18.4: Substituição Eletrofílica Aromática: Visão Geral

Em uma reação de substituição eletrofílica aromática, um eletrófilo substitui um hidrogênio de um composto aromático.

Muitos grupos funcionais podem ser adicionados a compostos aromáticos por essas reações. Todas as reações de substituição eletrofílica aromática ocorrem através de um mecanismo de duas etapas. Na primeira etapa, o sistema π do anel aromático reage com um eletrófilo, formando um íon arênio, que é estabilizado por ressonância. É frequentemente referido como complexo sigma porque o eletrófilo forma uma ligação sigma com o anel aromático.

Na segunda etapa, a desprotonação do íon arênio restaura a aromaticidade e resulta no produto substituído.

O diagrama de energia livre mostra que a primeira etapa é relativamente lenta e endergônica porque o anel perde sua estabilidade aromática. Essa etapa é, portanto, a etapa determinante da velocidade devido à sua maior energia livre de ativação. A segunda etapa é rápida e exergônica porque restaura a estabilidade aumentando a aromatização. Ela possui menor energia livre de ativação. As substituições aromáticas eletrofílicas são reações exergônicas no geral.

Substituições eletrofílicas aromáticas são reações nas quais um eletrófilo substitui um dos hidrogênios aromáticos.

Essas reações permitem a introdução de diferentes grupos funcionais em anéis aromáticos.

Na primeira etapa do mecanismo de reação, o sistema π do anel aromático ataca o eletrófilo para formar um íon arenium, que é estabilizado por ressonância.

O íon arenium também é chamado de complexo sigma porque o eletrófilo forma uma ligação sigma com o anel aromático.

Na segunda etapa, o íon arenium é desprotonado, restaurando a aromaticidade e dando o produto substituído.

Como fica evidente no diagrama de energia livre, o primeiro passo é endergônico porque o anel perde sua estabilidade aromática. Esta etapa tem uma energia livre de ativação mais alta e é lenta. É, portanto, a etapa de determinação da taxa.

Em contraste, a segunda etapa é exergônica porque restaura a estabilidade aromática do sistema. Tem menor energia livre de ativação e é rápido.

No geral, as substituições eletrofílicas aromáticas são reações exergônicas.