Tipos de Reações Orgânicas: Substituição, Adição, Eliminação e Oxidação

Tipos de Reações Orgânicas Reações Substituição Reações de Adição Reações de Eliminação Reações de Oxidação C H H H Cl H Cl Houve a troca do HIDROGÊNIO pelo CLORO REAÇÃO DE SUBSTITUIÇÃO É quando um átomo ou grupo de átomos é substituído por um radical do outro reagente C H H H H Cl Cl C H H H Cl LUZ H Cl H H C H C H Cl Cl H H C H C H Cl Cl CCl 4 H H C H C H Cl Cl Houve a adição dos átomos de CLORO aos carbonos INSATURADOS REAÇÃO DE ADIÇÃO É quando duas ou mais moléculas reagentes formam uma única como produto H H2O O H H C C H H H C C Ocorreu a saída de ÁGUA do etanol REAÇÃO DE ELIMINAÇÃO É quando de uma molécula são retirados dois átomos ou dois grupos de átomos sem que sejam substituídos por outros H H H2O OH H H C C H H H H C C H H Principais Reações de Substituição Entre os compostos orgânicos que sofrem reações de substituição destacamse Os alcanos O benzeno e seus derivados Os haletos de alquila Os alcoóis Os ácidos carboxílicos Halogenação de Alcanos É quando substituímos um ou mais átomos de hidrogênio de um alcano por átomos dos halogênios C LUZ Cl Cl H H H H C Cl Cl H H H H Podemos realizar a substituição dos demais átomos de hidrogênio sucessivamente resultando nos compostos CH4 Cl2 HCl H3CCl Cl2 HCl H2CCl2 Cl2 HCl HCCl3 Cl2 HCl CCl4 A halogenação de alcanos é uma reação por radicais livres ou seja uma reação RADICALAR Para iniciar esse tipo de reação temos que produzir alguns radicais livres e as condições para isso são luz de frequência adequada ou aquecimento A reatividade depende do CARBONO onde ele se encontra a preferência de substituição segue a seguinte ordem Nos alcanos de cadeias maiores teremos vários átomos de hidrogênios possíveis de serem substituídos LUZ I I H CH3 C CH3 Cl2 CH3 C terciário C secundário C primário produto principal I I Cl CH3 C CH3 HCl CH3 HALOGENAÇÃO DO BENZENO Cl2 AlCl3 Neste caso todos os átomos de hidrogênios são equivalentes e originará sempre o mesmo produto em uma mono halogenação HCl Cl NITRAÇÃO DO BENZENO HNO3 H2SO4 H2O NO2 Consiste na reação do benzeno com ácido nítrico HNO3 na presença do ácido sulfúrico H2SO4 que funciona como catalisador SULFONAÇÃO DO BENZENO Consiste na reação do benzeno com o ácido sulfúrico concentrado e a quente H2SO4 H2SO4 H2O SO3H ALQUILAÇÃO DO BENZENO Consiste na reação do benzeno com haletos de alquila na presença de ácidos de Lewis AlCl3 CH3Cl HCl CH3 SUBSTITUIÇÃO NOS DERIVADOS DO BENZENO Diferem na velocidade de ocorrência e nos produtos obtidos que dependem do radical presente no benzeno que orientam a entrada dos substituintes HNO3 NO2 H2SO4 NO2 NO2 HNO3 H2SO4 ORIENTADOR Assim teremos ORIENTADORES ORTO PARA ATIVANTES OH NH2 CH3 Cl Br I DESATIVANTES ORIENTADORES META DESATIVANTES NO2 SO3H CN COOH Os orientadores META possuem um átomo com ligação dupla ou tripla ligado ao benzeno ORIENTADORES ORTO PARA ATIVANTES OH NH2 CH3 Cl Br I DESATIVANTES ORIENTADORES META DESATIVANTES NO2 SO3H CN COOH Cl2 OH AlCl3 AlCl3 OH OH Cl Cl ORIENTADOR ORTO PARA HCl HCl MONOCLORAÇÃO DO FENOL ORIENTADORES ORTO PARA ATIVANTES OH NH2 CH3 Cl Br I DESATIVANTES ORIENTADORES META DESATIVANTES NO2 SO3H CN COOH Cl2 NO2 ORIENTADOR META NO2 Cl HCl MONOCLORAÇÃO DO NITROBENZENO AlCl3 REAÇÕES DE ADIÇÃO As reações de adição mais importantes ocorrem nos alcenos alcinos aldeídos