Reações de Ácidos Carboxílicos e Derivados

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Reações de Ácidos Carboxílicos e Derivados

  1. 1. DQOI - UFC Prof. NunesUniversidade Federal do CearáCentro de CiênciasDepartamento de Química Orgânica e InorgânicaQuímica Orgânica IIReações deReações de Ácidos CarboxílicosÁcidos Carboxílicosee DerivadosDerivadosProf. Dr. José Nunes da Silva Jr.nunes.ufc@gmail.comee DerivadosDerivadosProf. Dr. José Nunes da Silva Jr.nunes.ufc@gmail.com
  2. 2. DQOI - UFC Prof. NunesOs ácidosácidos carboxílicoscarboxílicos são compostos com uma porção –COOH.Estes compostos são abundantes na natureza, onde eles sãoresponsáveis ​​por alguns familiares odores.Ácidos CarboxílicosÁcidos Carboxílicos
  3. 3. DQOI - UFC Prof. NunesAs características estruturais do grupo carboxila são mais aparentes noácido fórmico.Ácidos Carboxílicos - EstruturaÁcidos Carboxílicos - EstruturaplanarAdicionalmente, a hibridação sp2 do oxigênio da hidroxila permite queum de seus pares de elétrons seja deslocalizado através do “overlap”com o sistema  do grupo carbonila.planar
  4. 4. DQOI - UFC Prof. NunesOs ácidos carboxílicos reagem com alcoóis e formam ésteres por umareação conhecida como esterificação.Reações de Ác. Carboxílicos - EsterificaçãoReações de Ác. Carboxílicos - EsterificaçãoTais reações são catalisadas por ácidos ou através da remoção da águaformada no meio reacional.
  5. 5. DQOI - UFC Prof. NunesOOHHO....O-OHOH........: +Mecanismo da EsterificaçãoMecanismo da Esterificação~ H+O-OO HH..:+:OO+ HOH
  6. 6. DQOI - UFC Prof. NunesHOOHOOHOOOHOHOHglicerolglicerol ácido graxo (palmítico)ácido graxo (palmítico)Síntese de Ésteres - EsterificaçãoSíntese de Ésteres - EsterificaçãoOOOOOO+ 3 HOHglicerolglicerol ácido graxo (palmítico)ácido graxo (palmítico)triacilgliceróistriacilgliceróis (óleos e gorduras)(óleos e gorduras)
  7. 7. DQOI - UFC Prof. NunesOs ácidos carboxílicos cujas moléculas têm um grupo hidroxila numcarbono g ou  sofrem esterificação intramolecular e dão ésteres cíclicosconhecidos com g ou –lactonas.Síntese de Ésteres Cíclicos - LactonasSíntese de Ésteres Cíclicos - Lactonas
  8. 8. DQOI - UFC Prof. NunesLactonas NaturaisLactonas Naturais
  9. 9. DQOI - UFC Prof. NunesHOOOH....abOO-HOHab  ..+........Mecanismo de LactonizaçãoMecanismo de LactonizaçãoO mecanismo da esterificação intramolecular é idêntico ao mecanismoda esterificação intermolecular.OOlactonaab ~ H+OO-OHHab  ....:+- H2O
  10. 10. DQOI - UFC Prof. NunesReações em que se esperariam obter hidroxiácidos, frequentementelevam à formação de lactonas, se sistemas com 5 ou 6 puderem serformados:Síntese de Ésteres Cíclicos - LactonasSíntese de Ésteres Cíclicos - Lactonas- H2O
  11. 11. DQOI - UFC Prof. NunesEscreva a estrutura do hidroxiácido correpondente que levou à formaçãode cada uma das lactonas abaixo:Síntese de Ésteres Cíclicos - LactonasSíntese de Ésteres Cíclicos - Lactonas- H2O
  12. 12. DQOI - UFC Prof. NunesA introdução de um halogênio no carbono-a de um ácido carboxílicorequer um conjunto de condições reacionais.A bromação, por exemplo, envolve o tratamento do ácido carboxílicocom bromo, na presença de uma pequena quantidade de PCl3 como umcatalisador.a-Halogenação de Ácidos Carboxílicosa-Halogenação de Ácidos Carboxílicos
  13. 13. DQOI - UFC Prof. NunesEste método de bromação de ácidos carboxílicos é chamado de reaçãoHell–Volhard– Zelinsky.Às vezes, a reação é realizada utilizando-se pequenas quantidades defósforo como catalisador ao invés de PCl3.a-Halogenação de Ácidos Carboxílicosa-Halogenação de Ácidos Carboxílicos
  14. 14. DQOI - UFC Prof. NunesUm método padrão para a preparação de um a-aminoácido utiliza ácidosa-bromocarboxílicos como substrato e amônia aquosa como nucleófilo.a-Halogenação de Ácidos Carboxílicosa-Halogenação de Ácidos Carboxílicos
  15. 15. DQOI - UFC Prof. NunesÁcidos a-iodo carboxílicos não são normalmente preparados pelaiodação direta de ácidos carboxílicos sob as condições da reação deHell–Volhard–Zelinsky.Mostre como você converteria o ácido octadecanóico em seu derivado2-iodo por uma sequência eficiente de reações.ExercícioExercício
  16. 16. DQOI - UFC Prof. NunesA perda de uma molécula de CO2 a partir de uma molécula de ácidocarboxílico é conhecido como descarboxilação.A descarboxilação de um ácido carboxílico simples ocorre grandedificuldade.Descarboxilação do Ácido Malônicoe Compostos RelacionadosDescarboxilação do Ácido Malônicoe Compostos Relacionadosdificuldade.Compostos que sofrem descarboxilação térmica incluem aquelesrelacionados com o ácido malônico.
