23
Introdução Moléculas de benzeno substituídas têm grande importância em aplicaçõe industriais. Normalmente elas são utilizadas como solventes e às veze intermedirios importantes em muitas sínteses! incluindo aquelas de p agentes "armacêuticos. #ma classe de compostos obtidos desta maneira intermedirios na síntese de compostos antidegradantes que são muito ind$stria de borrac%a sintética. &ste m'dulo trata de um método recen desenvolvido para a produção de um destes intermedirios! a ()amino)d +,-+ . + química apresentada e/empli"ica uma abordagem inovadora par de introdução de um nucle'"ilo em sistemas com anel aromtico de uma reduz bastante os problemas ambientais negativos associados com os pr sintéticos mais con%ecidos. 0 método mais comum para produzir anéis b substituídos envolve a bem con%ecida reação de substituição eletro"íl *1&+ . &sta reação permite a "cil substituição de %idrogênio por gru %alogênios! cido sul"2nico! grupos alquila e acila. &nquanto que as reação para substituições m$ltiplas são limitadas pelas propriedades dirigentes dos grupos no anel! bem como com suas propriedades ativant normalmente é possível preparar o composto dese4ado! desde que o grup introduzido no anel se4a um eletrófilo . 5sto signi"ica que uma "amília inteira de substituintes! que são de natureza nucleo"ílica! não pode ser introdu 1&+. &m geral! reações envolvendo a substituição de nucle'"iclos são condições ideais para reações de substituição nucleo"ílica elas produ desprezíveis do produto. 1e recordarmos os dois mecanismos para a sub nucleo"ílica! 1 N 6 e 1 N 7! veri"ica)se a razão8 com um anel aromtico não % possibildiade de ataque por trs no carbono! o %idrogênio é um grupo

Reacoes Nucleofilicas Aromaticas

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Reações Aromáticas. Química Organica 2

Citation preview

IntroduoMolculas de benzeno substitudas tm grande importncia em aplicaes qumicas industriais. Normalmente elas so utilizadas como solventes e s vezes so intermedirios importantes em muitas snteses, incluindo aquelas de poderosos agentes farmacuticos. Uma classe de compostos obtidos desta maneira serve como intermedirios na sntese de compostos antidegradantes que so muito importantes na indstria de borracha sinttica. Este mdulo trata de um mtodo recentemente desenvolvido para a produo de um destes intermedirios, a 4-amino-difenilamina (4-ADPA). A qumica apresentada exemplifica uma abordagem inovadora para o problema de introduo de um nuclefilo em sistemas com anel aromtico de uma forma que reduz bastante os problemas ambientais negativos associados com os procedimentos sintticos mais conhecidos. O mtodo mais comum para produzir anis benznicos substitudos envolve a bem conhecida reao de substituio eletroflica aromtica (SEA). Esta reao permite a fcil substituio de hidrognio por grupos nitro, halognios, cido sulfnico, grupos alquila e acila. Enquanto que as aplicaes desta reao para substituies mltiplas so limitadas pelas propriedades orto/para ou meta dirigentes dos grupos no anel, bem como com suas propriedades ativante/desativante, normalmente possvel preparar o composto desejado, desde que o grupo a ser introduzido no anel seja umeletrfilo. Isto significa que uma famlia inteira de substituintes, que so de natureza nucleoflica, no pode ser introduzida no anel por SEA. Em geral, reaes envolvendo a substituio de nucleficlos so difceis. Sob as condies ideais para reaes de substituio nucleoflica elas produzem quantidades desprezveis do produto. Se recordarmos os dois mecanismos para a substituio nucleoflica, SN1 e SN2, verifica-se a razo: com um anel aromtico no h possibildiade de ataque por trs no carbono, o hidrognio um grupo abandonador muito ruim, e o sistema aromtico no vai se ionizar facilmente pela perda do hidrognio. Desta forma, para que se possa introduzir importantes nuclefilos ao anel preciso aplicar alguns truques ao anel. Sob as condies especiais resultantes destes artifcios, possvel incorporar nuclefilos ao anel. esta reao, a Substituio Nucleoflica Aromtica (SNA) que o tpico deste mdulo. Ns iremos abordar a qumica tradicional para a SNA, juntamente com os mecanismos elucidados. Ao fazermos isso, veremos que esta qumica possui vrios problemas ambientais que a tornam indesejvel como um processo industrial em larga escala. Em resposta a estes problemas, a Flexsys America L.P.(1)desenvolveu um mtodo para eliminar estes problemas na produo do importante intermedirio, 4-amino-difenilamina. Em reconhecimento ao seu trabalho, eles foram agraciados com o Prmio Presidencial Desafio em Qumica Verde. Ns examinaremos o mecanismo e as condies desta reao e faremos especulaes sobre sua adaptabilidade para snteses posteriores.O MecanismoExistem pelo menos quatro mecanismos(2), atuando sob diferentes condies, para a introduo de um nuclefilo em um anel aromtico. So eles os mecanismosSNAr,Benzino,SN1, eSN2. Embora estes quatro tenham sido identificados e estudados, a maioria das reaes de substituio nucleoflica que so normalmente realizadas ocorrem ou via mecanismo SNAr ou Benzino e assim ns iremos nos concentrar nestes e consideraremos apenas brevemente os outros dois.Mecanismo SNAr [adio/eliminao]Este o mecanismo mais importante para as reaes de substituio nucleoflica aromtica. A evidncia experimental indica que h duas etapas e assim ele s vezes chamado demecanismo de adio/eliminao. A reao comea com o ataque donuclefiloao carbono contendo o grupo abandonador. Esta aetapa de adioda reao. Isto produz um intermedirio aninico. Este on, conhecido comocomplexo de Meisenheimer, estabilizado por ressonncia.

