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Reação de Balz–Schiemann: Mecanismo e Exemplo de Reação

Descoberta pelos químicos alemães Günther Schiemann e Günther Balz em 1927, a reação de Balz–Schiemann é uma reação química na qual uma amina aromática primária é transformada em um fluoreto de arila via intermediário de tetrafluoroborato de diazônio. Os reagentes primários dessa reação são arilaminas, ácido nitroso e ácido fluorobórico.

O mecanismo dessa reação envolve a conversão de arilaminas em fluoretos de arila via diazotização e subsequente decomposição térmica dos tetrafluoroboratos ou hexafluorofosfatos derivados. Além disso, essa decomposição também pode ser induzida fotoquimicamente.

A reação de Balz–Schiemann é especialmente vital para sintetizar os compostos aromáticos especificamente fluorados, dos quais a decomposição na ausência de solvente geralmente proporciona um rendimento razoavelmente bom de fluoretos aromáticos. A reação é semelhante à reação de Sandmeyer, que converte sais de diazônio em outros haletos de arila.

Entendendo a reação de Balz–Schiemann


Os reagentes básicos da reação são aminas aromáticas, ácido nitroso e ácido fluorobórico. Nessa reação, as aminas aromáticas sofrem diazotização sob a influência do ácido nitroso. O ácido fluorobórico é adicionado nessa reação para dar origem ao sal de arila diazônio correspondente.

Depois, o sal de arila diazônio formado é submetido ao calor para sofrer decomposição térmica e dar o fluoreto de arila junto com nitrogênio e trifluoreto de boro.

esquema reação balz–schiemann

Um bom exemplo de tal processo seria quando uma fenilamina (anilina) é convertida em um fluoreto de fenil (fluorobenzeno) usando ácido fluorobórico, ácido nitroso e a adição de calor como mostrado na reação abaixo:

exemplo reação de balz–schiemann
Exemplo da reação de Balz–Schiemann

Mecanismo da reação de Balz–Schiemann


Embora pareça que a reação de Balz–Schiemann prossiga por meio de um mecanismo de reação SN1, as tendências de reatividade podem ser imprevisíveis, pois as aminas aromáticas sofrem diazotização sob a influência do ácido nitroso, sendo que esse detalhe já foi brevemente mencionado mais acima.

O mecanismo da reação de Balz–Schiemann é divido em 3 etapas:

Etapa 1: Formação do cátion Nitrosil pela desidratação do ácido nitroso.

Etapa 2: Arilamina exposta ao cátion nitrosila. Após sofrer desidratação e tautomerização, a arilamina produz o sal de arila diazônio.

Etapa 3: A adição de ácido fluorobórico ao sal de arila diazônio e a subsequente adição de energia finalmente dá fluoreto de arila por meio de um estágio intermediário de tetrafluoroborato de diazônio.

Um exemplo bem bacana do mecanismo de reação de Balz–Schiemann é ilustrado logo abaixo:

mecanismo de reação de balz–schiemann
Mecanismo de reação de Balz–Schiemann 

Nessa reação também pode ser usados contra-íons diferentes de tetrafluoro boratos, como por exemplo: hexafluoro fosfatos, hexafluoro antimonatos. Além disso, esses contra-íons também podem melhorar o rendimento de alguns substratos da reação.

O preparo dos fluoretos de arila por meio da reação de Balz–Schiemann é bem fácil, pois é bem mais difícil preparar fluoretos de arila pela fluoração direta de hidrocarbonetos aromáticos devido à natureza violenta da reação e à dificuldade de controle da reação.

Não é recomendável fazer a decomposição térmica em grande escala dos sais de diazônio, pois os mesmos podem provocar fortes explosões.

Referências



Sobre o autor


Pedro Coelho Olá meu nome é Pedro Coelho, eu sou engenheiro químico, engenheiro de segurança do trabalho e Green Belt em Lean Six Sigma. Além disso, também sou técnico em informática, e em parte de minhas horas vagas me dedico a escrever artigos aqui no ENGQUIMICASANTOSSP, para ajudar estudantes de Engenharia Química e outros cursos. Se você acha legal esse projeto, siga-nos através de nossas paginas nas redes sociais e ajude-nos a divulgar essa ideia, compartilhando com seus amigos as nossas postagens.

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