  17. 17. DQOI - UFC Prof. NunesÉ importante observar que somente um grupo carboxila é perdido nesteprocesso.Descarboxilação do Ácido Malônicoe Compostos RelacionadosDescarboxilação do Ácido Malônicoe Compostos RelacionadosNo mecanismo abaixo, podemos ver a assistência que uma carboxila dáà outra para sua saída.
  18. 18. DQOI - UFC Prof. NunesNo mecanismo abaixo, podemos ver a assistência que uma carboxila dáà outra para sua saída.Descarboxilação do Ácido Malônicoe Compostos RelacionadosDescarboxilação do Ácido Malônicoe Compostos Relacionados
  19. 19. DQOI - UFC Prof. NunesOs prótons ligados no C2 do ácido malônico não estão diretamenteenvolvidos no processo e, então, podem ser substituídos por outrossubstituintes sem muito efeito na facilidade de descarboxilação.Descarboxilação do Ácido Malônicoe Compostos RelacionadosDescarboxilação do Ácido Malônicoe Compostos Relacionados22
  20. 20. DQOI - UFC Prof. NunesEscreva a estruturas os produtos formados a partir da descarboxilaçãode cada um dos ácidos carboxílicos que seguem:Descarboxilação do Ácido Malônicoe Compostos RelacionadosDescarboxilação do Ácido Malônicoe Compostos Relacionados
  21. 21. DQOI - UFC Prof. NunesEscreva a estruturas os produtos formados a partir da descarboxilaçãode cada um dos ácidos carboxílicos que seguem:Descarboxilação do Ácido Malônicoe Compostos RelacionadosDescarboxilação do Ácido Malônicoe Compostos Relacionados
  22. 22. DQOI - UFC Prof. NunesEscreva a estruturas os produtos formados a partir da descarboxilaçãode cada um dos ácidos carboxílicos que seguem:Descarboxilação do Ácido Malônicoe Compostos RelacionadosDescarboxilação do Ácido Malônicoe Compostos Relacionados
  23. 23. DQOI - UFC Prof. NunesObserve que o grupo carboxila que fica para trás durante adescarboxilação do ácido malônico tem uma função hidroxila que nãoestá diretamente envolvida no processo.Compostos que têm substituintes outros sofrem descarboxilaçõesanálogas.Descarboxilação do Ácido Malônicoe Compostos RelacionadosDescarboxilação do Ácido Malônicoe Compostos Relacionadosanálogas.
  24. 24. DQOI - UFC Prof. NunesOs compostos que mais frequentemente sofrem este tipo de reação sãoos b-cetoácidos, em que o carbono b é uma função carbonila.A descarboxilação de b-cetoácidos leva à formação de cetonas.Descarboxilação do Ácido Malônicoe Compostos RelacionadosDescarboxilação do Ácido Malônicoe Compostos Relacionadosbb
  25. 25. DQOI - UFC Prof. NunesMostre as mudanças das ligações que ocorrem, e a estrutura dointermediário formado na descarboxilação térmica do seguintecomposto:ExercícioExercício
  26. 26. DQOI - UFC Prof. NunesMostre as mudanças das ligações que ocorrem, e a estrutura dointermediário formado na descarboxilação térmica do seguintecomposto:ExercícioExercício
  27. 27. DQOI - UFC Prof. NunesOs ácidos carboxílicos sãosão reduzidosreduzidos a alcoóis por meio de tratamento comhidretohidreto dede alumínioalumínio ee lítiolítio (LiAlH4 ≡ LAH).Redução de Ácidos CarboxílicosRedução de Ácidos CarboxílicosA primeira etapa do provável mecanismo é uma transferência de prótons,porque o LAH não é apenas um potente nucleófilo, mas também podefunciona como uma base forte, formando um íon carboxilato.
  28. 28. DQOI - UFC Prof. NunesExistem várias possibilidades para o resto do mecanismo. Uma possibilidadeenvolve uma reação do íon carboxilato com AIH3, seguido de eliminação demodo a formar um aldeídoaldeído:Redução de Ácidos CarboxílicosRedução de Ácidos CarboxílicosSob estas condições, o aldeídoaldeído não pode ser isolado. Em vez disso, é aindaatacados pelo LAHLAH para formar um alcóxido que é, então, protonado quandoH3O+ é adicionado ao fraco reacional.
  29. 29. DQOI - UFC Prof. NunesUm método alternativo para reduzir ácidos carboxílicos envolve a utilizaçãode borano (BH3).A reduçãoredução comcom boranoborano é muitas vezes preferível à redução com LAHLAH, porqueRedução de Ácidos CarboxílicosRedução de Ácidos CarboxílicosA reduçãoredução comcom boranoborano é muitas vezes preferível à redução com LAHLAH, porqueo borano reagereage seletivamenteseletivamente comcom umum grupogrupo ácidoácido carboxílicocarboxílico nana presençapresençadede umum outrooutro grupogrupo carbonilílicocarbonilílico.Como um exemplo, se a reação seguinte fosse realizada com LAHLAH em vez deboranoborano, ambos os grupos carbonilícos seriam reduzidos.
