quimica orgÂnica a - ufsc

03/09/2016

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1LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio

Prof. BragaQuímica Orgânica A – analisando reações…

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QUIMICA ORGÂNICA A

Prof. Antonio Luiz [email protected]

Analisando Reações Orgânicas e

seus Intermediários



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Mecanismos de Reações

Intermedíarios de Reações

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Nucleófilos e Eletrófilos

•Nas reações sempre está envolvido o movimento de elétrons

• É um tópico grande e complicado - vamos apenas olhar para o básico

Intermedíarios de Reações



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Teste de Lucas

Reagentes colocados na reação Compostos formados na reação

Devemos prestar atenção na Estequiometria

Proporção de compostos envolvidos na reação

1:1 : 1:1

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Reações Simples: exemplos

•Devemos começar a seguir os átomos para entender as reações

• Em uma reação eles não são criados nem destruídos - apenas movimentados

• estequiometria é importante –devemos ser capazes de equilibrar as equações

• deve haver o mesmo número de átomos em ambos os lados da seta

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• A reação de Lucas é uma reação de substituição

• identificar as ligações quebradas e formadas para observar

substituição

Tipos de Reações:Reações de Substituição - envolve 1 átomo ou grupo sendo

trocado por outro

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• Envolve a adição de um novo átomo ou grupo (sem perda de átomos)

• Mais comumente ocorre em ligações duplas ...

Reações de Adição:



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Reações de Eliminação

• Envolve a perda de átomos ou grupos de átomos de uma molécula

• Muitas vezes ela é uma reação inversa de uma reação de adição

(nem sempre)

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• nucleófilos - átomos ou grupos ricos em

elétrons que gostam de cargas +

• Forma ligações covalentes doando 2

elétrons

• aniões e pares de elétrons livres podem

ser bons nucleófilos

Reagentes: Nucleófilos

Ânions



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Nucleófilos: pares de elétrons livres

Nucleófilos: ligações simples δ nucleofílicas

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Ligações Duplas π Nucleofílicas



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• Eletrófilos – átomos ou grupos elétron-

deficientes que gostam de carga

• Forma ligações covalentes aceitando 2

elétrons

• Cátions (carga positiva) e grupos polares

podem ser bons eletrófilos

Eletrófilos

Cátions:

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Moléculas Neutras

Eletrófilos



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Moléculas Neutras – com ligações altamente polarizadas

Resultantes (δ+): aceitam elétrons facilmente

Eletrófilos

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Exemplo de Eletrófilos

Exercício:

radical



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A grande maioria das reacções que você irá encontrar são simplesmente:

nucleófilo + electrophile ➔ produto

Será tudo tão fácil…………….

• As ligações polares em t-BuOH sugerem que ele é um nucleófilo ou um

eletrófilo

• Na reação de Lucas ele é um nucleófilo (base) que ataca um proton (H +)

• O produto dessa reação é uma eletrófilo

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• Ligações são quebradas e formadas..

• Nem todas as reações ocorrem em um único passo ...

• Aqui está o teste de Lucas (de novo....)

Mecanismo de Reações



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1a etapa

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2a Etapa



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3a Etapa

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• Perfil da Reação - mostra

a energia do sistema versus

o progresso da reação

• Útil quando pensamos nos

fatores afetam a velocidade /

facilidade de uma reação

Diagrama de Coordenada de Reação

Reação em duas

etapa



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Reação em uma

única etapa

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Para a avaliação da energia do sistama e o progresso da reação

……

Termodinâmica e Cinética

A termodidâmica se relaciona com as propriedades de um sistema em equilíbrio

Termodinâmica

A concentração relativa dos produtos e reagentes no equilíbrio

depende de suas estabilidades relativas: quanto mais estável é a

substância, maior sua concentração no equilíbrio.



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Diagrama de Coordenada de Reação

As linhas pontilhadas no

estado de transição

indicam ligações que são

parcialmente formadas e

parcialmente quebradas.

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O DG° pode ser positivo ou negativo, indicando se a reação vai

absorver ou liberar calor (energia). DG° = G°produtos - G°

reagentes



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Reação Exergônica

DG° < 0Reação Endergônica

DG° > 0

Reações Exergônicas e Endergônicas

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Avaliando a Reação de adição de HBr ao 2-buteno

Mecanismo da reação

Etapa (a)

Etapa (b)

nucleófico



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Diagrama de Coordenada de Reação para a adição de HBr ao 2-buteno

Etapa (a)

Etapa (b)

Estado de transição tem

ligações parcialmente

formadas.

Os intermediários têm

ligações completamente

formadas.

A etapa de reação que apresenta o estado de transição no mais alto ponto na

coordenada de reação é chamada etapa determinante da velocidade.

intermediário

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CinéticaA cinética envolve estudos das velocidades das reações

Químicas e os fatores que as afetam (estado de transição).

A Equação de Arrhenius bastante utizada nesses estudos,

relaciona a constante de velocidade de uma reação com a

energia de ativação experimental.

A Equação de Arrhenius é determinada por:

k = Ae–Ea/RT

Ea = DH‡ + RT

TR

EAk a 1

lnln

k = constante de velocidade;

A = constante pré-exponencial (depende, dentre outros, da área de contato);

Ea = Energia de ativação

R = constante dos gases

T = Temperatura



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A energia livre de ativação DG‡ DG‡ = DH‡ – TDS‡

Reação Exergônica

DG° < 0

Reação Endergônica

DG° > 0

Reação rápida Reação lenta

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Cloração e Bromação de Alcanos

•Alcanos só têm ligações fortes. Isso é devido aos átomos de

carbono e hidrogênio nos alcanos terem aproximadamente a mesma

eletronegatividade e os elétrons e nas ligações δ C-H e C-C são

igualmente compartilhados pelas ligações do átomos.

Consequentemente, nenhum dos átomos nos alcanos tem qualquer

mudança significativa, praticamente não possuindo cargas parciais

positivas ou negativas. Isto significa que não atraem nucleófilos nem

eletrófilos. Assim, os alcanos são considerados compostos não

reativos e, por essa razão, são bastante utilizados com solventes.

•Exceção: Reações de Halogenação e combustão:

•São compostos de baixíssima reatividade, nem mesmo sendo

considerados como grupo funcional por alguns autores



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Mecanismo

A reação ocorre via radicais livres e é iniciada por Luz , aquecimento

ou iniciadores de reações radicalares (clivagem homolítica).

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produto



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Quando há possibilidades de formação de isômeros, o haleto mais

substituído é formado mais rapidamente.

A principal rezão é a estabilidade de radicais (para reações a Temp. Ambiente)

Produto majoritário

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