Na Segunda etapa da reao, aeliminaoocorre quando o anel sofre rearomatizao com a perda doGrupo Abandonador. A primeira etapa, na qual o anel perde sua estabilizao aromtica e o nion produzido a etapa lenta ouEtapa Determinante da Velocidade da Reao (EDVR).Entretanto, a reao da forma como est mostrada acima no deveria ocorrer para formar o produto! A estabilizao por ressonncia sozinha no suficiente para formar o intermedirio aninico. Ele precisa ser estabilizado por grupos fortemente retirantes de eltrons em posies orto e/ou para ao grupo abandonador.

Ogrupo retirante de eltrons (G)mais importante para estas reaes o grupo nitro (-NO2). Ele pode ativar o anel para reaes SNA com nuclefilos fortes a temperaturas moderadas (80-100 C). H vrios outros Grupos que poderiam ativar o anel para reaes com nuclefilos fortes temperatura ambiente quando o grupo nitro est presente tanto em posio orto como para.

Os mecanismos so, obviamente, baseados em evidncia experimental. H vrias observaes importantes e resultados que do suporte ao mecanismo SNAr. O mais importante destes o isolamento do intermedirio, a pea de evidncia mais persuasiva para qualquer mecanismo!A reao mostrada abaixo produz um sal estvel que foi isolado e caracterizado. Ele foi isolado pela primeira vez por Jacob Meinsenheimer,(3)que foi quem props a estrutura correta, a qual foi confirmada mais tarde por estudos de RMN.

Um suporte adicional para o mecanismo SNAr vem do fato de que a natureza do Grupo Abandonador tem pouco efeito no curso da reao. Como todos os grupos abandonadores aninicos, o GA na SNA parte com um par de eltrons e, dessa forma, ele precisa ser uma espcie que esteja apta a carregar uma carga negativa. Entretanto, como so observados apenas efeitos pequenos quando se varia o GA ao se comparar espcies as quais podem formar nions estveis, isto poderia indicar que a ligao do Grupo Abandonador no quebrada na etapa determinante da velocidade da reao. Isto d respaldo ao mecanismo de duas etapas SNAr. Para os halognios, que so os grupos de sada mais comuns em reaes SNA, sua reatividade paralela com a eletronegatividade (F >>Cl, Br, I), porque quanto mais eletronegativo o tomo, mais densidade eletrnica ele retira do carbono. Quanto mais positivo o carbono, mais rpido ele ir sofrer o ataque pelo nuclefilo.Esta reao encontrou grande utilidade sinttica, entretanto, ela produz um produto com os grupos ativantes retirantes de eltrons ligados ao anel! Quando a reao SNA parte de um esquema sinttico de mltiplas etapas isto pode ou no ser desejvel. Portanto, reaes SNA que se baseiam apenas neste mecanismo nem sempre levaro sntese de todos os produtos desejados.O Mecanismo do Benzino [eliminao/adio]Um anel benznico contendo um bom grupo abandonador pode sofrer Substituio Nucleoflica Aromtica mesmo sem a presena de grupos fortemente retirantes de eltrons na(s) posio(es) orto/para. Para que isto ocorra, o substrato aromtico precisa ser tratado com uma base forte o bastante para abstrair um prton. Quando a Base/Nuclefilo retira o hidrognio, os eltrons sigma que ligam o hidrognio ao carbono so doados ao carbono contendo o grupo abandonador, causando a sada do grupo abandonador. Isto produz um intermedirio nico,BENZINO. Este intermedirio ento reage com o cido conjugado da Base/Nuclefilo, ao qual o nuclefilo se adiciona, deixando novamente o anel em seu estado aromtico original.