  30. 30. DQOI - UFC Prof. NunesIdentifique os reagentes que você usaria para realizar cada uma dasseguintes transformações:ExercíciosExercícios
  31. 31. DQOI - UFC Prof. NunesOs ácidosácidos carboxílicoscarboxílicos também sofrem muitas reações que não implicamem uma mudança em seu estado de oxidação.Derivados de Ác. CarboxílicosDerivados de Ác. CarboxílicosA substituição do grupo OHOH por um grupo diferente (Z)(Z) não envolve umamudança no estado de oxidação, se ZZ é um heteroátomo (Cl, S, N, etc.).Os compostos deste tipo são chamados de derivadosderivados dodo ácidoácidocarboxílicocarboxílico. Os quatro mais comuns são mostrados abaixo:
  32. 32. DQOI - UFC Prof. NunesNote que em cada caso existe um átomoátomo dede carbonocarbono (destacado emverde) com três ligados aos heteroátomos.Derivados de Ác. CarboxílicosDerivados de Ác. Carboxílicosverde) com três ligados aos heteroátomos.Como resultado, cada um dos átomos de carbono tem o mesmo estadode oxidação que o átomo de carbono de um ácido carboxílico.Apesar de todos estes derivados apresentarem um grupo carbonila, aapresençapresença dada carbonilacarbonila nãonão éé umum requisitorequisito necessárionecessário parapara sese qualificarqualificarcomocomo umum derivadoderivado dede ácidoácido carboxílicocarboxílico.
  33. 33. DQOI - UFC Prof. NunesOs derivadosderivados dede ácidosácidos carboxílicoscarboxílicos são assim chamados, pois todospodem ser convertidos em ácidos carboxílicos por hidrólise. Sendoassim, a nitrilanitrila também é considerada um derivadoderivado dede ácidoácido carboxílicocarboxílico.OOR....OOO....Derivados de Ác. CarboxílicosDerivados de Ác. CarboxílicosONRR..O.. O..OCl....:OOHHOH HOHHOHHOHR C NHOH
  34. 34. DQOI - UFC Prof. NunesExcetuando-se as nitrilas, todos os outros derivados de ácidoscarboxílicos têm estruturasestruturas muitomuito similaressimilares, fato este que faz com queestas funções orgânicas tenham reatividadesreatividades semelhantessemelhantes.Caracterizam-se pela presença de um grupo acila ligado a um grupo Sque será substituído nas reações de substituição do grupo acila.Análise EstruturalAnálise EstruturalROSS = Cl (cloreto de acila)= OR (éster)= OCOR (anidrido)= NR2 (amida)grupoacila
  35. 35. DQOI - UFC Prof. NunesAnálise EstruturalAnálise Estrutural
  36. 36. DQOI - UFC Prof. NunesUm importante fator estrutural dos derivadosderivados dede ácidosácidos carboxílicoscarboxílicos é que oátomo ligado ao grupo acila carrega um parpar dede elétronselétrons desemparelhadodesemparelhado queé capazcapaz dede interagirinteragir comcom oo sistemasistema  do grupo carbonila.Esta deslocalização de elétrons pode ser representada em formasformas dederessonânciaressonância:Estrutura x ReatividadeEstrutura x Reatividade
  37. 37. DQOI - UFC Prof. NunesEm comum com outros grupos funcionais que possuem grupos carbonil,ácidos carboxílicos e derivados têm um arranjo planar de ligações de seusgrupos carbonila.ONR..OOR..OOO..OCl..:Estrutura x ReatividadeEstrutura x ReatividadeONRR..OOR....OOO....OCl....:-+-+-+-+NROR....O....Cl....:
  38. 38. DQOI - UFC Prof. NunesOs elétronselétrons deslocalizadosdeslocalizados a partir do substituinte estabilizam o grupocarbonila e diminuem seu caráter eletrofílico.O-+Estrutura x ReatividadeEstrutura x ReatividadeR X+A extensão desta deslocalização de elétrons depende das propriedadesdoadoras do substituinte.Geralmente, quanto menos eletronegativo for X, melhor grupo doador eleserá.
  39. 39. DQOI - UFC Prof. NunesA estabilização por ressonância em cloretos de acila não épronunciada como em outros derivados de ácidoscarboxílicos.Estrutura x ReatividadeEstrutura x ReatividadeDevido ao fato da ligação C-Cl ser muito longo (180 pm), a interação entre oorbital 3p do cloro e o orbital  da carbonila, a doação de elétrons é menosefetiva.Isto torna a carbonila mais eletrofílica, susceptível ao ataque de nucleófilos.
  40. 40. DQOI - UFC Prof. NunesOs anidridos de ácido são mais estabilizados pordeslocalização de elétrons do que os cloretos de acila.O par de elétrons isolado do oxigênio são deslocalizadosde forma mais eficaz para o grupo carbonila.Estrutura x ReatividadeEstrutura x ReatividadeA ressonância envolve dois grupos carbonila de umanidrido de ácido.
  41. 41. DQOI - UFC Prof. NunesO grupo carbonila de um éster é mais estabilizado do que ade um anidrido.Como os dois grupos acila de um anidrido “disputam” opar solitário de oxigênio, cada carbonila é estabilizadamenos do que o única carbonila de um éster.Estrutura x ReatividadeEstrutura x Reatividade
  42. 42. DQOI - UFC Prof. NunesOs ésteres são estabilizados por ressonância da mesmaforma que os ácidos carboxílicos, mas não tanto comoamidas.Nas amidas, o nitrogênio é menos eletronegativo que ooxigênio e, portanto, é um melhor doador de par deelétrons.Estrutura x ReatividadeEstrutura x Reatividadeelétrons.
  43. 43. DQOI - UFC Prof. NunesUm exemplo extremo de estabilização grupo carbonila évisto em ânions carboxilato:Estrutura x ReatividadeEstrutura x ReatividadeO substituinte do oxigênio com carga negativa é um forte doador de elétronspara o grupo carbonila.A ressonância em ânions carboxilato é mais eficaz do que a ressonância emácidos carboxílicos, cloretos de acila, anidridos, ésteres e amidas.
