View
115
Download
2
Category
Preview:
Citation preview
Uma visão geral das reações orgânicas
Tópicos
1. Rupturas de ligações
2. Classificação dos reagentes
3. Mecanismos de reações orgânicas
4. Classificação das reações orgânicas
5. Equilíbrio das reações orgânicas
6. Diagrama de energia e estado de transição
1.1. Ruptura Homolítica : A ruptura da ligação é simétrica, de modo que cada átomo fique com seu elétron original da ligação
1.2. Ruptura Heterolítica: A ruptura é feita de modo assimétrico, de modo que o par eletrônico fique apenas comum dos átomos da ligação
+
H
H
H
C H
carbânionsH
C
H
H H
1. Rupturas de ligações
H
C
H
H H
Radical livreH
+C
H
H H
2. Classificação dos reagentes
2.1. Reagente Eletrófilo (E) = espécie que possui afinidade por elétrons (Teoria de Lewis = ácido de Lewis).
2.2. Reagente Nucleófilo (:N) = espécie que possui par de elétrons disponíveis para efetuar uma ligação (Teoria de Lewis = base de Lewis).
H Mg2
Li BF3AlCl3
NH3
TsO
Br
ClMsO (C6H5)3P:
OH
...
3. Mecanismos de reações orgânicas
É a descrição das várias etapas pelas quais uma reação passa, como a ruptura das ligações, os ataques eletrofílicos e nucleofílicos ao reagente orgânico, a formação de novas ligações e de compostos intermediários
Mecanismo
CH3C
O
O
O
H
H
CH3
H
H O
CH3H3CC
OH+
+H
+
_
+H+
_ H+O
CH3C H
O
+H3C OH
_H3C OHH
C3C
H O
HO
O
CH3H3CC
OAcetato de etila
Reação O
CH3H3CC
OOC
H3C H
OH3C OH/+H
CH3C
O
O
O
H
H
CH3-H2O
+H2O
H
3.1. Mecanismo via radicais
Características dos radicais
• São eletronicamente neutros
• Muito reativos
• As reações radicalares não são muito comuns quando comparado a reações polares
• Ocorrem em moléculas apolares ou com baixa diferença de eletronegatividade
C H
H
H
H Cl Cl+ H Cl+H C Cl
H
Hluz ou calor
Reação
3.1. Mecanismo via radicais
3.1. Mecanismo via radicais
Ocorre em três etapas:1. Iniciação
Cl Cl2luzCl
2. Propagação
I) + CH3 + H CH3Cl H Cl
Cl3 + Cl CH3 Cl+II) CH Cl
Cl Cl + Cl Cl
H3C 3 H3C + 3 CH CH
Cl 3 + 3Cl CH CH
3. Finalização
Possíveis etapas de finalização
3.2. Mecanismo polares (ou iônico)
C
Y+
_
Y = O, N, Cl, Br, I
C
M_+
Y = Mg ou Li
Ocorre em função da distribuição assimétrica dos elétrons devido a diferença de eletronegatividade entre os átomos
Polaridade de alguns grupos funcionais
C OH-
+álcool
C Calqueno
C X-+haleto
de alquila
C NH2-+amina
C O C
-+ +
éter
C N-+
nitrila
C MgBr- +
reagente de Grignard
C Li--
+alquil-lítio
C O-
+carbonilado
COH
O - +
-ác. carboxilíco
CCl
O-
+
-cloreto de ácido
-
CH
O+aldeído
3.2. Mecanismo polares (ou iônico)
CH
H
H
C
Br
H
HC C H Br+
HBr
HH
HH
Br
+CH
HH
H
HC C HH
H H
H Br
CC
Maior densidade eletrônica
Caráter: nucleofílico
3.2. Mecanismo polares (ou iônico)
4. Classificação das reações orgânicas
4.4. Reações de rearranjo
4.3. Reações de eliminação
4.2. Reações de substituição
4.1. Reações de adição
4.1. Reações de adição : Dois reagentes originam um único produto
A + B C
4.1.1. Adição Nucleofílica : Ocorre quando o substrato adiciona na primeira etapa um reagente nucleofílico. Reação comum dos compostos carbonilados.