cetonas REAÇÕES DE ADIÇÃO NOS ALCENOS ADIÇÃO DE HALETOS DE HIDROGÊNIO NOS ALCENOS CCl 4 H H C H C H H Cl H H C H C H H Cl Os haletos de hidrogênio reagem com os alcenos produzindo haletos de alquil H H C H C H H Cl H C H C H H Cl H C H H H C H C H H C H H H Cl CCl4 O hidrogênio H é adicionado ao carbono da dupla ligação mais hidrogenado REGRA DE MARKOVNIKOV o produto principal será o 2 cloro propano H C H C H H C H H H C H C H H C H H H H C H C H H OH H C H H H C H C H H C H H H OH H o produto principal será o 2 propanol ADIÇÃO DE ÁGUA HIDRATAÇÃO AOS ALCENOS H C H C H H C H H H C H C H H C H H OH H H C H C H Cl Cl H C H H H C H C H H C H H Cl Cl CCl4 o produto será o 1 2 dicloro propano ADIÇÃO DE HALOGÊNIOS HALOGENAÇÃO AOS ALCENOS H C H C H H C H H H C H C H H C H H Cl Cl H C H C H H H H C H H H C H C H H C H H H H CCl4 o produto formado é o propano Essa reação ocorre entre o H2 e o alceno na presença de catalisadores metálicos Ni Pt e Pd HIDROGENAÇÃO DOS ALCENOS H C H C H H C H H H C H C H H C H H H H O hidrogênio H é adicionado ao carbono da dupla ligação menos hidrogenado REGRA DE ANTIMARKOVNIKOV o produto principal será o 1 cloro propano H C H C H H Cl H C H H H2O2 H C H C H H C H H Cl H Efeito peróxido ADIÇÃO DE HALETOS DE HIDROGÊNIO AOS ALCINOS Ocorre a adição de 1 mol do haleto de hidrogênio para em seguida ocorrer a adição de outro mol do haleto de hidrogênio H C C CH3 H Cl H Cl H C C CH3 H Cl H C C CH3 H Cl H Cl H C C CH3 H Cl ADIÇÃO DE ÁGUA HIDRATAÇÃO AOS ALCINOS A hidratação dos alcinos que é catalisada com H2SO4 e HgSO4 possui uma seqüência parecida com a dos alcenos H C C CH3 H2O H OH H C C CH3 H2SO4 HgSO4 O enol obtido é instável se transforma em cetona Dependendo do enol formado poderemos obter no final um aldeído H OH H C C CH3 H O H C C CH3 REAÇÕES DE ADIÇÃO A DIENOS Os dienos ou alcadienos são hidrocarbonetos de cadeia aberta contendo duas ligações duplas Dienos acumulados H2C C CH CH3 Possuem ligações duplas vizinhas Dienos conjugados H2C CH CH CH2 Possuem duplas separadas por apenas uma ligação Dienos isolados H2C CH CH2 CH CH2 Possuem duplas separadas por mais de uma ligação São divididos pelos químicos em três grupos Os DIENOS ACUMULADOS comportamse como se fossem um alceno em dobro nas reações de adição H2C C CH CH3 2 Cl2 H2C C CH CH3 Cl Cl Cl Cl Os DIENOS ISOLADOS seguem o mesmo padrão também se comportando como se fossem um alceno em dobro Os DIENOS CONJUGADOS por sua vez exibem um comportamento muito especial Quando 1 mol de dieno conjugado reage com 1 mol da substância a ser adicionada HCl HBr etc dois caminhos são possíveis Um deles é a adição normal ou adição 12 H2C CH CH CH2 H2C C CH CH3 HCl H Cl o outro é a adição conjugada ou adição 14 H2C CH CH CH2 H2C CH CH CH2 HCl Cl H Em geral o aumento da temperatura favorece a adição 14 e desfavorece a adição 12 H3C CH2 CH3 CICLANOS Adição ou Substituição CH2 CH2 H2 Ni 100ºC H2C CH2 H2 Ni 180ºC H2C CH2 H2C H3C CH2 CH2 CH3 CH2 Cl2 H2C CH2 H2C CH2 C HCl H2C CH2 H2C CH2 Cl H CICLANOS Adição ou Substituição CH2 Cl2 H2C CH2 H2C CH2 CH2 C H2C CH2 H2C CH2 CH2 H Cl HCl Isto ocorre devido à Tensão angular Há tendência ao rompimento do anel Ângulos distantes de 10928 60º 90º Ângulos próximos de 10928 Não há tendência ao rompimento do anel 108º Teoria das tensões de Baeyer Ciclo hexano as moléculas de ciclohexano não são planares existindo