REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS

REAÇÕES QUÍMICAS
ORGÂNICAS I
Química
Professor Luiz Antônio Tomaz
REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS
Como tudo começou?
REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS
BERZELIUS
"Somente os seres vivos podem transformar
substâncias minerais em orgânicas."
(Teoria da Força Vital)
Jöns Jacob Berzelius (1779-1848)
REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS
A Teoria da Força Vital
Significou estagnação no desenvolvimento
de novos materiais que hoje chamamos
de compostos orgânicos.
REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS
WHÖLLER
Realizou a síntese da uréia (composto
orgânico) a partir do cianato de amônio
(composto inorgânico) em laboratório.
(Derrubou a Teoria da Força Vital)
Friedrich Wöhler (1800-1882)
REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS
NH2
calor
NH4CNO
C = O
NH2
Cianato de amônio
(inorgânico ou “mineral”)
uréia
(orgânico)
REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS
Conseqüências da Síntese de Wöhller
Milhões de compostos podem ser
sintetizados em laboratório, pois há
mudança de paradigma.
Surge a Síntese Orgânica !
REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS
Síntese Orgânica
Graças aos avanços da Síntese Orgânica,
hoje, obtêm-se compostos de alta
complexidade.
Qual o limite?
Fórmula estrutural da palitoxina.
REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS
Entendendo alguns mecanismos de RQO
Chama-se mecanismo de uma RQO a
descrição das várias etapas pelas quais
ela passa, como . . .
REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS
Entendendo alguns mecanismos de RQO
1. A ruptura das ligações.
REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS
Entendendo alguns mecanismos de RQO
2. Os ataques eletrofílicos e nucleofílicos
ao reagente orgânico.
REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS
Entendendo alguns mecanismos de RQO
3. A formação de novas ligações e de
compostos intermediários, etc.
REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS
Entendendo alguns mecanismos de RQO
A partir de agora, faremos breve estudo a
respeito dos principais mecanismos de
reação.
Rupturas de ligações
Nas reações orgânicas é muito comum a
formação de grupos intermediários
instáveis, sendo, portanto, de existência
transitória, nos quais o carbono não tem
efetuadas suas quatro ligações.
Rupturas de ligações
Estes grupos se originam da ruptura de
ligações entre átomos, que pode ocorrer
de modo homogêneo ou heterogêneo.
Rupturas de ligações
Ruptura Homolítica
As rupturas homolíticas freqüentemente
ocorrem em moléculas apolares ou com
baixa diferença de eletronegatividade
entre os átomos das ligações e exigem
alta energia.
Rupturas de ligações
Ruptura Homolítica
Br · · Br
Ruptura
Br ·
+
Radical livre
· Br
Rupturas de ligações
Ruptura Homolítica
H
I
H–C··H
I
H
Ruptura
H
I
H–C·
I
H
+
Radical livre
·H
Rupturas de ligações
Ruptura Heterolítica
Quando a ruptura é feita de modo desigual,
ficando o par eletrônico com apenas um
dos átomos da ligação, temos uma ruptura
heterolítica, resultando na formação de
íons.
Rupturas de ligações
Ruptura Heterolítica
As rupturas heterolíticas freqüentemente
ocorrem em ligações polarizadas, em
presença de solventes polares, à custa de
pouca energia.
Rupturas de ligações
Ruptura Heterolítica
Br · · Br
Ruptura
Br+
Cátion
+
Br –
Ânion
Rupturas de ligações
Ruptura Heterolítica
H
I
H–C··H
I
H
Ruptura
H
I
H–CΘ
I
H
Carbânion
+
H+
Cátion
Rupturas de ligações
Ruptura Heterolítica
H
I
H – C · · Br
I
H
Ruptura
H
I
H–C
I
H
Carbocátion
+
Br-
Ânion
Rupturas de ligações
Ruptura Homolítica X Ruptura Heterolítica
Salientamos que o tipo de ruptura depende
de fatores como a natureza dos reagentes
(polar-apolar) e meio utilizado (solvente
polar-apolar).
Rupturas de ligações
Ruptura Homolítica X Ruptura Heterolítica
Também outros fatores são importantes:
- Temperatura;
- Luminosidade;
- Pressão.
Tipos de reagentes
X · Radical livre (produto da quebra homolítica).
X+ Agente eletrófilo (produto da quebra heterolítica).
X- Agente Nucleófilo (produto da quebra heterolítica).
Tipos de reagentes
X+ Agente eletrófilo
Os eletrófilos são “deficientes de elétrons”,
funcionam, portanto, como ácidos de Lewis.
São exemplos: H+ , Br+, CH3+, BF3, AlCl3, carbocátions, etc.