O resultado final que nesta reao a ordem do processo invertida em comparao com o mecanismo SNAr; o substrato benznico sofre uma reao de eliminao perda de H e GA seguida por uma adio do nuclefilo.H um forte suporte experimental para o Mecanismo do Benzino. A primeira pea de evidncia reside na habilidade do grupo abandonador. Para os halognios, novamente o mais importante grupo abandonador, a ordem (Br > I > Cl >> F) desvia significativamente daquela verificada no mecanismo SNAr.(4)Isto indica que um mecanismo diferente est atuando.A identidade do grupo abandonador tambm afeta a etapa que determinante da velocidade, outra pea de evidncia para sustentao. Para entender isto necessrio olharmos de perto para a etapa de Eliminao deste mecanismo. Esta etapa pode ser concertada (como sugerido acima) ou ela pode ser passo a passo (veja abaixo).

Se a eliminao passo a passo, quando GA Br ou I, a primeira etapa, a perda de hidrognio, a EDVR. Entretanto, quando GA Cl ou F, a perda de GA a etapa determinante da velocidade. Uma outra pista importante sobre a natureza desta reao fornecida pelo fato de que, em substratos onde h substituintes nas duas posies orto ao Grupo Abandonador, no ocorre reao, porque o intermedirio Benzino no pode se formar.(4)

Estudos de mecanismos de reao s vezes se beneficiam do uso de substratos marcados com istopos radioativos. Um interessante estudo deste mecanismo foi realizado usando um composto marcado com14C.(5)

Todavia, a evidncia mais convincente para este mecanismo pode estar associada com o prprio intermedirioBenzino. Apesar dele nunca ter sido isolado sob condies experimentais, ele foi estudado em argnio a 8 K e seu espectro foi feito durante o progresso das reaes.(6)A densidade eletrnica disponibilizada pela tripla ligao o torna um pseudo dienfilo em reaes de Diels-Alder. Quando oBenzino gerado atravs da diazotao do cido antranlico na presena de um Dieno, como o furano, um aduto de Diels-Alder recuperado da mistura reacional.(7)

Estacaptura do intermedirioBenzino uma forte evidncia que d suporte sua existncia.Outros MecanismosH dois outros mecanismos possveis para a substituio nucleoflica aromtica. Cada um deles refere-se a substratos especficos e, portanto, no so rotas comuns a anis aromticos substitudos com espcies nucleoflicas. Desta forma, ns iremos examin-los apenas brevemente, concentrando-nos na reao e alguma evidncia para cada rota proposta.Mecanismo SN1Este um mecanismo comum para a substituio de sais de diaznio por nuclefilos. Neste caso, o grupo abandonador no um haleto ou sulfonato, como em muitas reaes SNA, mas sim uma molcula de nitrognio perdida pelo sal de diaznio.

