Considere a reação de 4-bromotolueno com hidreto de sódio ( NaH ) em amônia líquida. Desenhe e explique o mecanismo completo, incluindo a formação do intermediário benzino e a orientação preferencial do ataque nucleofílico no sistema benzino. Justifique a posição de ataque com base na influência do grupo metila no anel.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente analisar a reação do 4-bromotolueno com hidreto de sódio (NaH) em amônia líquida. Vamos precisar entender o mecanismo dessa reação, incluindo como se forma o intermediário benzino e por que o ataque nucleofílico ocorre em uma posição específica no anel benzênico. Para resolver, vamos usar conceitos de química orgânica sobre reações de substituição e influência de grupos no anel aromático.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar o reagente principal: o 4-bromotolueno. Esse composto tem um anel benzênico com um grupo metila (-CH₃) na posição 4 e um átomo de bromo (Br) também na posição 4. A presença do bromo sugere que ele pode sair como um bom grupo de saída durante a reação.
Passo 3
O reagente hidreto de sódio (NaH) é uma base forte. Quando ele reage com o 4-bromotolueno em amônia líquida, que atua como solvente e também como nucleófilo, ocorre uma reação de substituição nucleofílica.
Passo 4
Vamos desenhar o mecanismo:
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Desprotonação: O NaH retira o próton de um hidrogênio adjacente ao grupo brometo, formando hidreto de sódio (Na⁺) e gerando um intermediário benzino (um íon negativo no carbono adjacente ao anel benzênico).
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Ataque nucleofílico: A amônia (NH₃), que é um nucleófilo, ataca o intermediário benzino. Essa etapa resulta na substituição do grupo brometo por um grupo amina, formando o produto final.
Passo 5
Agora, vamos falar sobre a orientação preferencial do ataque nucleofílico. O grupo metila presente no anel benzênico é um grupo doador de elétrons. Isso significa que ele aumenta a densidade eletrônica no anel, especialmente nas posições ortho e para em relação a ele. No caso do 4-bromotolueno, a posição para já está ocupada pelo bromo, então a amônia prefere atacar na posição ortho relativa ao grupo metila.
Passo 6
Para justificar a posição de ataque, consideramos que o grupo metila estabiliza o intermediário benzino ao aumentar a densidade de elétrons no anel, tornando as posições ortho e para mais reativas para o ataque nucleofílico. Como a posição para já tem o bromo, a amônia ataca na posição ortho, onde a densidade eletrônica é maior devido ao efeito do grupo metila.
Resposta
Assim, o mecanismo completo envolve a desprotonação do 4-bromotolueno pelo NaH formando o intermediário benzino, seguido pelo ataque nucleofílico da amônia na posição ortho do anel aromático, influenciado pelo efeito do grupo metila que aumenta a densidade eletrônica nessa posição. O produto final é uma amina substituída na posição ortho em relação ao grupo metila.