Tipos de reagentes
X- Agente nucleófilo
Os nucleófilos são “fornecedores de elétrons”,
funcionam, portanto, como bases de Lewis.
São exemplos: OH-, CN-,Cl-, carbo-ânions, etc.
Tipos de reações orgânicas
Podem ser por meio de :
- Adição;
- Substituição;
- Eliminação;
- Oxidação-redução, etc.
Tipos de reações orgânicas
Reação de adição
Na presente apresentação, abordaremos
apenas a reação de adição.
Tipos de reações orgânicas
Reação de adição
Naturalmente que as demais, oportunamente,
também serão estudadas.
Tipos de reações orgânicas
Exemplificando ...
Uma reação de adição muito comum no
laboratório é aquela que visa à identificação
de alcenos.
Tipos de reações orgânicas
Exemplificando ...
Consiste no borbulhamento de suposto alceno
(CH2 = CH2) em solução* de bromo (Br2).
* Br2
+
CCl4
Tipos de reações orgânicas
Exemplificando ...
A cor avermelhada da solução de bromo
desaparece, indicando a presença de
insaturação.
Testando alceno com solução de bromo.
Tipos de reações orgânicas
Exemplificando ...
H
I
H
I
H–C=C–H
H
I
+ Br – Br
H
I
H–C–C–H
I
I
Br Br
Tipos de reações orgânicas
Exemplificando ...
Outro exemplo de reação de adição muito
importante, porém industrial, é a
hidrogenação de óleos, visando à
fabricação de margarinas.
Margarina: produto da adição de hidrogênio a um lipídeo.
Tipos de reações orgânicas
Exemplificando ...
As moléculas que compõem as margarinas
pertencem à função éster.
Especificamente são ésteres de ácidos
graxos de cadeia longa e glicerol.
Tipos de reações orgânicas
Exemplificando ...
As moléculas que compõem as margarinas
pertencem à função éster.
Especificamente são tri-ésteres de ácidos
graxos de cadeia longa e glicerol
(triglicerídeos).
Tipos de reações orgânicas
Exemplificando ...
Por comodidade, representamos apenas os
ácidos graxos, com destaque para as
estruturas cis e trans.
Tipos de reações orgânicas
Exemplificando ...
A presença de insaturação torna o óleo
líquido. Para solidificá-lo, realiza-se
reação de adição catalítica de hidrogênio
(hidrogenação).
Tipos de reações orgânicas
Exemplificando ...
H H
O
...– C = C ...– C – O+
H H
O
...– C – C ... – C – OH H
Ni, pressão
H–H
Adição de hidrogênio
Margarina (sólida)
Tipos de reações orgânicas
Mecanismos de reações de adição
Pode ser adição eletrófila e adição nucleófila.
Tipos de reações orgânicas
Adição eletrófila
É aquela em que o primeiro ataque ao átomo
de carbono envolve a adição de reagente
eletrófilo.
Tipos de reações orgânicas
Adição eletrófila
H2C = CH2 + Br2
eteno
bromo
Br Br
H2C – CH2
1,2 di-bromo-etano
Tipos de reações orgânicas
Adição eletrófila
1.ª etapa: o bromo sofre heterólise
Br · · Br
Br+
+
Br –
Tipos de reações orgânicas
Adição eletrófila
2.ª etapa: ataque do reagente eletrófilo (Br+) ao
átomo de carbono.
H2C = CH2 + Br+
Br
H 2C – C + – H
H
carbocátion
Tipos de reações orgânicas
Adição eletrófila
Perceba que esta 2.ª etapa é a determinante
do tipo de reação, isto é, adição eletrófila.
Tipos de reações orgânicas
Adição eletrófila
3.ª etapa: ataque do reagente nucleófilo (Br-) ao
átomo de carbocátion.
Br
H2C – C+ – H + BrH
carbocátion
Br Br
H2C – CH2
Tipos de reações orgânicas
Adição eletrófila
Esta 3.ª etapa, embora seja nucleófila, não
determina o tipo de adição.
Tipos de reações orgânicas
Adição eletrófila
Lembremo-nos que para ser adição nucleófila
é necessário que haja ataque de reagente
nucleofílico na 2.ª etapa.
Tipos de reações orgânicas
Concluindo
As reações de adição não são únicos tipos.
Antes de abordar os demais, achamos
oportuno, agora, realizar os exercícios
propostos pelo professor.
Tipos de reações orgânicas
Concluindo
Assim que estivermos seguros em relação à
abordagem introdutória que ora estamos
concluindo, retornaremos aos outros tipos
de reações orgânicas e seus respectivos
mecanismos.
FIM!