Reações de substituição no benzeno em Química

Nas reações de substituição em anéis aromáticos, ocorre a substituição de pelo menos um átomo de hidrogênio do anel aromático por outro átomo ou grupo de átomos.

As principais reações de substituição em anel aromático são:

Alquilação e acilação de Friedel-Crafts

Tanto a alquilação quanto a acilação de Friedel-Crafts, usam o AlCl3 ou FeCl3 como catalisadores da reação, que tem o papel de ajudar na formação do carbocátion.
• Alquilação de Friedel-Crafts

• Acilação de Friedel-Crafts
Segue as mesmas etapas, porém com um haleto de acila.

Orientação/diligência dos compostos aromáticos nas reações de substituição

Nas reações de substituição de compostos aromáticos nos quais já se encontra algum grupo (Gr) ligado ao anel aromático, esse grupo pode direcionar a substituição dos hidrogênios das posições ORTO, META ou PARA.
Gr → grupo orientador

• Grupos ORTO-PARA dirigentes ou ATIVANTES: são grupos que direcionam a reação de substituição eletrofílica nas posições orto (1,2) e para (1,4). Eles são formados por 1 ÚNICO ÁTOMO ou por um grupo de átomos que estão unidos entre si apenas por LIGAÇÕES SIGMA (ligações simples).
Ex: Cl–, Br–, I–, OH–, –CH3, etc.

• OPA, eletrofílico?

São grupos que, por serem positivos, têm afinidade por elétrons (grupos negativos).
Exemplo: nitração do metilbenzeno (tolueno) → metil é um grupo orto-para dirigente.

Obs.: Na halogenação do tolueno, caso os catalisadores utilizados sejam LUZ (λ) e CALOR (Δ), no lugar do ácido de Lewis, os produtos formados são HALETO DE BENZILA e HIDRÁCIDO HALOGENADO, pois o hidrogênio substituído será o do grupo metil, e não do anel benzênico (uma vez que os alcanos sofrem substituição na presença de luz e calor).

Dizemos que estes casos obedecem à REGRA CCC: CALOR, já que há aquecimento para que ocorra esta reação; CLARIDADE, uma vez que ocorre em presença de luz; e CADEIA, pois se trata de uma substituição na estrutura da cadeia alifática.

Para que se obtenha o meta-bromotolueno, ao contrário do processo acima, deve-se utilizar ácido de Lewis em ambiente FRIO e ESCURO. Assim, dizemos que estes casos obedecem à REGRA NNN: NOITE, já que a reação ocorre no escuro; NEVE, uma vez que ocorre no frio; e NÚCLEO, pois se trata de uma substituição na estrutura do núcleo benzênico.

• Grupos META dirigentes ou DESATIVANTES: são grupos que direcionam a reação de substituição eletrofílica nas posições meta (1,3). Eles são formados por átomos que estão unidos entre si por LIGAÇÃO DUPLA, TRIPLA ou DATIVA (ligações pi).

Ex: –NO​2​​, –HSO​3​​H, –CH=CH​2​​, etc.