  44. 44. DQOI - UFC Prof. NunesA tabela a seguir, sumariza os efeitosefeitos estabilizadoresestabilizadores dedegruposgrupos substituintessubstituintes na carbonila à qual estão ligados.Estrutura x ReatividadeEstrutura x Reatividade
  45. 45. DQOI - UFC Prof. NunesComo sintetizar os derivadosOOR....OOO....??Síntese dos DerivadosSíntese dos DerivadosComo podemos preparar derivados de ácidos carboxílicos?ONRR..OCl....:OOH????
  46. 46. DQOI - UFC Prof. NunesComo sintetizar os derivadosSubstituição no Grupo AcilaSubstituição no Grupo AcilaA reatividade dos derivados de ácido carboxílico é semelhante à reatividadedos aldeídos e cetonas de uma certa forma.Em ambos os casos, o grupogrupo carbonilacarbonila éé eletrofílicoeletrofílico e sujeito ao ataqueataque porporumum nucleófilonucleófilo.Em ambos os casos, as mesmas regras e princípios regem as transferênciasde prótons que acompanham as reações.
  47. 47. DQOI - UFC Prof. NunesComo sintetizar os derivadosSubstituição no Grupo AcilaSubstituição no Grupo AcilaNo entanto, existe uma diferençadiferença fundamentalfundamental entre derivadosderivados dede ácidosácidoscarboxílicoscarboxílicos e os aldeídos/cetonasaldeídos/cetonas.Especificamente, os derivadosderivados dede ácidosácidos carboxílicoscarboxílicos possuempossuem umumheteroátomoheteroátomo queque podepode funcionarfuncionar comocomo umum grupogrupo dede saídasaída, enquanto osaldeídos e cetonas não.
  48. 48. DQOI - UFC Prof. NunesComo sintetizar os derivadosSubstituição no Grupo AcilaSubstituição no Grupo AcilaQuando um derivadoderivado dede ácidoácido carboxílicocarboxílico sofre um ataqueataque nucleófilonucleófilo, podeQuando um derivadoderivado dede ácidoácido carboxílicocarboxílico sofre um ataqueataque nucleófilonucleófilo, podeocorrer uma reação na qual o nucleófilo substitui o grupo abandonador.Este tipo de reação é chamado de substituiçãosubstituição nucleofílicanucleofílica nono grupogrupo acilaacila.
  49. 49. DQOI - UFC Prof. NunesComo sintetizar os derivadosSubstituição no Grupo AcilaSubstituição no Grupo AcilaO mecanismo da reação de substituiçãosubstituição nucleofílicanucleofílica nono grupogrupo acilaacila pode servisualizado abaixo:
  50. 50. DQOI - UFC Prof. NunesComo sintetizar os derivadosSubstituição no Grupo AcilaSubstituição no Grupo AcilaNa primeira etapa, um nucleófilo ataca a carbonila, formando umintermediário tetraédrico (alcóxido).Na segunda etapa, o grupo carbonila é refeito através da perda de um grupode saída.A restauração da ligação dupla (C=O) é uma poderosa força motriz.ÍonsÍons hidretohidreto (H(H--)) e CarbânionsCarbânions (C(C--)) não são bons grupos abandonadores, demodo que este tipo de reação não é observado para cetonas ou aldeídos.
  51. 51. DQOI - UFC Prof. NunesComo sintetizar os derivadosSubstituição no Grupo AcilaSubstituição no Grupo AcilaVamos analisar um exemplo específico de uma substituição nucleofílica nogrupo acila, para que possamos ver como a regra se aplica.Consideremos a seguinte transformação:Nesta reação, um cloretocloreto dede acilaacila é convertido num ésteréster. O mecanismomecanismo destatransformação, tem dois passos. No primeiro passo, o metóxido funcionacomo um nucleófilo e ataca o grupo carbonila, formando um intermediáriotetraédrico:
  52. 52. DQOI - UFC Prof. NunesComo sintetizar os derivadosSubstituição no Grupo AcilaSubstituição no Grupo AcilaPara que a carbonila seja restaurada, um grupo abandonador deve sair,lemrbadno que hidretos (H-) e carbânions (C-) são péssimos gruposabandonadores.abandonadores.Portanto, restam apenas duas opções:- eliminareliminar oo metóxidometóxido ee obterobter oo produtoproduto dede partidapartida, ou- eliminareliminar oo cloretocloreto ee obterobter oo ésteréster.
  53. 53. DQOI - UFC Prof. NunesComo sintetizar os derivadosSubstituição no Grupo AcilaSubstituição no Grupo AcilaA grande maioria das reações de substituição nucleofílica no grupo acilaexibirão as duas etapas principais: ataqueataque nucleofíliconucleofílico e perdaperda dede umum grupogrupodede saídasaída para restaurar a carbonila.Mas muitos dos mecanismos de reação também exibirão a transferência deprótons.A fim de chamar cada mecanismo de forma adequada, é necessário conheceraqueles que ocorrem as transferências de prótons.
  54. 54. DQOI - UFC Prof. NunesComo sintetizar os derivadosSubstituição no Grupo AcilaSubstituição no Grupo AcilaA regra a seguir nos guiará para decidir se deve ou não empregamtransferências de prótons em um mecanismo especial:Em condiçõescondições ácidasácidas, evite a formação de carga negativa.Em condiçõescondições alcalinasalcalinas (condições fortemente básicas, tais como hidróxidoou metóxido), evite a formação de carga positiva.Esta regra determina que todostodos osos participantesparticipantes dede umauma reaçãoreação (reagentes,Esta regra determina que todostodos osos participantesparticipantes dede umauma reaçãoreação (reagentes,intermediários e grupos abandonadores) devemdevem serser compatíveiscompatíveis comcom asascondiçõescondições empregadasempregadas.Como um exemplo, considere o seguinte reação:
  55. 55. DQOI - UFC Prof. NunesComo sintetizar os derivadosSubstituição no Grupo AcilaSubstituição no Grupo AcilaNesta reação, um ésteréster é convertido num ácidoácido carboxílicocarboxílico em condiçõescondiçõescatalisadascatalisadas porpor ácidoácido.O nucleófilo, neste caso, é a água (H O). No entanto, a primeira etapa doO nucleófilo, neste caso, é a água (H2O). No entanto, a primeira etapa domecanismo não pode simplesmente ser um ataque nucleófilo.
