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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!!