A evidncia mais importante da ocorrncia deste mecanismo de reao vem de estudos cinticos, que indicam que a reao de primeira ordem para o sal de diaznio, sendo a etapa lenta da reao a decomposio do sal. Como o nuclefilo no est envolvido na EDVR, a reao , na verdade, uma reao SN1 para a substituio aromtica.Mecanismo SNR1H evidncias experimentais que indicam que certos substratos aromticos, particularmente iodobenzenos, sofrem reaes de substituio nucleoflica por um mecanismo de radical livre. O mecanismo proposto para esta reao comea com uma etapa de iniciao, na qual um eltron transferido ao substrato aromtico por um doador de eltrons, formando um radical-nion. Esta espcie perde iodeto na primeira etapa de propagao, para dar um radical arila. O nuclefilo reage com o radical arila para dar um outro radical arila na segunda etapa de propagao da cadeia. Na terceira etapa da cadeia este radical perde um eltron para uma outra molcula do substrato, levando ao produto de substituio nucleoflica e outro radical-nion, estabelecendo assim a cadeia que caracterstica das reaes via radical livre. As etapas de propagao da cadeia so seguidas de vrias etapas de terminao, incluindo combinaes de radicais formados nas etapas de propagao ou a reao de um radical aromtico com um doador de hidrognio para produzir benzeno.

Uma das peas mais importantes da evidncia experimental para este mecanismo o fato de que no h reao quando seqestradores de radicais so introduzidos na mistura reacional. Alm disso, este mecanismo explica os modelos de substituio observados para reaes de substituio nucleoflica que so inconsistentes com as expectativas tanto para o mecanismoSNArcomo o do Benzino. Um exemplo destes resultados mostrado abaixo, para as reaes de um 1,2,4-trimetilbenzeno substitudo nas posies 5 e 6.(8)Quando o substituinte era cloro ou bromo, o produto da SNAr foi o esperado, substitudo nas posies 5 e 6, em quantidades aproximadamente iguais. Este poderia ser, obviamente, o resultado esperado pelo mecanismo do Benzino, uma vez que qualquer desses compostos pode igualmente ser formado a partir do benzino intermedirio. Entretanto, quando o triemtilbenzeno foi substitudo por iodo nas posies 5 e 6, os produtos com o nuclefilo nas posies 5 e 6 no foram obtidos em quantidades iguais, indicando que um outro mecanismo estava atuando com o substrato iodobenzeno.

O mecanismo SNR1 mostrou-se muito verstil, porque no h a necessidade de grupos ativantes como substituinte no anel para que a reao ocorra. A reao pode ser iniciada eletroquimicamente ou fotoliticamente e susbtratos contendo os outros halognios, bem como metilamina quaternria, tambm iro sofrer reao pelo mecanismo de radical livre na presena de um doador de eltrons para iniciar a reao.Qumica Verde - Uma rota sinttica alternativa para a Substituio Nucleoflica Aromtica

Prmio Desafio em Qumica Verde-Eliminao do Cloro na Sntese da 4-aminodifenilamina: Um Novo Processo que Utiliza a Substituio Nucleoflica Aromtica do HidrognioINTRODUOA indstria qumica da borracha utiliza vrias classes de compostos como antidegradantes. Eles so antioxidantes e antiozonantes. Estes compostos desempenham uma funo importante, porque eles protegem a borracha, natural ou sinttica, dos efeitos danosos da exposio atmosfera e luz do sol. Os tipos de compostos orgnicos utilizados como antidegradantes so mostrados esquerda. Os antioxidantes retardam a oxidao da borracha. Eles reagem com hidroperxidos e produzem compostos que no reagem com a borracha. Como se acredita que a borracha fica quebradia em funo de um processo oxidativo que acelera qualquer ruptura mecnica, eles tambm agem como "antifissuras" e evitam que a borracha fique trincada. Alguns tambm so classificados como agentes antifadiga. Os antiozonantes tambm so utilizados em combinao com as borrachas insaturadas, para evitar reao com o oznio da atmosfera, que provoca fissuras na superfcie do composto de borracha. Embora o mecanismo de ao dos antiozonantes no seja conhecido, eles aparentemente funcionam como um filme que cobre a superfcie da borracha. Um dos intermedirios mais importantes na sntese destes antidegradantes a 4-aminodifenilamina (4-ADPA).O Mtodo Industrial ExistenteA preparao industrial atual do 4-ADPA usa duas reaes de substituio eletroflica aromtica para preparar o anel para a substituio nucleoflica aromtica. A primeira, a clorao do benzeno, fornece o grupo abandonador. A segunda, nitrao do clorobenzeno, serve para ativar a molcula para a reao de substituio nucleoflica aromtica necessria para adicionar formanilida ao substrato. A hidrogenao do composto difenil nitrato fornece a 4-aminodifenilamina desejada. A seqncia comea com uma reao de substituio eletroflica aromtica (SEAr) bem conhecida, na qual o tomo de cloro substitui o de hidrognio no ncleo benzeno. Uma outra reao SEAr nitra o composto nas posies orto e para. Esta regiosseletividade resultante da natureza dirigente do cloro presente no substrato. a doao de eltrons por ressonncia que estabiliza a espcie do estado de transio, levando ao on benzennio intermedirio para os produtos orto e para. Relembrando, embora os halognios sejam doadores de eltrons por ressonncia, eles so retirantes de eltrons por induo e o efeito indutivo mais forte que o efeito de ressonncia. Portanto, esta reao deveria acontecer a uma velocidade menor do que a nitrao do benzeno no-substitudo. Estas reaes SEAr so mostradas abaixo.O para-cloronitrobenzeno (PNCB) produzido na reao de SEAr o substrato para areao de substituio nucleoflica aromtica. Esta reao ocorre de acordo com o mecanismo SNAr que ns discutimos acima. Neste caso, o par de eltrons isolados do nitrognio da formanilida age como a densidade eletrnica do nuclefilo. O produto da primeira etapa da seqncia a 4-nitrodifenilamina (4-NDPA). Uma hidrogenao cataltica fornece o alvo sinttico,4-ADPA.