  56. 56. DQOI - UFC Prof. NunesComo sintetizar os derivadosSubstituição no Grupo AcilaSubstituição no Grupo AcilaOO queque estáestá erradoerrado comcom esteeste passo?passo?O intermediáriointermediário tetraédricotetraédrico apresenta umauma cargacarga negativanegativa, que não écompatível com as condições ácidas.O diagrama de energia ilustra uma grande energia de ativação (Ea) para estaetapa.
  57. 57. DQOI - UFC Prof. NunesSubstituição no Grupo AcilaSubstituição no Grupo AcilaPara evitar a formação de uma carga negativa, oo catalisadorcatalisador ácidoácido éé utilizadoutilizadopelapela primeiraprimeira vezvez parapara protonarprotonar aa carbonilacarbonila (tal como vimos no capítuloanterior com cetonas e aldeídos).Uma carbonilacarbonila protonadaprotonada é significativamente maismais eletrofílicaeletrofílica e, agora,quando os ataques de água, nenhumanenhuma cargacarga negativanegativa éé formadaformada.
  58. 58. DQOI - UFC Prof. NunesSubstituição no Grupo AcilaSubstituição no Grupo AcilaComo pode ser visto no diagrama de energia, aa energiaenergia dede ativaçãoativação ((EaEa)) ééagoraagora muitomuito menormenor, porque os reagentes já são ricos em energia e nenhumanenhumacargacarga negativanegativa estáestá sendosendo formadoformado.cargacarga negativanegativa estáestá sendosendo formadoformado.
  59. 59. DQOI - UFC Prof. NunesSubstituição no Grupo AcilaSubstituição no Grupo AcilaA regra sobre como evitarevitar cargascargas negativasnegativas éé aplicadaaplicada somentesomente ememcondiçõescondições ácidasácidas.A história é diferente em condições básicas. Considere o que acontecequando um ésteréster éé tratadotratado comcom oo íoníon hidróxidohidróxido.Nesse caso, a carbonilacarbonila nãonão éé protonadaprotonada antes do ataque nucleofílico.
  60. 60. DQOI - UFC Prof. NunesSubstituição no Grupo AcilaSubstituição no Grupo AcilaSob condiçõescondições básicasbásicas, o hidróxido ataca a carbonila diretamente para darum intermediário tetraédrico.O diagrama de energia mostra que a energia ativação (Ea) não é muitogrande, porque uma carga negativa está presente em ambos os reagentes eo intermediário.Em outras palavras, uma carga negativa não está sendo formada, mas estáestásendosendo meramentemeramente transferidatransferida dede umum locallocal parapara outrooutro.
  61. 61. DQOI - UFC Prof. NunesSubstituição no Grupo AcilaSubstituição no Grupo AcilaQuando se utiliza uma aminaamina comocomo nucleófilo,nucleófilo, oo ataqueataque àà carbonilacarbonila ocorreocorrediretamentediretamente sem a protonação prévia da carbonila.
  62. 62. DQOI - UFC Prof. NunesComo podemos interconvertê-los?OOR....OOO....O????Síntese dos DerivadosSíntese dos DerivadosONRR..OCl....:OH?????Regra: um derivado só pode ser convertido em outro menos reativo.
  63. 63. DQOI - UFC Prof. NunesComo os cloretos de acila são os mais reativos entre os derivados dosácidos, temos que usar reagentes especiais para prepará-los.Os mais utilizados são o SOCl2 (cloreto de tionila) e o PCl5 (pentacloreto defósforo).Síntese dos Cloretos de AcilaSíntese dos Cloretos de Acila
  64. 64. DQOI - UFC Prof. NunesMecanismoMecanismo
  65. 65. DQOI - UFC Prof. NunesOOR....OOO....OHCl +Um cloreto de acila, sob tratamento com um nucleófilo apropriado, pode serconvertido facilmente em qualquer um dos outros derivados.Reações de Cloretos de AcilaReações de Cloretos de AcilaONRR....OCl....:OOHOOHSOCl2HOHHO+ HClROHHNR2HCl +
  66. 66. DQOI - UFC Prof. NunesOLRTodas as reações de Substituição Nucleofílicas no Carbono Acílico têmmecanismos similares: uma adição nucleofílica seguida de uma eliminação.Nu HO-RNuHO-LRNu+ONuR+ HL+Mecanismo GeralMecanismo GeralLLR LH+ NuAdição Nucleofílica EliminaçãoSubstituição Nucleofílica
  67. 67. DQOI - UFC Prof. NunesQuando tratados com água, os cloretoscloretos dede acilaacila são hidrolisados ​​para geraros ácidos carboxílicos.Hidrólise de Cloreto de AcilaHidrólise de Cloreto de AcilaO mecanismomecanismo desta transformação requer três etapas:
  68. 68. DQOI - UFC Prof. NunesEsta reação produz HClHCl comocomo umum subsub--produtoproduto, o qual, muitas vezes, podeproduzir reações indesejáveis ​​com outros grupos funcionais que podemestar presentes no composto.Hidrólise de Cloreto de AcilaHidrólise de Cloreto de Acila​​estar presentes no composto.Desta forma, a piridinapiridina é usada para remover o HCl que é produzido.