em duas conformações diferentes chamadas de CADEIRA e BARCO 109º28 CADEIRA 109º28 BARCO sofrem reações de substituição ADIÇÃO DE REAGENTE DE GRIGNARD A ALDEÍDOS E CETONAS A adição de reagentes de Grignard RMgX seguida de hidrólise a aldeídos ou cetonas é um dos melhores processos para a PREPARAÇÃO DE ALCOÓIS O esquema geral do processo é metanal RMgX álcool primário H2O aldeído RMgX álcool secundário H2O cetona RMgX álcool terciário H2O C O H H H3CMgBr C H H OMgBr CH3 ADIÇÃO DE REAGENTE DE GRIGNARD AO METANAL C H H OMgBr CH3 H2O C H H MgOHBr CH3 OH Podemos resumir estas reações da seguinte maneira H2O C O H H H3CMgBr C H H MgOHBr CH3 OH C O H3C H H3CMgBr H2O C O H3C H CH3 H ETANAL 2 PROPANOL C O H3C CH3 PROPANONA H3CMgBr H2O C O H3C CH3 H CH3 2 METIL 2 PROPANOL REAÇÕES DE ELIMINAÇÃO As reações de eliminação são processos em geral inversos aos descritos para as reações de adição e constituem métodos de obtenção de alcenos e alcinos A desidratação eliminação de água de um álcool ocorre com aquecimento deste álcool em presença de ácido sulfúrico DESIDRATAÇÃO DE ALCOÓIS A desidratação dos alcoóis segue a regra de SAYTZEFF isto é eliminase a oxidrila e o hidrogênio do carbono vizinho ao carbono da oxidrila MENOS HIDROGENADO CH3 H OH H2SO4 C H H C H C H H menos hidrogenado CH3 H2O H C H H C H C H DESIDRO HALOGENAÇÃO DE HALETO DE ALQUIL Esta reação normalmente ocorre em solução concentrada de KOH em álcool O haleto eliminado reage com o KOH produzindo sal e água CH3 H Cl C H H C H C H H menos hidrogenado CH3 H C H H C H C H KOHalc ELIMINAÇÃO DE DIBROMETOS VICINAIS CH3 H Br C H H C H C H Br CH3 ZnBr2 H C H H C H C H Zn Ocorre na presença do ZINCO ELIMINAÇÃO DE DIBROMETOS VICINAIS CH3 H Br C H H C H C H Br Na presença do KOH alc são eliminadas duas moléculas de HBr que irão reagir com o KOH KOHalc CH3 H C H H C C REAÇÕES DE OXIDAÇÃO E REDUÇÃO As principais reações de oxidação e redução com compostos orgânicos ocorrem com os ALCOÓIS ALDEÍDOS e ALCENOS OXIDAÇÃO DE ALCOÓIS O comportamento dos alcoóis primários secundários e terciários com os oxidantes são semelhantes Os alcoóis primários sofrem oxidação produzindo aldeído H3C ETANOL C I I OH H H O H3C C H O ETANAL H2O O aldeído se deixado em contato com o oxidante produz ácido carboxílico H3C C H O ETANAL O H3C C OH O ÁCIDO ETANÓICO Os alcoóis secundários oxidamse formando cetonas H3C 2 PROPANOL C I I CH3 OH H O H3C C II CH3 H2O O PROPANONA Obs Os alcoóis terciários não sofrem oxidação OXIDAÇÃO DE ALCENOS Os alcenos sofrem oxidação branda originando dialcoóis vicinais H3C C I I CH3 OH H O C I H branda H3C C I CH3 H C I H I OH A oxidação a fundo com quebra da ligação dupla produz ácido carboxílico e ou cetona H3C C I CH3 H O C I H a fundo H3C C I H O CH3 C I H O H3C C OH O 2 OZONÓLISE DE ALCENOS Um outro tipo de oxidação que os alcenos sofrem é a ozonólise Nesta reação os alcenos reagem rapidamente com o ozônio O3 formando um composto intermediário chamado ozonídeo A hidrólise do ozonídeo em presença de zinco rompe o ozonídeo produzindo dois novos fragmentos que contêm ligações duplas carbono oxigênio O Zn forma óxido de zinco que impede a formação de H2O2 que viria a reagir com o aldeído ou a cetona Quais os produtos da ozonólise seguida de hidrólise na presença de zinco do hidrocarboneto 2 metil 2 buteno C H O3 O C O CH3 CH3 H3C Zn H2O PROPANONA ETANAL