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Reações orgânicas (incompleto)

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  • 1. REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICASEditado por Felipe Tadeu Fiorini Gomide, dehttp://www.slideshare.net/marcosesilvia/reaes-orgnicas-6686751
  • 2. REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS BERZELIUS"Somente os seres vivos podem transformar substâncias minerais em orgânicas." (Teoria da Força Vital)
  • 3. Jöns Jacob Berzelius (1779-1848)
  • 4. REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS A Teoria da Força VitalSignificou estagnação no desenvolvimento de novos materiais que hoje chamamos de compostos orgânicos.
  • 5. REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS WHÖLLERRealizou a síntese da uréia (compostoorgânico) a partir do cianato de amônio(composto inorgânico) em laboratório. (Derrubou a Teoria da Força Vital)
  • 6. Friedrich Wöhler (1800-1882)
  • 7. REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS NH2 calor NH4CNO C = O NH2 Cianato de amônio uréia(inorgânico ou “mineral”) (orgânico)
  • 8. REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS Conseqüências da Síntese de Wöhller Milhões de compostos podem ser sintetizados em laboratório, pois há mudança de paradigma.
  • 9. Surge a Síntese Orgânica !
  • 10. Fórmula estrutural da palitoxina.
  • 11. REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICASEntendendo alguns mecanismos de RQO Chama-se mecanismo de uma RQO a descrição das várias etapas pelas quais ela passa, como . . .
  • 12. REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS Entendendo alguns mecanismos de RQO1. A ruptura das ligações.2. Os ataques eletrofílicos e nucleofílicos ao reagente orgânico.3. A formação de novas ligações e de compostos intermediários, etc.
  • 13. Rupturas de ligaçõesNas reações orgânicas é muito comum a formação de grupos intermediários instáveis, sendo, portanto, de existência transitória dos mesmos, nos quais o carbono não tem efetuadas suas quatro ligações.
  • 14. Rupturas de ligações Estes grupos se originam da ruptura deligações entre átomos, que pode ocorrer de modo homogêneo ou heterogêneo.
  • 15. Rupturas de ligações Ruptura HomolíticaAs rupturas homolíticas freqüentementeocorrem em moléculas apolares ou com baixa diferença de eletronegatividade entre os átomos das ligações e exigem alta energia, gerando radicais.
  • 16. Rupturas de ligações Ruptura HomolíticaBr · · Br Br · + · Br Ruptura Radical livre
  • 17. Rupturas de ligações Ruptura Homolítica H H I IH–C··H H–C· + ·H I I H H Ruptura Radical livre
  • 18. 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 rupturaheterolítica, resultando na formação de íons.
  • 19. Rupturas de ligações Ruptura HeterolíticaAs rupturas heterolíticas freqüentemente ocorrem em ligações polarizadas, empresença de solventes polares, à custa de pouca energia.
  • 20. Rupturas de ligações Ruptura HeterolíticaBr · · Br Br+ + Br – Ruptura Cátion Ânion
  • 21. Rupturas de ligações Ruptura Heterolítica H H I IH–C··H H–CΘ + H+ I I H H Ruptura Carbânion Cátion
  • 22. Rupturas de ligações Ruptura Heterolítica H H I IH – C · · Br H–C + Br- I I H H Ruptura Carbocátion Ânion
  • 23. Rupturas de ligaçõesRuptura Homolítica X Ruptura HeterolíticaO tipo de ruptura depende de fatores como: -natureza dos reagentes (polar-apolar); -meio utilizado (solvente polar-apolar); -Temperatura; - Luminosidade; - Pressão.
  • 24. Tipos de reagentes X· Radical livre (produto da quebra homolítica).X+ Agente eletrófilo (produto da quebra heterolítica).X- Agente Nucleófilo (produto da quebra heterolítica).
  • 25. 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, carbo- cátions, etc.
  • 26. Tipos de reagentes X- Agente nucleófiloOs nucleófilos são “fornecedores de elétrons”, funcionam, portanto, como bases de Lewis.São exemplos: OH-, CN-,Cl-, carbo-ânions, etc.
  • 27. Tipos de reações orgânicas Podem ser por meio de :- Adição;- Substituição;- Eliminação;- Oxidação-redução, etc.
  • 28. Tipos de reações orgânicasAdição Exemplificando ... Uma reação de adição muito comum no laboratório é aquela que visa à identificação de alcenos.
