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Seleção de reação de anéis aromáticos: uma batalha fascinante entre grupos doadores de elétrons e grupos atrativos de elétrons!
Na química orgânica, a estrutura eletrônica dos anéis aromáticos tem uma influência importante na taxa das reações químicas e na distribuição dos produtos finais. Especialmente em reações de substituição eletrofílica aromática, a influência dos substituintes existentes na reação não pode ser ignorada. De acordo com a natureza dos substituintes, podemos distingui-los em grupos doadores de elétrons (EDGs) e grupos retiradores de elétrons (EWGs), ambos desempenhando papéis diferentes no processo de reação.
Grupos doadores de elétrons (EDGs): fatores ativadores da substituição eletrofílica
Um grupo doador de elétrons é um grupo que pode fornecer densidade de elétrons a anéis aromáticos através de efeitos de ressonância ou indução. Esses grupos tornam o sistema de elétrons π do anel aromático mais nucleofílico, o que significa que é mais provável que participe de reações de substituição eletrofílica. Com a adição de substituintes, a reatividade do anel aromático aumenta, o que também é chamado de efeito de ativação.
Os EDGs são frequentemente chamados de grupos ativadores, embora os efeitos estéricos possam interferir na reação.
Segundo a pesquisa, a vantagem dos EDGs é que eles podem promover a via da reação de substituição eletrofílica para as posições orto e para, gerando assim os produtos correspondentes. A influência desses grupos remonta à regra Crum Brown-Gibson do século XIX, que descreve a seletividade dos substituintes da estrutura ao sítio reativo.
Grupos de atração de elétrons (EWGs): inibidores de reatividade
Em contraste com os EDGs, os grupos de atração de elétrons são aqueles que removem a densidade eletrônica do anel aromático, tornando o anel aromático menos reativo. Isso é chamado de efeito de inibição. Os EWGs geralmente direcionam as reações de substituição eletrofílica para a posição meta, em vez de empurrar as reações para as posições orto ou para, como os EDGs. Este fenômeno indica que os EWGs desempenham um papel negativo na reação.
A maioria dos EWGs atraem elétrons através de efeitos de indução e efeitos de ressonância.
Além disso, embora se acredite geralmente que os substituintes halogéneos, tais como o flúor e o cloro, sejam EWGs, estes grupos podem apresentar propriedades de activação em alguns casos, o que está relacionado com a estrutura electrónica do seu anel parental. Principalmente o flúor, devido à sua eletronegatividade extremamente alta, aumentará a reatividade dos anéis aromáticos em posições específicas, fazendo com que altere as características dos EWGs convencionais em reações de substituição eletrofílica aromática.
Fatores que afetam os locais de reação
Quando dois substituintes diferentes são colocados num anel aromático, a colocação do terceiro substituinte é frequentemente previsível. Geralmente, os substituintes mais reativos controlarão preferencialmente os substituintes menos ativos. Tais regras têm limitações óbvias. A interação entre a simetria da estrutura e os substituintes afetará a seletividade da reação final.
Quando vários substituintes coexistem, o substituinte ativador geralmente tem precedência sobre os outros substituintes.
Além disso, os efeitos estéricos e eletrônicos dos substituintes também têm um impacto importante. Por exemplo, substituintes pequenos alterarão a seletividade da reação à medida que novos substituintes são adicionados, enquanto substituintes grandes tenderão a impedir a ocorrência de reações na posição orto.
Conclusão
À medida que aumenta a compreensão dos efeitos dos EDGs e EWGs, pode-se observar que a interação entre os dois resume a complexidade das reações químicas. Estudar esses substituintes e seus efeitos sem dúvida lançará as sementes para novas pesquisas químicas. Como os avanços futuros na química afetarão a aplicação e a compreensão desses substituintes. Talvez seja digno de reflexão e discussão por parte de todo químico?