Economia de tomos da ReaoTradicionalmente, os qumicos tm medido a eficincia de uma reao pela determinao do rendimento em porcentagem (rendimento %) da reao. Entretanto, o rendimento % refere-se apenas quantidade do(s) produtos(s) isolado(s) (relativa ao reagente limitante) e no considera a eficincia da reao relativa aos subprodutos (resduos) que so formados. O conceito de Economia de tomos (desenvolvido por Barry Trost estende a considerao da eficincia de uma reao levando em conta todos os tomos nos reagentes e quanto deles so incorporados ou utilizados no produto desejado ou quanto deles acabaram (inutilizados) em subprodutos. possvel calcular a % de Economia de tomos determinando a massa de todos os tomos que so utilizados no produto desejado, dividindo esta massa pela massa total de todos os tomos dos reagentes e multiplicando por 100. Para uma discusso mais completa, veja o Mdulo Verde para Qumica Orgnica: ECONOMIA DE TOMOS: Uma Medida da Eficincia de uma ReaoUm exame das reaes acima demonstra vrios problemas de economia de tomos. A primeira SEAr utiliza dois tomos de cloro, e nenhum deles incorporado ao produto final.O esquema total para a preparao tradicional do 4-ADPA mostrado abaixo. Os substratos e reagentes esto marcados em vermelho.

O clculo daEconomia de tomos mostrado na tabela abaixoFrmula do reagentePF do reagentetomos utilizadosPesotomos no utilizadoPeso