  69. 69. DQOI - UFC Prof. NunesO substituição nucleofílica em haletos de acila é muito mais rápida que emhaletos de alquila.Hidrólise de Cloreto de AcilaHidrólise de Cloreto de AcilaO carbono hibridizado sp2 de um cloreto de acila é menos impedidoestericamente que o carbono sp3 de um haleto de alquila, fazendo um cloretode acila mis “aberto” para o atque nucleofílico.Além disto, diferentemente do estado de transição da reação SN2 ou de umintermediário carbocátion em reação SN1, o intermediário tetraédico emsusbtituições nucleofílicas no grupo acila tem um arranjo de ligações maisestável, e pode ser formado via um estado de transição de menor energia.
  70. 70. DQOI - UFC Prof. NunesQuando tratado com um álcoolálcool, os cloretoscloretos dede acilaacila são convertidos emésteresésteres.Alcoólise de Cloreto de AcilaAlcoólise de Cloreto de AcilaO mecanismomecanismo desta transformação é análogaanáloga àà hidrólisehidrólise de um cloreto deacila, e a piridinapiridina é usada como uma base para neutralizar o HClque éproduzido.
  71. 71. DQOI - UFC Prof. NunesDizemos que a hidroxila (OH) sofrer acilação.Esta reação é sensível aos efeitos estéricos, o que pode ser explorado paraacilaracilar selectivamenteselectivamente umum álcoolálcool primárioprimário na pesença de um álcool maisimpedido.Alcoólise de Cloreto de AcilaAlcoólise de Cloreto de Acila
  72. 72. DQOI - UFC Prof. NunesQuando tratado com amôniaamônia, os cloretos de acila são convertidos em amidasamidas.A piridina não é usada nesta reação, porque a própria amônia é uma baseAminólise de Cloreto de AcilaAminólise de Cloreto de AcilaA piridina não é usada nesta reação, porque a própria amônia é uma basesuficientemente forte para neutralizar o HCl que é produzido.Para esta reação, dois equivalentes de amônia são necessários; um para oataque nucleofílico e o outro para neutralizar o HCl.
  73. 73. DQOI - UFC Prof. NunesEsta reação também ocorre com aminasaminas primáriasprimárias e secundáriassecundárias paraproduzir amidasamidas NN--substituídassubstituídas.Aminólise de Cloreto de AcilaAminólise de Cloreto de Acila
  74. 74. DQOI - UFC Prof. NunesQuando tratado com hidretohidreto dede alumínioalumínio ee lítiolítio (LiAlH(LiAlH44 ≡≡ LAH)LAH), os cloretos deacila são reduzidos aos alcoóis:O mecanismo da reação ocorre em duas etapas. Primeiro, o cloreto de acila éRedução de Cloreto de AcilaRedução de Cloreto de AcilaO mecanismo da reação ocorre em duas etapas. Primeiro, o cloreto de acila étratado com LAH e, em seguida, a fonte de prótons é adicionada ao balãoreacional.
  75. 75. DQOI - UFC Prof. NunesQuando tratado com um reagentereagente dede GrignardGrignard, os cloretos de acila sãoconvertidos em alcoóisalcoóis, com a introdução de dois grupos alquila.Assim como ocorre com o LAH, o mecanismo ocorre em duas etapas.Reação de Cloreto de Acila com OrganometálicosReação de Cloreto de Acila com OrganometálicosAssim como ocorre com o LAH, o mecanismo ocorre em duas etapas.Primeiro o cloreto de ácido é tratado com o reagentereagente dede GrignardGrignard e, emseguida, a fonte de prótons é adicionada ao balão reacional.
  76. 76. DQOI - UFC Prof. NunesA reação entre um cloretocloreto dede acilaacila e um reagentereagente dede GrignardGrignard, nãonão pode serusado para produzir uma cetona. Usando um equivalente do reagente deGrignard leva a uma mistura de produtos.A produçãoprodução dede umauma cetonacetona requer o uso de um nucleófilonucleófilo dede carbonocarbono maismaisseletivoseletivo que irá reagir com os cloretos de acila mais rapidamente do que ascetonas.Reação de Cloreto de Acila com OrganometálicosReação de Cloreto de Acila com Organometálicoscetonas.Existem muitos desses reagentes. O mais vulgarmente um reagente utilizadopara este fim é um cupratocuprato dede dialquildialquil--lítiolítio, também chamado um reagentereagente dedeGilmanGilman.
  77. 77. DQOI - UFC Prof. NunesOs gruposgrupos alquílicosalquílicos neste reagente estão ligados ao cobre ao invés demagnésio, e seuseu carátercaráter carbânicocarbânico éé menosmenos pronunciadopronunciado (a ligação C-Cu émenos polarizada do que uma ligação C-Mg).Este reagente pode ser utilizado para converter os cloretos de acila emcetonas com excelentes rendimentos.Reação de Cloreto de Acila com OrganometálicosReação de Cloreto de Acila com Organometálicoscetonas com excelentes rendimentos.A cetona resultante não é atacada nestas condições reacionais.
