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Compostos aromáticos: guia de estudo

Ideias principais

Compostos aromáticos como o benzeno são excepcionalmente estáveis por um anel de elétrons pi deslocalizados. Mantêm o anel intacto e sofrem substituição em vez de adição.

  • Regra de Hückel: um anel plano, cíclico e totalmente conjugado com 4n + 2 elétrons pi (2, 6, 10 …) é aromático. Com 4n elétrons é antiaromático.
  • O benzeno sofre substituição eletrofílica: nitração (HNO₃/H₂SO₄), halogenação (X₂/FeX₃), sulfonação e alquilação e acilação de Friedel–Crafts.
  • Grupos ativantes (–OH, –NH₂, –OR, –CH₃) dirigem o próximo grupo às posições orto e para. Desativantes (–NO₂, –COOH, –CN, –CHO) dirigem a meta. Halogênios desativam mas dirigem a orto/para.
  • Uma cadeia lateral com hidrogênio benzílico é oxidada por KMnO₄ quente a –COOH, qualquer que seja seu comprimento.

Equações principais

  • aromatic: planar, cyclic, conjugated, 4n + 2 π electrons
  • C₆H₆ + HNO₃ → C₆H₅NO₂ + H₂O (H₂SO₄)
  • ArCH₃ → ArCOOH (KMnO₄)

Exemplo resolvido

A nitração do tolueno (o –CH₃ ativa) dá principalmente o- e p-nitrotolueno, e é mais rápida que a do benzeno. A nitração do nitrobenzeno (o –NO₂ desativa) é lenta e dá principalmente 1,3-dinitrobenzeno. O ânion ciclopentadienila tem seis elétrons pi (4n + 2 com n = 1) e é aromático, mas o ciclobutadieno tem quatro e é antiaromático.

Erros comuns

  • Esperar que o benzeno adicione bromo como um alceno. Ele substitui e precisa de um catalisador.
  • Usar um diretor meta para prever produtos orto/para, ou o contrário.
  • Contar um par isolado que não está no sistema pi entre os 4n + 2 elétrons.

Prática

Teste-se com perguntas de prática sobre este tema: Compostos aromáticos

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