  • 29. Tipos de reações orgânicasAdição Exemplificando ...Consiste no borbulhamento de suposto alceno (CH2 = CH2) em solução* de bromo (Br2). * Br2 + CCl4
  • 30. Tipos de reações orgânicasAdição Exemplificando ... A cor avermelhada da solução de bromo desaparece, indicando a presença de insaturação.
  • 31. Adição Testando alceno com solução de bromo.
  • 32. Tipos de reações orgânicasAdição Exemplificando ... H H H H I I I IH–C=C–H + Br – Br H–C–C–H I I Br Br
  • 33. Tipos de reações orgânicasAdição Exemplificando ... Outro exemplo de reação de adição muito importante, porém industrial, é ahidrogenação de óleos, visando à fabricação de margarinas.
  • 34. AdiçãoMargarina: produto da adição de hidrogênio a um lipídeo.
  • 35. Tipos de reações orgânicasAdição Exemplificando ...As moléculas que compõem as margarinas pertencem à função éster. Especificamente são ésteres de ácidos graxos de cadeia longa e glicerol.
  • 36. Tipos de reações orgânicasAdição Exemplificando ...As moléculas que compõem as margarinas pertencem à função éster.Especificamente são tri-ésteres de ácidos graxos de cadeia longa e glicerol (triglicerídeos).
  • 37. Adição
  • 38. Adição
  • 39. Tipos de reações orgânicasAdição Exemplificando ...Por comodidade, representamos apenas os ácidos graxos, com destaque para as estruturas cis e trans.
  • 40. Adição
  • 41. Tipos de reações orgânicasAdição Exemplificando ... A presença de insaturação torna o óleolíquido. Para solidificá-lo, realiza-se reação de adição catalítica de hidrogênio (hidrogenação).
  • 42. Tipos de reações orgânicasAdição Exemplificando ... H H O Ni, pressão H H O...– C = C ...– C – O- ...– C – C ... – C – O- + H H H–H Adição de hidrogênio Margarina (sólida)
  • 43. Tipos de reações orgânicasAdição Mecanismos de reações de adiçãoPode ser adição eletrófila e adição nucleófila.
  • 44. Tipos de reações orgânicasAdição Adição eletrófilaÉ aquela em que o primeiro ataque ao átomo de carbono envolve a adição de reagente eletrófilo.
  • 45. Tipos de reações orgânicasAdição Adição eletrófila Br Br H2C = CH2 + Br2 H2C – CH2 eteno bromo 1,2 di-bromo-etano
  • 46. Tipos de reações orgânicas Adição Adição eletrófila1.ª etapa: o bromo sofre heterólise Br · · Br Br+ + Br –
  • 47. Tipos de reações orgânicas Adição Adição eletrófila2.ª etapa: ataque do reagente eletrófilo (Br+) ao átomo de carbono. Br H2C = CH2 + Br+ H 2C – C + – H H carbocátion
  • 48. Tipos de reações orgânicasAdição Adição eletrófilaPerceba que esta 2.ª etapa é a determinante do tipo de reação, isto é, adição eletrófila.
  • 49. Tipos de reações orgânicas Adição Adição eletrófila3.ª etapa: ataque do reagente nucleófilo (Br-) ao átomo de carbocátion. Br Br BrH2C – C+ – H + Br- H2C – CH2 H carbocátion
  • 50. Tipos de reações orgânicasAdição Adição eletrófilaEsta 3.ª etapa, embora seja nucleófila, não determina o tipo de adição.
  • 51. Tipos de reações orgânicasAdição Adição eletrófilaLembremo-nos que para ser adição nucleófila é necessário que haja ataque de reagente nucleofílico na 2.ª etapa.