  78. 78. DQOI - UFC Prof. NunesReações de Cloreto de AcilaReações de Cloreto de Acila
  79. 79. DQOI - UFC Prof. NunesPreveja o(s) principal(is) produto(s) de cada uma das seguintes reações:ExercíciosExercícios
  80. 80. DQOI - UFC Prof. NunesPreveja o(s) principal(is) produto(s) de cada uma das seguintes reações:ExercíciosExercícios
  81. 81. DQOI - UFC Prof. NunesIdentifique os reagentes necessários para a seguinte transformação:ExercíciosExercícios
  82. 82. DQOI - UFC Prof. NunesOs anidridosanidridos dede ácidoácido podem ser preparados pelo tratamento de um cloretode acila com o íoníon carboxilatocarboxilato, o qual funciona como um nucleófilonucleófilo.Preparação de Anidridos de ÁcidosPreparação de Anidridos de ÁcidosO mecanismomecanismo desta transformação envolve apenas duas etapas:
  83. 83. DQOI - UFC Prof. NunesAnidridos cíclicos, nos quais os anéis têm 5 ou 6 membros, podem serpreparados pelo simples aquecimento de ácidos dicarboxílicos em umsolvente inerte.Preparação de Anidridos de ÁcidosPreparação de Anidridos de ÁcidosO mecanismo segue as características do mecanismo geral, como veremosno próximo slide.50
  84. 84. DQOI - UFC Prof. NunesOOOHOH........O-OOHOH......+230 oCMecanismoMecanismoOOO~ H+O-OOHO HH....+:+ H2O
  85. 85. DQOI - UFC Prof. NunesOOR....OOO..OCl....:ROHXOOH+Reações de Anidridos ÁcidosReações de Anidridos ÁcidosONRR..O..OOHHOHHNR22OO- +NH2R2+OOH + NHR2H2O/OH-OO-2Cloretode aciiaAnidridoácidoéster amidaX
  86. 86. DQOI - UFC Prof. NunesAs reações de anidridosanidridos são diretamente análogas às reações de cloretos deacila.A única diferençadiferença está na identidade do grupogrupo dede saídasaída.Reações de Anidridos ÁcidosReações de Anidridos ÁcidosCom um cloretocloreto dede acilaacila, o grupo de saída é um íon cloreto, e o subprodutoda reação é oe HCl.Com um anidridoanidrido dede ácidoácido, o grupo de saída é um íon carboxilato, e, porconseguinte, o subproduto é um ácido carboxílico. Como resultado, não énecessário utilizar piridina em reações com anidridos de ácidos, porque HCl,não é produzido.
  87. 87. DQOI - UFC Prof. NunesReações de Anidridos ÁcidosReações de Anidridos Ácidos
  88. 88. DQOI - UFC Prof. NunesO anidridoanidrido acéticoacético e frequentemente utilizado para acetilaracetilar alcoóisalcoóis ee aminasaminas:Acetilação com Anidridos AcéticoAcetilação com Anidridos AcéticoEstas reações são utilizadas na preparação comercial da Aspirina® e doTylenolTM.
  89. 89. DQOI - UFC Prof. NunesO anidrido ácido é ativado pela protonação de uma de suas carbonilas,tornando-as mais eletrofílicas e, consequentente, mais susceptíveisl aoataque dos nucleófilos.Hidrólise de Anidridos Ácidos – Catálise ÁcidaHidrólise de Anidridos Ácidos – Catálise Ácida
  90. 90. DQOI - UFC Prof. NunesPreveja os produtos formados nas seguintes reações:ExercíciosExercícios
  91. 91. DQOI - UFC Prof. NunesOs ácidosácidos carboxílicoscarboxílicos, quando tratado com uma basebase forteforte, reagem comhaletoshaletos dede alquilaalquila para produzirem ésteresésteres.Preparação de ÉsteresPreparação de ÉsteresO ácido carboxílico é primeiro desprotonado para dar um íon carboxilato, oqual, em seguida, funciona como um nucleófilo e ataca o haleto de alquilanum processo SN2.Portanto, as limitaçõeslimitações esperadas das reações SN2 são aplicadas.Especificamente, os haletoshaletos dede alquilaalquila terciáriosterciários nãonão podempodem serser utilizadosutilizados.
  92. 92. DQOI - UFC Prof. NunesOs ácidosácidos carboxílicoscarboxílicos também são convertidos em ésteres, quando tratadoscom um álcool na presença de um catalisadorcatalisador ácidoácido.Este processo chama-se a esterificaçãoesterificação dede FischerFischer.Preparação de ÉsteresPreparação de Ésteres
  93. 93. DQOI - UFC Prof. NunesO mecanismo da esterificaçãoesterificação dede FischerFischer se dá em várias etapas:Preparação de ÉsteresPreparação de Ésteres
  94. 94. DQOI - UFC Prof. NunesO mecanismo da esterificaçãoesterificação dede FischerFischer apresentado é exatamente omesmo que seria de esperado para uma substituição nucleofílica no grupoacila, o qual ocorre sob condições ácidas.A evidência para este mecanismo vem de experiências de marcaçãomarcaçãoisotópica,isotópica, nas quais o átomo de oxigênio do álcool é substituído por umPreparação de ÉsteresPreparação de Ésteresisotópica,isotópica, nas quais o átomo de oxigênio do álcool é substituído por umisótopoisótopo maismais pesadopesado dede oxigêniooxigênio (1818OO) e a localização deste isótopo écontrolada ao longo da reação.
  95. 95. DQOI - UFC Prof. NunesOs ésteresésteres podem ser convertidos em ácidos carboxílicos por tratamentotratamentocomcom hidróxidohidróxido dede sódiosódio seguidoseguido pelapela adiçãoadição dede umum ácidoácido. Este processo échamado de saponificaçãosaponificação.Hidrólise Básica de Ésteres – SaponificaçãoHidrólise Básica de Ésteres – SaponificaçãoO mecanismo se dá em três etapas:
  96. 96. DQOI - UFC Prof. NunesHidrólise Básica de Ésteres – SaponificaçãoHidrólise Básica de Ésteres – SaponificaçãoEtapa 1) ataque nucleófilo do íon hidróxido à cabonila;Etapa 2) perda de um grupo abandonador com a restauração da ligação dupla(C=O) da carbonila.Etapa 3) Desprotonação da carboxila para gerar o íon carboxilato.
