Em condições severas, o 3,4-dibromotolueno pode sofrer substituição nucleofílica aromática com
para formar um produto contendo um grupo amino no anel. Descreva o mecanismo completo, incluindo a formação de um intermediário benzino substituído. Explique como os grupos bromo e metil afetam a reatividade e a estabilidade do benzino formado.
Passo 1
Beleza, vamos começar entendendo o que o exercício está pedindo. A gente tem uma molécula chamada 3,4-dibromotolueno que, em condições bem duras, reage com
(hidreto de sódio e amônia) para formar um produto com um grupo amino no anel benzênico. Vamos precisar entender o que é substituição nucleofílica aromática, o que é um intermediário benzyne, e como os grupos bromo e metil influenciam essa reação.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre o que é substituição nucleofílica aromática. É um tipo de reação onde um átomo ou grupo no anel aromático (como o bromo) é substituído por um nucleófilo (como o ânion amido,
). Diferente da substituição eletrofílica, que é mais comum em compostos aromáticos, essa reação ocorre normalmente em sistemas aromáticos que têm grupos retiradores de elétrons, como os halogênios.
Passo 3
Agora, sobre o benzyne. Em algumas substituições nucleofílicas aromáticas, especialmente quando temos duas posições halogenadas próximas, a reação pode seguir um caminho via o intermediário benzyne. O benzyne é uma espécie altamente reativa com uma tripla ligação no anel aromático, resultante da eliminação de duas halogenas e um hidrogênio adjacente.
Passo 4
Vamos analisar a molécula inicial: 3,4-dibromotolueno. Isso significa que temos um anel benzênico com dois átomos de bromo nas posições 3 e 4, e um grupo metil (
) em uma das posições. O grupo metil é um ativador do anel aromático porque doa elétrons por efeito mesomérico, tornando o anel mais reativo para substituições.
Passo 5
Quando adicionamos
, que proporciona o ânion amido (
), em condições severas, ele atua como uma forte base. Esse ânion pode remover um hidrogênio adjacente a um dos bromo, formando uma dupla ligação e eliminando o bromo, resultando no intermediário benzyne.
Passo 6
O mecanismo completo envolve:
- A base (
) retira um próton do carbono adjacente a um dos bromo. - Isso leva à eliminação do bromo, formando uma tripla ligação no anel, ou seja, o benzyne.
- O nucleófilo (
) então ataca o benzyne formando o novo produto com o grupo amino no anel aromático.
Passo 7
Sobre a influência dos grupos bromo e metil:
- Bromo: É um grupo retirador de elétrons pelo efeito indutivo, mas também pode estabilizar o intermediário benzyne devido à sua capacidade de se retirar durante a eliminação.
- Metil: Como mencionado, é um ativador do anel aromático, aumentando a densidade eletrônica e facilitando a formação do benzyne e a posterior ataque do nucleófilo.
Resposta
O mecanismo da substituição nucleofílica aromática do 3,4-dibromotolueno com
envolve a remoção de um próton adjacente a um bromo, formando o intermediário benzyne. Em seguida, o ânion amido ataca o benzyne, resultando na formação de um composto com um grupo amino no anel. Os grupos bromo auxiliam na formação e estabilização do benzyne, enquanto o grupo metil ativa o anel, aumentando sua reatividade para a substituição.