H+C OH3C
CN
H
H3
CN
HC OC
H
+ CNOC
H3C
H
H
4.1.2. Adição Eletrofílica : Ocorre quando o substrato adiciona na primeira etapa um reagente eletrofílico, reação comum em alcenos e alcinos
+ Cl ClH2
H
C C
H3C
C CH2
Cl
H3C
H
Cl
H3C CH
Cl
Cl
CH2
4.2. Reações de Substituição : o substrato tem um de seus ligantes substituído por outro
A-B + C A-C + B
4.2.1. Substituição Nucleofílica bimolecular ou de 2a ordem (SN2)
H3C CH2 Br NaOH+
H3C CH2 OH
H3C CH2 Br
OH
4.2.2. Substituição Nucleofílica monomolecular ou de 1a ordem (SN1)
H3C CH2 OH
CH3
CH3
H3C C Br
CH3
CH3
OH+H3C C
CH3
CH3
4.2.3. Substituição Eletrofílica : Essa reação, típica dos compostos aromáticos, e em sua primeira etapa um dos grupos do substrato é substituído por um reagente eletrófilico
ClCl
ClAl
Cl Cl+ ClCl
ClAl
Cl
+ Cl
Cl
Cl
H
+
H
Cl
4.2.4. Substituição por radical livre - o substrato sofre na primeira etapa um ataque por radical livre, reação típica de alcanos
H C C C H
H
HH
HH
H
+ Br H C C C Br
H
HH
HH
H
Br Br Br BrLuz ou calor
4.3. Reações de Eliminação : O substrato tem dois de seus ligantes retirados, formando uma insaturação
B-A-A-C A=A + B + C
C CHCH2
H H
CH3 catalisador específíco C C
H
H CH3
CH3
4.4. Reações de Rearranjo : O substrato passa por uma reorganização de suas ligações e átomos e forma um produto isomêro
5. Equilíbrio das reações orgânicas
Keq
=
[Produtos] [Reagentes]
= [A] [B]a b
[C] [D]dc
aA + bB cC + dD
O valor da constante de equilíbrio indica o sentido energeticamente da reação
quando
K > 1 a reação é favorável; G negativo
K < 1 a reação é desfavorável; G positivo
Energia livre de Gibbs: expressa a variação de total de energia durante uma reação
Ocorre liberação de energia para o ambienteG = H - T S
Calor de reação; diferença de energia entre as ligações quebradas e formadas em uma reação (kJ/mol)
Temperatura em graus Kelvin
Variação total de movimento ou “desordem” resultante da reação (J/K.mol)
Quando H: negativo: exotérmica positivo: endotérmica
Calor de reação; diferença entre as energias de ligações quebradas e formadas em uma reação (kJ/mol)
7. Diagramas de energia e Estados de Transição
C CH
H
H
HC C
H
H
H
H
HH Br BrC C
H
H
H
H
BrHE n
e r
g i a
Evolução da reação
G > mais lenta < mais rápida
Estado de maior energia em uma reaçãoEnergia de ativação: é
a diferença de energia entre os reagentes e o estado de transição
7. Diagramas de energia e Estados de Transição
C CH
H
H
HC C
H
H
H
H
HH Br BrC C
H
H
H
H
BrH
E n
e r
g i a
Evolução da reação
Segundo estado de transição
2-buteno (80%)
CH3 CH CH CH3CH3 CH2 CH
H
CH2
Br
+ OH + H2O
4.3.1. Eliminação E1 ou de primeira ordem
H C C OH
CH3
HH
H
H H C C OH
CH3
HH
H
H
H C C
CH3
HH
H
C CH
H
H
CH3
4.3.2. Eliminação E2 ou de segunda ordem
1-buteno
H2O+CH3 CH2 CH CH2CH3 CH2 CH
Br
CH2
H
+ OH
Referências Bibliográficas
McMurry, J. Química orgânica, 4ª ed. Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 1996.
McMurry, J. Organic chemistry, 3ª ed. Books/ Cole Publishing Company, 1992
Solomons, T.W.G. Organic Chemistry, John Wiley & Sons, Inc., 1996.
Recommended