Exercícios sobre reações de sulfonação
Na primeira etapa da reação de alcanos com cloro, ocorre a troca de apenas um átomo de hidrogênio por grupo sulfônico. Considerando somente essa etapa, quantos hidrocarbonetos clorados diferentes podem ser formados pela reação entre 2-metilpropano e ácido sulfúrico?
a) 1
b) 2
c) 3
d) 4
e) 5
Letra b)
Em uma reação de sulfonação, temos a retirada de um átomo de hidrogênio do composto orgânico e do grupo hidroxila (OH) do ácido sulfúrico. Dessa reação, formam-se água e um ácido sulfônico, resultado da junção do restante do composto com o restante do ácido sulfúrico (SO3H).
Equação de formação do ácido sulfônico.
Para saber quantos ácidos sulfônicos diferentes podem ser formados, basta verificarmos quantos carbonos diferentes temos na cadeia. Por exemplo:
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Carbono 1: possui três hidrogênios e está ligado ao carbono 2.
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Carbono 2: possui um hidrogênio e está ligado aos carbonos 1, 3 e 4, logo, é diferente dos outros.
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Carbono 3: possui três hidrogênios e está ligado ao carbono 2, logo, é igual ao carbono 1.
-
Carbono 4: possui três hidrogênios e está ligado ao carbono 2, logo, é igual ao carbono 1.
Como temos apenas dois carbonos diferentes, apenas eles podem perder um hidrogênio e receber o grupo sulfônico (SO3H). Logo, é possível formar apenas dois ácidos sulfônicos diferentes.
O grupo sulfônico (-SO3H) ligado ao anel benzênico nas reações de substituição eletrofílica aromática é um orientador:
a) apenas orto.
b) meta e para.
c) apenas meta.
d) orto e meta.
e) orto e para.
Letra c)
Em uma reação de sulfonação, temos a retirada de um átomo de hidrogênio do composto orgânico e do grupo hidroxila (OH) do ácido sulfúrico. Dessa reação, formam-se água e ácido sulfônico, resultado da junção do restante do composto com o restante do ácido sulfúrico (SO3H).
Para saber de qual carbono o benzeno hidrônio sairá, devemos analisar a influência do grupo sulfônico sobre o carbono número 1. Nesse caso, devemos analisar o grupo sulfônico primeiro, porque nele existem três átomos de oxigênio, os quais são bastante eletronegativos.
Como os oxigênios são mais eletronegativos que o enxofre, o átomo de enxofre fica muito vulnerável, já que perde elétrons para outros três átomos. Por isso, o átomo de carbono 1, mesmo sendo menos eletronegativo, acaba atraindo para perto de si os elétrons da ligação, ficando negativo.
Já que o carbono 1 está negativo e no benzeno existe uma ressonância, os carbonos passam a apresentar uma diferença eletrônica, que é transmitida para toda a cadeia, conforme mostrado na imagem abaixo:
Os hidrogênios saem apenas das posições negativas (posições 3 e 5), também chamadas de posições meta.
(FUVEST-SP-ADAPTADA) Ao equacionar a reação de sulfonação do clorobenzeno, forma-se qual produto orgânico?
a) Ácido 1-clorobenzeno-3-sulfônico
b) Ácido 1-clorobenzeno-5-sulfônico
c) Ácido 1-clorobenzeno-2,5-dissulfônico
d) Ácido 1-clorobenzeno-4-sulfônico
e) Ácido 1-clorobenzeno-3,5-disulfônico
Letra d)
Em uma reação de sulfonação, temos a retirada de um átomo de hidrogênio do composto orgânico e do grupo hidroxila (OH) do ácido sulfúrico. Dessa reação, formam-se água e ácido sulfônico, resultado da junção do restante do composto com o restante do ácido sulfúrico (SO3H).
Para saber de qual dos carbonos do benzeno o hidrônio sairá, devemos analisar a influência do cloro sobre o carbono número 1. Como o cloro é mais eletronegativo, ele atrai para si os elétrons da ligação com o carbono 1, deixando-o positivo.
Como o carbono 1 está positivo e no benzeno existe uma ressonância, os carbonos dele passam a apresentar uma diferença eletrônica, que é transmitida para toda a cadeia, conforme mostrado na imagem abaixo:
Por fim, o grupo sulfônico irá interagir apenas com os carbonos de carga negativa, já que o grupo sulfônico é positivo. Assim, será formado o produto orgânico ácido 1-clorobenzeno-4-sulfônico.
(Cesgranrio-RJ) Observe a reação abaixo:
Essa reação representa um processo de:
a) Adição
b) Ciclo-adição
c) Condensação
d) Eliminação
e) Substituição
Letra e)
O exercício ilustra uma mistura entre o benzeno e o ácido sulfúrico, que sempre resulta em uma reação de substituição por sulfonação.
