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Reações orgânicas Mestranda: Daniele Potulski

Disciplina: Química da Madeira I

Introdução

• Quase todos os compostos orgânicos tem moléculas apolares ou com baixa polaridade;

• Essa característica é um fator determinante na ocorrência de reações entre eles;

• As reações que envolvem substâncias moleculares são mais lentas e difíceis do que as reações iônicas, especialmente em soluções aquosas;

• No caso de reações moleculares, as ligações covalentes devem ser rompidas (reagentes) para que os átomos possam se rearranjar (produtos);

Reações de adição

• São as reações em que duas ou mais moléculas se associam, originando uma única molécula;

• Esse tipo de reação é característico de compostos insaturados, com quebra de uma ligação entre átomos de carbono;

ADIÇÃO À DUPLA

• Hidrogenação (adição de hidrogênio)

• Halogenação (adição de halogênios)

• Adição de halogenidretos (HX)

• Hidratação (adição de água)

Reações de adição

ADIÇÃO À TRIPLA LIGAÇÃO

• Hidrogenação (parcial ou total)

• Halogenação (parcia ou total)

• Adição de halogenidretos

• Hidratação

Reações de adição – adição à dupla

HIDROGENAÇÃO – reação de Sabatier-Senderens

• Empregada industrialmente na produção de alcanos;

HALOGENAÇÃO - Cl₂ > Br₂ > I₂

• Produz dialetos vicinais (dois átomos de halogênios em carbonos vizinhos);

Reações de adição – adição à dupla

ADIÇÃO DE HALOGENIDRETOS (HX) – HI > HBr > HCl

• O hidrogênio do halogenidreto se adiciona ao carbono mais hidrogenado da dupla ligação (regra de Markovnikov);

HIDRATAÇÃO

• Reação que ocorre na presença de ácidos, originando álcoois.

• Também obedece a regra de Markovnikov;

Reações de adição – adição à tripla

• Os alcinos são mais reativos que os alcenos e fazem as mesmas reações de adição dos alcenos;

• Pode sofrer uma adição ou duas (rompimento de uma ou duas ligações da tripla ligação);

HIDROGENAÇÃO

• Pode ser parcial (só uma ligação quebrada) ou total (duas ligações quebradas);

Reações de adição – adição à tripla

HALOGENAÇÃO

• Parcial ou total;

ADIÇÃO DE HALOGENIDRETOS

• Na segunda parte da reação deve-se obedecer à regra de Markovniko;

Reações de adição – adição à tripla

HIDRATAÇÃO

• Formação de enol que se tautameriza, estabelecendo um equilíbrio aldoenóico (caso do etino) ou cetoenóico (demais alcinos);

• Segue a regra de Markovniko.

Reações de adição – adição aos ciclanos

• Os ciclanos, por serem compostos cíclicos saturados, não deveriam sofrer reações de adição;

• Mas o que se verifica é que os primeiros compostos da série de ciclanos podem ser abertos, ocorrendo a reação de adição;

Ressonância

• Constitui um sistema em que as posições dos elétrons mudam, mas as dos átomos não, tendo como resultado um híbrido das estruturas originais - híbridos de ressonância;

• Os híbridos podem ser representados por:

• Por causa da ressonância o anel benzênico resulta em uma estrutura na qual as ligações entre os carbonos não devem ser nem simples nem duplas, mas intermediárias;

Indica que os elétrons de movimentam no anel.

Ressonância

• O benzeno não apresenta ligações duplas, e assim, não pode sofrer reação de adição como os alcenos;

• O benzeno é bastante estável, dando preferência a reações de substituição;

Reações de substituição

• São as reações em que ocorre na molécula a troca de um ligante:

• Esse tipo de reação é característica nos alcanos, ciclanos com anéis estáveis, aromáticos, entre outros compostos;

• Como ocorre substituição, a cadeia carbônica se mantém, não havendo nem aumento nem diminuição do número de carbonos;

Reações de substituição - Alcanos

• Os alcanos são também denominados parafina por serem pouco reativos;

• Eles são estáveis e só reagem em condições energéticas;

• As reações de substituição que podem ocorrer são:

• Halogenação

• Nitração

• Sulfonação

Reações de substituição - Alcanos

HALOGENAÇÃO

• Ordem de reatividade: F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂

• As reações que envolvem o flúor são muito violentas e as de iodo praticamente não ocorrem;

Reações de substituição - Alcanos

NITRAÇÃO

• Reação com ácido nítrico (HNO₃ OH-NO₂);

Reações de substituição - Alcanos

SULFONAÇÃO

• Reação com ácido sulfúrico (H₂SO₄ HO-SO₃H);

Reações de substituição - Alcanos

• Em alcanos com três ou mais carbonos, o hidrogênio a ser substituído é o que se encontra no carbono menos hidrogenado.