1C6H6786C, 4 H762 H2

2Cl270------------02 Cl70

3HNO3631 N141 H, 3 O49

4C7H7NO1216 C, 6 H, 1 N921 C, 1 O, 1 H29

5K2CO398------------02 K, 1 C, 3 O98

6H222 H2--------------0

TOTAL43212C, 12H, 2N1612C,4H,2Cl,2K,7O248

AEconomia de tomosda reao igual ao peso dos tomos utilizados dividido pelo peso de todos os reagentes usados.% de Economia de tomos= 161/432 x 100 = 37%Este clculo demonstra claramente os problemas associados com a qumica atual.Qumica Marromda Reao AtualAlm da economia de tomos desfavorvel e os resultantes impactos ambiental e econmico, as reaes atualmente utilizadas para preparar 4-ADPA apresentam vrias outras preocupaes ambientais. A primeira o rendimento em % dopara-cloronitrobenzeno, de apenas 70%, com os outros 30% sendo o subptoduto indesejado,orto-cloronitrobenzeno. A segunda o uso de um outro hidrocarboneto aromtico, o xileno, como solvente para a reao de SNA. Este material precisa ser descartado de maneira adequada como um resduo qumico txico que apresenta um perigo potencial ao ambiente, o que representa um custo adicional produo do 4-ADPA. Entretanto, as maiores preocupaes com esta rota reacional esto centradas em dois aspectos. O primeiro, e mais importante, que grandes quantidades de gs cloro so utilizadas na primeira etapa da reao. Este gs precisa ser armazenado e manuseado apropriadamente para minimizar o risco de escape para a atmosfera, onde ele poderia provocar graves conseqncias ambientais e sade. Alm disso, ele um composto da lista daSARA(Lei norte-americana do Superfundo de Emendas e Reautorizaes) e a quantidade de cloro armazenado e utilizado precisa ser informada EPA anualmente. Plantas industriais que utilizam materiais da SARA precisam tambm elaborar um plano de materiais perigosos, demosntrando seu planejamento para lidar com situaes de vazamento e acidentes com o composto. A segunda preocupao com a quantidade e variedade de resduos produzidos nesta seqncia reacional. A rota total produz uma soluo aquosa de sais inorgnicos. O problema que este efluente residual aquoso pode estar contaminado com os materiais orgnicos que so os substratos e produtos das etapas envolvidas nesta seqncia reacional, pois todos so polares o bastante para ter alguma solubilidade em gua. Embora no seja, certamente, impossvel separar os resduos desta reao, este processo consome tempo, caro e representa mais riscos de contaminao do ambiente. A natureza desta qumica demonstrada pelo fato de que a Monsanto Chemical Company considerou esta como uma das reaes que mais geram resduos e potencialmente perigosas que ela desenvolve nas suas vrias plantas industriais em operao!(9) claro que a soluo foi desenvolver uma reao que poderia fornecer o 4-ADPA sem a utilizao de um material de partida clorado.A Alternativa da Qumica Verde

Os qumicos da pesquisa e desenvolvimento da Monsanto concluram que a soluo para estes problemas ambientais envolvia a substituio da SNA tradicional por uma que envolvesse a substituio do hidrognio, eliminando, portanto, a necessidade do substrato clorado. Existem vrios exemplos desta substituio nucleoflica aromtica do hidrognio (SNArH) descritos na literatura. A nova qumica foi desenvolvida pela Flexys America.A Rota Reacional AlternativaA reao geral para uma substituio nucleoflica do hidrognio mostrada abaixo.

A aplicao desta reao na sntese do 4-ADPA foi desenvolvida graas ao trabalho de Sterns, Hileman e Bashkin.(10)A nova qumica envolve o acoplamento da anilina com o nitrobenzeno em uma reao de substituio do hidrognio. Este tipo de reao foi descrito na literatura pela primeira vez em 1903 e ocorre com um rendimento de 50%.Na verdade, todas as reaes de SNArH da literatura sofrem das mesmas limitaes. Como um grupo, elas ocorrem com baixo rendimento e seletividade. Embora a reao possa ser utilizada para produzir compostos em pequena escala no laboratrio para fins de pesquisa, estes problemas tornam esta reao invivel para aplicao industrial na preparao de grandes quantidades de material.A reao proposta pelos qumicos da Monsanto usa uma base para produzir um melhor nuclefilo. A base retira um prton da anilina para produzir um on anilida, que um nuclefilo muito mais poderoso. A primeira etapa da reao ento uma reao de acoplamento promovida por uma base, na qual o grupo anilida ataca o carbono para ao grupo nitro ativante.

Conforme mostrado abaixo, o produto desta reao oxidado sob condies anaerbicas para dois produtos intermedirios, 4-nitrosodifenilamina (4-NODPA) e 4-nitrodifenilamina (4-NDPA). O primeiro produzido por uma reaointramolecularna qual o grupo nitro do produto acoplado age como oxidante.

Na reao intermolecular simultnea (veja abaixo) o reagente oxidante o nitrobenzeno. Esta rota leva ao 4-ADPA e azobenzeno. O azobenzeno produzido por esta reao facilmente recuperado e convertido de volta anilina e portanto ele no um produto residual da reao. Atravs da optimizao das condies da reao, os qumicos da Monsanto conseguiram um rendimento total de 96% dos dois produtos intermedirios. Alm disso, o entendimento cada vez melhor do mecanismo da reao levou a outras aplicaes da substituio nulceoflica aromtica do hidrognio, nas quais amidas reagem com nitrobenzeno para produzir industrialmente aminas importantes.(11)

A Economia de tomos da Reao de SNArH da FlexysUm clculo similar daEconomia de tomosda reao de SNArH da Flexys baseado na reao total mostrada abaixo.

