Reações orgânicas
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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: Indica que os elétrons de movimentam no anel. • 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; 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 Metilato de sódio • Reação com compostos de Grignard – para obtenção de alcanos 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 hidrogênio da oxidrila • Reação com metais e ácidos carboxílicos • Reação com metais e fenóis • Reação com metais e álcoois do Reações de substituição hidrogênio da oxidrila • Reação com bases e ácidos carboxílicos • Reação com bases e fenóis • Reação com bases e álcoois do Reações de substituição 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 do 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!!
