Teoria

As reações de nitração e sulfonação são reações de substituição eletrofílica onde há um eletrófilo, que é uma partícula dotada de carga elétrica positiva. O modelo abaixo mostra de uma forma geral o que acontece:

Reação de substituição eletrofílica
Reação de substituição eletrofílica

Esse tipo de reação é característica nos alcanos, ciclanos com anéis estáveis, aromáticos, entre outros compostos. Como ocorre uma substituição, a cadeia carbônica se mantém, então não teremos nem aumento e nem diminuição do número de carbonos.

📢 Clique para ver mais:

Reação de Nitração

O processo de nitração nada mais é que a introdução de um ou mais grupos nitro em uma molécula orgânica. Essa reação é muito importante por ser a responsável de gerar intermediários ou produtos finais.

Nitração em Alcanos: Mecanismo de Reação

A reação de nitração em alcanos acontece com o ataque do prórpio ácido nítrico no substrato. Se liga nesse exemplo abaixo onde o substrato é o etano:

Nitração em Alcanos: Mecanismo de Reação
Nitração em Alcanos: Mecanismo de Reação

Na figura acima temos o mecanismo de nitração do etano, a hidroxila do ácido nítrico desprotona o etano e o íon nitrônio ataca nesse mesmo lugar.

Você também pode conferir esse conteúdo em vídeo:

Nitração em Anéis Aromáticos: Mecanismo de Reação

Como os anéis aromáticos são bem estáveis, para ocorrer a nitração é necessário um catalizador que nesse caso é o ácido sulfúrico. Para gerar os aniôns o ácido nítrico precisa da ajuda de uma amigo mas, dentre tantos agentes de nitração, temos um é o mais usado. O sistema ácido sulfúrico/ácido nítrico, denominado mistura sulfonítrica (MSN), é o reagente mais comum em nitração.

Olha como essa mistura reage. Na etapa 1 o ácido nítrico aceita o pronto do ácido mais forte, no caso o sulfúrico.

Mistura sulfonítrica (MSN): Etapa 1 da reação
Mistura sulfonítrica (MSN): Etapa 1 da reação

Agora que está protonado, o ácido nítrico pode se dissociar na forma do íon nitrônio.

Mistura sulfonítrica (MSN): Etapa 2 da reação
Mistura sulfonítrica (MSN): Etapa 2 da reação

Com o íon nitrônio carregado positivamente, ele funciona como eletrófilo, o ataque ao anel formando estruturas de ressonância estabilizadas do íon arênio consegue acontecer da seguinte maneira:

Ataque eletrofílico ao anel aromático: Etapa 3 da reação
Ataque eletrofílico ao anel aromático: Etapa 3 da reação

Esse íon perde o próton para a base de lewis presente no meio reacional e se torna o nitrobenzeno.

Reação de Sulfonação

O processo de sulfonação segue basicamente os mesmo parâmetros que descrevemos para a nitração, só que no lugar do ácido nítrico temos o sulfúrico. Como o próprio nome indicada, haverá a formação de um produto sulfonado, e isso se dá com o uso desse ácido específico.

Sulfonação em Alcanos: Mecanismo de Reação

Quando o subtrato da sulfonação é um alcano, ocorre a desprotonação do alcano e o ataque do íon nesse mesmo lugar.

Reação de sulfonação em alcano
Reação de sulfonação em alcano

Sulfonação em Anéis Aromáticos: Mecanismo de Reação

Em compostos aromáticos, a sulfonação ocorre muito rapidamente usando ácido sulfúrico fumegante. A reação também ocorre com o concentrado gerando pequenas quantidade de , como mostra a etapa abaixo:

O é eletrófilo responsável pelo ataque ao benzeno formando o íon que já conhecemos, o arênio.

Sulfonação: Ataque eletrófilo
Sulfonação: Ataque eletrófilo

O próton em excesso é removido do íon arênio e formando o íon benzenosulfonato.

Sulfonação: Balanceamento de cargas
Sulfonação: Balanceamento de cargas

Este último aceita o próton do íon hidroxônio que se encontra no meio estabilizando a carga negativa, gerando o ácido benzenosulfanílico.

Sulfonação: fomação ácido benzenosulfanílico
Sulfonação: fomação ácido benzenosulfanílico


O intuito de trabalhar as duas juntas é poder ver como os seus mecanismos são parecidos, se diferenciando apenas no ácido atuante. É importante lembrar que as reações em anéis aromáticos são sempre difíceis por se tratar de um composto muito estável e por isso precisa de um catalizador na reação.


Bora praticar com exercícios?!

Reação de Sulfonação