Química Orgânica 2 · Planejamento de transformações aromáticas
1-Nitro-4-propilbenzeno por nitração do propilbenzeno
Condições: HNO3, H2SO4
Desenhe este problema você mesmo
Arraste dos elétrons que se movem até onde eles vão, ou toque em um e depois no outro. Cada seta é verificada; Dica ajuda quando você travar. Não precisa de conta.
O mecanismo, passo a passo
Próximo mostra as setas curvas de cada passo e as explica. Os passos escritos estão abaixo.
Ler todos os 8 passos escritos
O ácido sulfúrico protona o ácido nítrico
O ácido sulfúrico, o ácido mais forte, protona o oxigênio do OH do ácido nítrico para que ele possa sair como água. O anel do propilbenzeno, por sua vez, aguarda o eletrófilo que essa química ácido–base gera.
As setas curvas
- O oxigênio do OH do ácido nítrico usa um par isolado para capturar um próton do ácido sulfúrico.
- Os elétrons O–H permanecem no oxigênio do ácido sulfúrico, formando hidrogenossulfato.
A água sai, formando o íon nitrônio
A água sai enquanto o oxigênio com carga negativa forma uma segunda ligação N=O. O produto é o íon nitrônio linear, NO₂⁺, o eletrófilo de toda nitração.
As setas curvas
- A ligação N–O com o oxigênio protonado se rompe, liberando uma molécula de água neutra.
- Um par isolado do oxigênio negativo forma a nova ligação pi N=O, para que o nitrogênio mantenha seu octeto.
O propilbenzeno ataca o nitrônio em para à cadeia
O carbono do anel em para ao grupo propila ataca o NO₂⁺. O grupo alquila doa densidade eletrônica, então o propilbenzeno reage mais rápido que o benzeno e orienta para orto e para.
As setas curvas
- O par π do anel no carbono em para ao grupo propila forma a nova ligação C–N; o carbono vizinho fica catiônico.
- Um par π da N=O se desloca para o oxigênio enquanto a ligação C–N se forma, mantendo oito elétrons no nitrogênio.
Carga no carbono que carrega a propila
Deslocar um par π do anel coloca a carga positiva no carbono que carrega o grupo propila. Essa estrutura contribuinte de caráter terciário, estabilizada pelo grupo alquila, é o motivo pelo qual o ataque em para supera o ataque em meta.
As setas curvas
- O par π vizinho do anel se desloca em direção ao carbono catiônico, levando a carga positiva para o carbono que carrega a propila.
De volta à carga ao lado do carbono sp³
O íon arênio é um único híbrido, então a carga pode ser desenhada novamente ao lado do C–H sp³. Essa estrutura contribuinte mostra qual ligação π o par C–H refaz na desprotonação.
As setas curvas
- O par π volta em direção ao carbono que carrega a propila, deixando a carga positiva no carbono ao lado do C–H sp³.
Para em vez de orto
Tanto o ataque em orto quanto em para geram uma estrutura contribuinte com a carga no carbono que carrega a propila.
O hidrogenossulfato remove o próton do anel
O hidrogenossulfato remove o próton do carbono sp³ que recebeu o grupo nitro. O par C–H restaura o anel aromático e o ácido sulfúrico é regenerado.
As setas curvas
- O oxigênio negativo do hidrogenossulfato captura o próton do anel, regenerando o ácido sulfúrico.
- Os elétrons da ligação C–H formam a ligação π do anel com o carbono catiônico vizinho, restaurando a aromaticidade.
1-Nitro-4-propilbenzeno
Um grupo nitro agora está em para à cadeia propila: 1-nitro-4-propilbenzeno, a última etapa da rota acilação, Clemmensen, nitração. Fazer a acilação primeiro evita o isopropilbenzeno rearranjado que a propilação direta daria.
O que você vai praticar
Desenhe a formação do nitrônio e a nitração do propilbenzeno em para ao grupo propila, incluindo a estrutura contribuinte com carga no carbono que carrega a propila.
Você acabou de desenhar cada seta deste problema.
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