  • 52. REAÇÕES ORGÂNICASSubstituiçãoOcorre pela substituição de um hidrogênio de uma molécula de um hidrocarbonetopor um átomo ou grupo de átomosPrincipais reações de substituição:• Halogenação• Nitração• Sulfonação• Alquilação• Alcilação
  • 53. SubstituiçãoALCANOS:Por serem apolares sofrem cisão homolítica e a reaçãoocorre por meio de radicais livres.HalogenaçãoEXEMPLO: Halogenação - Cloração do metano: CH4 + 4Cℓ2 CCℓ4 + 4HCℓ
  • 54. HALETOS ORGÂNICOS - Por serem compostospolares, sofrem cisão heterolítica. Como a moléculaorgânica perde o elétron da ligação com o halogênio, éatacada por um reagente nucleófilo.EXEMPLO: Reação com água - Monocloroetano +água. H3C-Cl + HOH H3C-OH + HCl
  • 55. FACILIDADE DE SUBSTITUIÇÃO EM ALCANOS: H LIGADO A C TERCIÁRIO > H LIGADO A CSECUNDÁRIO > H LIGADO A C PRIMÁRIO EXEMPLO: Propano + bromo : produz umaquantidade maior de 2-bromopropano do que de 1-bromopropano.2H3C-CH2-CH3 + 2Br2 H3C-CH-CH3 + HBr Br H3C-CH2 -CH2 + HBr Br
  • 56. SUBSTITUIÇÃO NO BENZENO - O benzeno, porpossuir ligações pi deslocalizadas é atacado poreletrófilos.HALOGENAÇÃO: Reação com cloro em presençade ferro como catalisador: H Cl + Cl – Cl + HCl
  • 57. NITRAÇÃO - Reação com ácido nítrico em presençade ácido sulfúrico como catalisador.
  • 58. SULFONAÇÃO - Reação com ácido sulfúrico empresença de SO3. H + OHSO3H SO3H +HOH
  • 59. ACILAÇÃO DE FRIEDEL-CRAFTS - Reação comCLORETO DE ACILA, em presença de AlCl3.
  • 60. ACILAÇÃO DE FRIEDEL-CRAFTS - Reaçãocom cloreto de acila, no caso o cloreto deetanoíla, em presença de AlCl3
  • 61. A substituição em derivados do benzeno é orientadapelo átomo ou grupo de átomos ( diferente de H )que está ligado ao anel aromático.RADICAIS ORTO E PARA-DIRIGENTES: AMINA,HIDRÓXI, ALCÓXI (ÉTER), RADICAIS ALQUILA EHALOGÊNIOS. SÃO RADICAIS DE PRIMEIRACLASSE OU ATIVANTES.
  • 62. RADICAIS META-DIRIGENTES: NITRO,SULFÔNICO, CARBOXILA, ALDOXILA,CARBONILA, ÉSTER, ACILA E CIANO. SÃORADICAIS DE SEGUNDA CLASSE OUDESATIVANTES.
  • 63. REAÇÕES DE ELIMINAÇÃO:ELIMINAÇÃO INTRAMOLECULAR DE HALETOSORGÂNICOS. PRODUZ ALCENOS É FEITACOM KOH EM MEIO ALCOÓLICO. OHIDROGÊNIO MAIS FACILMENTE ELIMINADO:C TERC MAIOR C SEC MAIOR C PRIMÁRIO, OQUE IRÁ DETERMINAR O COMPOSTO OBTIDOEM MAIOR QUANTIDADE.
  • 64. EXEMPLO : 2-CLOROPROPANO PRODUZPROPENO. ClH3C-CH-CH3 + KOH KCl + HOH + H2C=CH2-CH3
  • 65. ELIMINAÇÃO INTRAMOLECULAR DE ÁLCOOIS.PRODUZ ALCENOS. ÁCIDO SULFÚRICO COMOCATALISADOR E 170O C.EXEMPLO: ETANOL PRODUZ ETENO H OHH2C – CH2 HOH + H2C=CH2
  • 66. ELIMINAÇÃO INTERMOLECULAR DE ÁLCOOIS.PRODUZ ÉTERES. PRESENÇA DE ÁCIDOSULFÚRICO E 140O C .H3C-CH2-OH + HO-CH2-CH3 HOH + H3C-CH2-O-CH2-CH3
  • 67. 4.4.ELIMINAÇÃO INTERMOLECULAR DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS.PRODUZ ANIDRIDOS. OCORRE NA PRESENÇA DE AGENTESDESIDRATANTES COMO ÁCIDO SULFÚRICO, PENTÓXIDO DEDIFÓSFORO OU ÁCIDO FOSFÓRICO.