Novamente, os dados dos reagentes e substratos, marcados em vermelho so mostrados na tabela abaixo.Frmula do reagentePF do reagenteTOMOS UTILIZADOSPesotomos no utilizadosPeso

1C6H6786 C, 4 H762 H2

2HNO3631 N141 H, 3 O49

3C6H7N936 C, 6 H, N921 H1

4H222 H2-----------0

TOTAL23612C,12H,2N1844H,3O52

AEconomia de tomosda SNArH da Flexys dada por% de Economia de tomos= 184/236 x 100 = 78%e representa um incremento de duas vezes sobre a qumica tradicional!Qumica Verde na SNArH da FlexysEsta seqncia reacional alternativa possui muitas vantagens ambientais significativas em relao rota tradicional. A empresa descreve cinco vantagens ambientais importantes do novo processo.(12)So elas: Grande reduo de resduo orgnico na reao industrial. Os qumicos da Flexys comunicaram que a nova reao reduz o resduo orgnico em cerca de 74% e elimina 99% do resduo inorgnico. Na inscrio para o Prmio Desafio em Qumica Verde, a Flexys diz que se apenas 30% da demanda mundial de 4-ADPA fosse produzida pela SNArH, estaria sendo evitada a formao de 34,5 mil toneladas de resduos. Reduo da gua residual formada em mais de 97%. Se a qumica da Flexys fosse usada para obteno de 30% de todo o 4-ADPA obtido anualmente, ela poderia economizar cerca de 630 milhes de litros de gua por ano. Eliminao do uso de cloro, um reagente perigoso e difcil de manipular. Eliminao do uso de xileno, que o solvente necessrio na qumica tradicional. O xileno, que um hidrocarboneto aromtico possui uma srie de problemas de manuseio, armazenamento e descarte. Aumento na segurana industrial. Comparada com a qumica tradicional para produo de 4-ADPA, a nova qumica no se utiliza de uma srie de processos contnuos e altas temperaturas, que podem - e devem levar, a reaes fora do controle. A Monsanto cita este como sendo um de seus processo sintticos mais perigosos e que reaes fora de controle j foram experienciadas por eles em 1979, que resultaram na exploso de um reator. A nova qumica no mostra qualquer potencial para condies fora de controle.Questes para Estudo1. Escreva as estruturas de ressonncia que contribuem de forma importante para o complexo de Meisenheimer para a reao de SNAr para os seguintes substratos.

2. Com base nas estruturas que voc desenhou na questo 1, qual composto voc poderia predizer como sendo o melhor substrato para uma substituio nucleoflica aromtica pelo mecanismo SNAr? Explique claramente sua resposta.3. Os qumicos da Flexys estenderam sua qumica de SNArH para a snte de aminas a partir da reao do nitrobenzeno com amidas. Faa uma busca na literatura e encontre uma referncia para uma reao deste tipo. Compare o mecanismo proposto para esta reao quele proposto para a produo do 4-ADPA.4. Escreva um mecanismo do Benzino para reao do 5-cloro e do 6-cloro-1,2,4-trimetilbenzeno com amida mostrando a origem dos produtos 5 e 6-substitudos a partir de cada substrato, explicando a relao observada entre os produtos.5. Qual mtodo experimental voc poderia utilizar para determinar se uma reao de substituio nucleoflica aromtica ocorreu por um mecanismo SNAr ou do Benzino?6. Desenvolva uma seqncia reacional que poderia converter azobenzeno em anilina.7. O produto da sntese da Flexys, 4-ADPA, um intermedirio importante na sntese de antidegradantes utilizados na composio de borrachas. Um desses antidegradantes, que serve como composto antiozonante e antifissuras, a N-isopropil-N-fenil-p-fenilenodiamina. Proponha uma rota sinttica razovel para este composto utilizando 4-ADPA.