diz-se que este substituinte é um doador electrónico indutivo. Se, no entanto, os electrões de uma ligação

com o hidrogénio, este substituinte é um recptor electrónico indutivo.

Este comportamento está, em geral, associado à eletronegatividade do grupo substituinte.

Efeito Mesomérico

Como se disse anteriormente, a presença de substituintes no anel benzénico exerce um forte efeito sobre a sua reactividade, isto é, sobre a velocidade da reacção de substituição electrofílica, mas estes substituintes também influenciam na orientação da substituição já que algumas posições são privilegiadas em detrimento de outras.

Quando um benzeno monossubstituído sofre uma reacção de substituição electrofílica, coloca-se uma série de questões:

Ø Onde se dá o ataque do electrófilo? Nas posições orto, meta, para ou nas três?

Ø Qual isómero é o produto?

A posição do ataque é determinada pelo substituinte já ligado ao anel. Os substituintes podem ser divididos em dois grupos: orientadores orta-para ou orientadores meta.

É muito fácil saber se um determinando substituinte é um orientador orto-para ou um orientador meta.

Todos os orientadores orto-para possuem um par de electrões não ligantes no átomo directamente ligado ao anel (com excepção de grupos alquilo, arilo e vinilo).