  • 68. PRINCIPAIS REAÇÕES ORGÂNICASESPECÍFICAS.COMBUSTÃO: EXEMPLO COMBUSTÃO DOPROPANO:COMBUSTÃO TOTALCH3-CH2-CH3 + 5O2 3CO2 +4H2OCOMBUSTÃO PARCIALCH3-CH2-CH3 + 7/2 O2 3CO +4 H2OCOM FORMAÇÃO DE FULIGEMCH3-CH2-CH3 + 2 O2 3C +4 H2O
  • 69. SALIFICAÇÃO. É A REAÇÃO ENTRE UM ÁCIDOCARBOXÍLICO E UMA BASE DE ARRHENIUS.EXEMPLO: ÁCIDO PALMÍTICO E HIDRÓXIDO DESÓDIO PRODUZ PALMITATO DE SÓDIO (SABÃO)E ÁGUA.C15H31COOH + NaOH C15H31COONa +H2O
  • 70. ESTERIFICAÇÃO - REAÇÃO DE FISCHER .ÁCIDO + ÁLCOOL PRODUZ ÉSTER + ÁGUA(EQUILÍBRIO).EXEMPLO:
  • 71. OXIDAÇÃO E REDUÇÃO.OZONÓLISE DE ALCENOS - SE AMBOS OSCARBONOS DA DUPLA SÃO PRIMÁRIOS OUSECUNDÁRIOS PRODUZ ALDEÍDOS.
  • 72. SE AMBOS OS CARBONOS QUE FAZEM PARTEDA DUPLA SÃO TERCIÁRIOS PRODUZCETONAS.
  • 73. OXIDAÇÃO BRANDA - OCORRE COMPERMANGANATO DE POTÁSSIO EM MEIOBÁSICO. NA OXIDAÇÃO BRANDA, APENAS ALIGAÇÃO PI É ROMPIDA SENDO SUBSTITUÍDAPOR LIGAÇÕES SIGMAS FEITAS COM GRUPOS -OH.ALCENO PRODUZ DIOL VICINAL. KMnO4H2C = CH2 +2[O] H2C – CH2 H2O/OH- OH OH
  • 74. OXIDAÇÃO ENÉRGICA - OCORRE COMPERMANGANATO DE POTÁSSIO EM MEIO ÁCIDOHÁ RUPTURA DA CADEIA.DUPLA EM CARBONO PRIMÁRIO. PRODUZ ÁCIDOCARBÔNICO QUE SE DECOMPÕE EM ÁGUA EGÁS CARBÔNICO.H-C = C-H + 6 [O] 2H2CO3 2CO2 +2H2O Enérgica Ácido
  • 75. DUPLA EM CARBONO SECUNDÁRIO PRODUZÁCIDO CARBOXÍLICO. KMnO4/H+H3C-HC=CH-CH3 +4[O] 2 H3C-COOH
  • 76. DUPLA EM CARBONO TERCIÀRIO PRODUZCETONA. KMnO4/H+H3C - C = C - CH3 + 2[O] 2H3C - C = O CH3CH3 CH3
  • 77. OXIDAÇÃO DE ÁLCOOIS. O DICROMATO DEPOTÁSSIO EM MEIO ÁCIDO É MUITO USADONA OXIDAÇÃO BRANDA DE ÁLCOOIS.METANOL - OXIDAÇÃO PARCIAL PRODUZMETANAL E ÁCIDO METANÓICO. A TOTALPRODUZ GÁS CARBÔNICO E ÁGUA.H3C-OH + 3[O] H2O + HC=O +[O] H H-COOH H2O + CO 2OXIDAÇÃO DE ÁLCOOIS: K2Cr2O7/H+
  • 78. ÁLCOOL PRIMÁRIO. PARCIAL PRODUZALDEÍDO E TOTAL ÁCIDO CARBOXÍLICO. K2Cr2O7/H+H3C-CH2OH + [O] H2O + H3C-C=O H K2Cr2O7/H+H3C-C=O + [O] H3C-COOH H
  • 79. ÁLCOOL SECUNDÁRIO. A OXIDAÇÃO TOTALPRODUZ CETONA. OH K2Cr2O7/H+ OH3C–CH–CH3 +[O] H3C–C–CH3 + H2O
  • 80. O ÁLCOOL TERCIÁRIO NÃO OXIDA OHH3C–C–CH3 + [O] NÃO REAGE CH3
  • 81. ÁLCOOL PRIMÁRIOOXIDAÇÃO REDUÇÃO ALDEÍDOOXIDAÇÃO REDUÇÃO ÁCIDO CARBOXÍLICO
  • 82. ÁLCOOL SECUNDÁRIOOXIDAÇÃO REDUÇÃO CETONA

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