• A ordem de reatividade dos hidrogênios é:

H ligado a C terciário > H ligado a C secundário > H ligado a C primário

Reações de substituição - Ciclanos

• Ocorre reação de substituição de halogenação nos anéis com cinco ou mais carbonos:

Reações de substituição - Aromáticos

• Devido à estabilidade do anel aromático, as reações mais fáceis de ocorrer são as de substituição;

• As reações de substituição nos anéis aromáticos podem ser:

• Halogenação

• Nitração

• Sulfonação

• Alquilação

• Acilação

Reações de substituição - Aromáticos

HALOGENÇÃO

• Com a presença de catalisadores como FeCl₃, AlCl₃ e Fe;;

NITRAÇÃO

Reações de substituição - Aromáticos

SULFONAÇÃO

ALQUILAÇÃO

• Introdução de radical alquila (formado pela retirada de um hidrogênio da cadeia de um alcano) no anel aromático;

Reações de substituição - Aromáticos

ACILAÇÃO

• Introdução de radical acila (formado pela retirada do grupo OH de um ácido carboxílico) no anel aromático;

Reações de substituição do halogênio nos haletos

• A substituição do halogênio por outro radical negativo ocorre com facilidade;

• Reação com base forte:

Reações de substituição do halogênio nos haletos

• Reação com RONa – para obtenção de ésteres

• Reação com compostos de Grignard – para obtenção de alcanos

Metilato de sódio

Reações de substituição do halogênio nos haletos

• Reação com cianetos

• Reação com amônia – para obtenção de aminas

Reações de substituição do halogênio nos haletos

• Reação com sódio – síntese de Wurtz para obtenção de alcanos com número par de carbonos

Reações de substituição da oxidrila

• Nos álcoois

• Nos fenóis

Reações de substituição da oxidrila

• Nos ácidos (reação de esterificação)

Reações de substituição do hidrogênio da oxidrila • Reação com metais e ácidos carboxílicos

• Reação com metais e fenóis

• Reação com metais e álcoois

Reações de substituição do hidrogênio da oxidrila • Reação com bases e ácidos carboxílicos

• Reação com bases e fenóis

• Reação com bases e álcoois

Reações de substituição do hidrogênio da oxidrila • Reação com compostos de Grignard e ácidos carboxílicos

• Reação com compostos de Grignard e fenóis

• Reação com compostos de Grignard e álcoois

Reações de eliminação

• São reações em que ocorre a saída de ligantes de uma molécula, não havendo substituição desses ligantes;

• Esse tipo de reação é inversa à de adição;

Reações de eliminação - desidratação

DESIDRATAÇÃO DE ÁLCOOIS

• Ocorre com aquecimento e na presença de um agente desidratante, como o H₂SO₄ concentrado;

• Houve a eliminação do hidrogênio ligado ao carbono menos hidrogenado e vizinho do que contém a hidroxila;

• Este tipo de desidratação é denominado intramolecular, pois houve eliminação de água de dentro de uma molécula, servindo para a produção de alcenos;

Reações de eliminação – desidratação

DESIDRATAÇÃO DE ÁLCOOIS

• Alterando a temperatura, o produto será outro:

• Neste caso, a desidratação é intermolecular;

• O éter etílico também é chamado de éter sulfúrico porque na sua produção se usa o ácido sulfúrico como agente desidratante;

Reações de eliminação - desidratação

DESIDRATAÇÃO DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

• Desidratação de ácidos carboxílicos: ocorre com aquecimento e na presença de agentes desidratantes, produzindo anidrido de ácido;

Reações de eliminação - halogênios

DIALETO VICIAL

DIALETO NÃO-VICIAL E NÃO GÊMEO

• Os halogênios estão afastados e o resultado final é um composto cíclico;

Reações de eliminação - halogenidretos

Reações de redução

• São reações que ocorrem com entrada de hidrogênio na molécula, com saída ou não de oxigênio

