Grupos Dirigentes Orto, Meta e Para
1. O que são grupos dirigentes?
Até agora, a gente viu como funciona uma substituição simples em aromáticos.
Mas e quando queremos fazer uma segunda substituição? Será que o novo grupo pode entrar em qualquer lugar do anel?
Nós temos 5 outros hidrogênios que podem ser substituídos no benzeno, por exemplo.
Será que o novo grupo pode substituir qualquer hidrogênio e entrar em qualquer lugar do anel?
A resposta é: não.
O grupo que entrou na primeira substituição interfere diretamente em onde a próxima substituição vai acontecer.
Uma hidroxila (-OH) faz com que a segunda substituição aconteça de um jeito, enquanto que um grupo nitro (−NO₂) faz com que ela aconteça de outro.
Ou seja, quando um composto aromático já tem um grupo ligado ao anel, esse grupo pode influenciar onde uma nova substituição vai acontecer.
Ele "dirige" a entrada do novo substituinte para uma posição específica.
Por isso, ele é chamado de grupo dirigente.
Esse grupo já presente no anel vai determinar se a nova substituição ocorrerá nas posições orto, meta ou para em relação a ele.
O grupo ligado ao aromático basicamente pode ser classificado de duas formas: ou ele é orto-para dirigente, ou ele é meta dirigente.
E nosso objetivo nesse capítulo é aprender:
O princípio que torna um grupo orto-para ou meta dirigente;
Quais os principais representantes de cada um dos dois tipos.
2. Grupos Orto e Para Dirigentes
Existem grupos que favorecem a entrada do novo substituinte nas posições orto (ao lado) e para (oposta) ao grupo já presente.
Esses novos ligantes, em geral, são grupos doadores de elétrons por ressonância ou efeito indutivo.
Os principais exemplos são:
−OH (hidroxila)
−NH₂ (amino)
Grupos alquila (como −CH₃)
Halogênios (−Cl, −Br, −F, −I)
Se você reparar bem, verá que o elemento que se liga diretamente ao composto aromático SEMPRE é mais eletronegativo que o segundo.
Pela sequência que já temos decorado, F > O > N > Cl > Br > I > S > C > P > H, isso vale para todos os principais exemplos acima (O > H, N > H e C > H).
Por exemplo, se eu for realizar uma segunda substituição eletrofílica em um fenol, nós temos a formação de dois produtos:
No primeiro produto, a substituição ocorre em um H de posição orto e, no segundo produto, a substituição ocorre em um H de posição para.
Por enquanto, só aceite que esses grupos são orto-para dirigentes. Deixa eu apresentar os meta dirigentes primeiro, que depois eu mostro o por quê.
3. Grupos Meta Dirigentes
Esses grupos direcionam a substituição para a posição meta, e geralmente são grupos retiradores de elétrons,
como os que têm oxigênios ou nitrogênios eletronegativos puxando carga.
Os principais exemplos são:
−NO₂ (nitro)
−COOH (ácido carboxílico)
−CHO (aldeído) e -CO- (carbonila)
−CN (ciano)
−SO₃H (sulfônico)
Nesses grupos aqui, o elemento que se liga diretamente ao composto aromático SEMPRE é menos eletronegativo que o primeiro.
Repare: N < O, C < O, C < O, C < N e S < O.
Por exemplo, se eu for realizar uma segunda substituição eletrofílica em um ácido benzóico, nós temos a formação de um único produto.
A substituição ocorre em um H de posição meta.
4. Como saber quem é orto-para ou meta?
Deixando claro que usamos o benzeno como nosso modelo padrão para compostos aromáticos.
O tipo de substituição que o benzeno sofre é a eletrofílica, ou seja, um eletrófilo ataca o benzeno.
Eletrófilos atacam regiões cheias de elétrons, então eles atacarão as posições do benzeno que possuírem maior concentração de carga negativa.
Entendido isso, o nosso passo a passo para descobrir se um grupo é orto-para ou meta dirigente, sem precisar decorar, é usar a lógica da eletronegatividade.
Nós olhamos para o grupo que entrou no benzeno na primeira substituição e começamos a colocar cargas em suas ligações.
Se um elemento fica positivo, o outro fica negativo, o próximo positivo, depois negativo, ..., até completar uma volta inteira no benzeno.
Veja um exemplo com o fenol.
O oxigênio é mais eletronegativo que o carbono, então o O recebe uma carga negativa e o C uma positiva (já que os elétrons estão mais próximos do O).
Feito isso, é só alternar os sinais agora, até dar uma volta completa no benzeno.
Está vendo que existem carbonos de carga negativa? Esses são os carbonos que o eletrófilo vai preferir atacar para uma nova substituição.
E, no caso do fenol, esses carbonos que concentram uma maior quantidade de elétrons estão nas posições orto e para.
Não existe uma preferência entre a posição orto ou a para, então os dois produtos são formados.
Agora olhe um exemplo com um grupo meta dirigente:
Vou colocar uma imagem com todos os grupos, para você visualizar como seria em cada caso:
Conclusão
Saber identificar grupos dirigentes é essencial para prever o produto principal de uma reação.
Quem decide como será a próxima substituição não é o eletrófilo que vai entrar, mas sim o eletrófilo que já entrou.
Mesmo que todos os produtos possam ser formados, o vestibular quer saber se você consegue dizer qual é o majoritário.