REDUÇÃO DE ALDEÍDOS E CETONAS

• Os aldeídos e as cetonas sofrem redução, originando álcoois primários e secundários, respectivamente;

• Essa redução pode ser feita com hidrogênio na presença de Ni ou Pt como catalisador;

Reações de redução

REDUÇÃO DE ALDEÍDOS E CETONAS

Reações de redução

REDUÇÃO DE ALDEÍDOS E CETONAS

• Na presença de amálgama de sódio (Na/Hg) e ácido clorídrico (HCl), o aldeídos e as cetonas se reduzem a hidrocarbonetos:

Reações de redução

REDUÇÃO DE NITROCOMPOSTOS

• É importante porque permite a obtenção de aminas aromáticas, como anilina, produtos importante da indústria de corantes:

Reações de polimerização

• Reações em que duas ou mais moléculas se unem originando uma molécula múltipla;

• Têm grande aplicação industrial, pois com elas se obtêm plásticos, fibras têxteis, tintas, etc..

Reações de oxidação

• São reações que ocorrem com a entrada de oxigênio na molécula ou saída de hidrogênios;

OXIDAÇÃO BRANDA

• É obtida usando-se uma solução uma solução diluída, neutra ou levemente básica, de KMnO₄ - reativo de Baeyer;

• Nos alcenos: chamada de branda porque só há rompimento de uma ligação da dupla no alceno:

• O símbolo [O] indica o emprego de um agente oxidante.

Reações de oxidação

OXIDAÇÃO BRANDA

• Nos alcinos: há o rompimento de duas ligações da tripla ligação;

• Se houver hidrogênios ligados aos dois carbonos da tripla ligação, o produto será um dialdeído;

Reações de oxidação

OXIDAÇÃO BRANDA

• Nos alcenos: dependendo da posição da ligação dupla o produto se altera: • Carbono da dupla possui um hidrogênio ácido

• Carbono da dupla possui dois hidrogênios gás carbônico

• Carbono da dupla não possui hidrogênio cetona

Reações de oxidação

OXIDAÇÃO BRANDA

• Nos alcinos: há quebra das três ligações da tripla ligação;

• Se o carbono da ligação tripla não possuir hidrogênio, ele se converte em carboxila;

• Se possuir, ele se converte em CO₂;

Reações de oxidação

OZONÓLISE DE ALCENOS

• Reação em que o alceno é submetido à ação do ozônio (O₃).

• As possibilidades são: • Carbono da dupla ligação possui um hidrogênio aldeído

• Carbono da dupla ligação possui dois hidrogênios metanal

• Carbono da dupla não possui hidrogênio cetona

Reações de oxidação

OXIDAÇÃO DOS ÁLCOOIS

• Ocorre na presença de KMnO₄ ou K₂Cr₂O₇, em qualquer meio, ou ainda, oxigênio do ar, na presença de cobre e platina (catalisador):

Reações de oxidação

OXIDAÇÃO DE AROMÁTICOS

• O benzeno, por apresentar grande estabilidade, não sofre ação por agentes oxidantes como KMnO₄ ou K₂Cr₂O₇;

• Esses agentes oxidantes podem oxidar radicais ligados ao anel benzênico, sempre com formação de carboxila, ligadas ao anel para cada radical:

Reações de oxidação

COMBUSTÃO

• Os compostos orgânicos queimam na presença de gás oxigênio, com aquecimento;

• A combustão é uma combustão extrema e, dependendo da quantidade de oxigênio, ela pode ser: • Completa:

• Parcial:

Reações de oxidação

OXIDAÇÃO DE ALDEÍDOS

• Os aldeídos são facilmente oxidados a ácidos carboxílicos sob a ação de oxidantes comuns, ou com oxigênio do ar na presença de catalisador:

Reações de oxidação

OXIDAÇÃO DE CETONAS

• As cetonas são mais estáveis que os aldeídos e somente se oxidam na presença de oxidantes energéticos, como HNO₃ (concentrado) ou H₂Cr₂O₇ (concentrado);

• Nessa oxidação ocorre ruptura em ambos os lados da carbonila, originando uma mistura de ácidos carboxílicos;

Reações de oxidação

Assim, concluí-se que:

• Os aldeídos são mais redutores que as cetonas;

• Os aldeídos como qualquer outro composto orgânico, também sofrem combustão, ou seja, queimam com produção de CO₂ e H₂O;

Obrigada pela atenção!!