  97. 97. DQOI - UFC Prof. NunesA hidrólise básica de ésteres é chamada de saponificaçãosaponificação, que significa“fazer sabão”.Mais de 2000 anos atrás, os fenícios faziam sabãosabão aquecendo gordura(ésteres de cadeia longa) animal com cinzas (ricas em K2CO3) de árvores.Hidrólise Básica de Ésteres – SaponificaçãoHidrólise Básica de Ésteres – Saponificação(sabão)(sabão)
  98. 98. DQOI - UFC Prof. NunesHidrólise Básica de Ésteres - SaponificaçãoHidrólise Básica de Ésteres - Saponificação
  99. 99. DQOI - UFC Prof. Nunes-OO -OO-OO-OO-OO-OOO-OO-O-Ações dos SabõesAções dos Sabões-OO-OO-OOO-O-OO-OO-OOO-OH2O
  100. 100. DQOI - UFC Prof. NunesSoapSoap LadyLadyHidrólise Básica de Ésteres - SaponificaçãoHidrólise Básica de Ésteres - Saponificação“During the Victorian Age (1837-1901), she was one of two mummies found ina local excavation.The combination of alkaline soil and fat turned her body into a life-size bar ofsoap - one of the most unusual ways to become a mummy”.National Geographic Channel.
  101. 101. DQOI - UFC Prof. NunesOs ésteres sofrem hidrólise em meio ácido (catálise) para produzirem ácidoscarboxilícos e álcoois.Hidrólise Ácida de ÉsteresHidrólise Ácida de ÉsteresOs ésteres sofrem hidrólise em meio ácido (catálise) para produzirem ácidoscarboxilícos e álcoois.O mecanismo desta reação se dá em várias etapas.O mecanismo desta reação se dá em várias etapas.
  102. 102. DQOI - UFC Prof. NunesHidrólise de Ésteres - MecanismoHidrólise de Ésteres - MecanismoA espécie mais importantes no mecanismo de hidrólise éo intermediário tetraédrico.Evidência em apoio da existência do intermediáriotetraédrico foi observada pelo professor Myron Bender,com base em experimentos de marcação isotópica 1924 -1988com base em experimentos de marcação isotópicarealizados na Universidade de Chicago.1924 -1988
  103. 103. DQOI - UFC Prof. NunesO composto tendo a estrutura mostrada foi aquecido com ácido sulfúricodiluído para dar um produto tendo fórmula molecular C5H12O3 comrendimento variando de 63-71%.a) Proponha uma estrutura para este produto.b) Qual outro composto é formado nesta reação?Hidrólise de Ésteres - ExercícioHidrólise de Ésteres - Exercício
  104. 104. DQOI - UFC Prof. NunesAminólise de ÉsteresAminólise de ÉsteresÉteres reagem lentamente com amônia e aminas para formar amidas.Este processo temtem poucapouca utilidadeutilidade práticaprática, porque a preparação de amidas éEste processo temtem poucapouca utilidadeutilidade práticaprática, porque a preparação de amidas éfeita mais eficientemente a partir da reação entre cloretos de acila eamoníaco (ou aminas primárias ou secundárias).
  105. 105. DQOI - UFC Prof. NunesAminas, (“amônias substituídas”) reagem similarmente com ésteres.Aminólise de ÉsteresAminólise de ÉsteresA amina dever primária ou secundária para que a reação ocorra.Aminas terciárias nãonão podem formar amidas, porque elas não têm próton nonitrogênio que possa ser deslocado para um grupo acila.
  106. 106. DQOI - UFC Prof. NunesAminólise de Ésteres - MecanismoAminólise de Ésteres - Mecanismo
  107. 107. DQOI - UFC Prof. NunesAminas, (“amônias substituídas”) reagem similarmente com ésteres.Aminólise de ÉsteresAminólise de ÉsteresA reação de amônia e aminas com ésteres segue o mesmo mecanismo geralque em outras reações de substituição nucleofílica no grupo acila.Um intermediáriointermediário tetraédricotetraédrico é formado na primeira etapa do processo que sedissocia na segunda fase.
  108. 108. DQOI - UFC Prof. NunesQuando tratados com hidretohidreto dede alumínioalumínio ee lítiolítio (LiAlH(LiAlH44 ≡≡ LAH)LAH), os ésteresésteressão reduzidos para se obter os alcoóis.Redução de ÉsteresRedução de ÉsteresO mecanismomecanismo para este processo é um tanto complexo, mas a versãosimplificada é mostrada abaixo:
  109. 109. DQOI - UFC Prof. NunesEste mecanismo é análogo ao mecanismo de redução de um cloreto de acilacom LiAlHLiAlH44.O primeiro equivalente de LiAlHLiAlH44 reduz o éster a um aldeído, e o segundoequivalente de LiAlHLiAlH44 reduz o aldeído para um álcool.Tratar um ésteréster comcom apenasapenas umum equivalenteequivalente de LiAlHLiAlH44 não é um métodoeficiente para a preparação de um aldeído, porque aldeídos são mais reativosdo que ésteres e reagirá com LiAlHLiAlH imediatamente depois de ser formado.Redução de ÉsteresRedução de Ésteresdo que ésteres e reagirá com LiAlHLiAlH44 imediatamente depois de ser formado.Se o produto desejado é um aldeído, então DIBAHDIBAH é usado como um agenteredutor, em vez de LiAlHLiAlH44. A reaçãoreação éé realizadarealizada aa baixabaixa temperaturatemperatura paraparaprevenirprevenir aa reduçãoredução dodo aldeídoaldeído.
  110. 110. DQOI - UFC Prof. NunesQuando tratado com um reagentereagente dede GrignardGrignard, os ésteresésteres são reduzidos parase obter os alcoóisalcoóis com a introdução de dois grupos alquila.Este mecanismomecanismo é análogo ao da reação entre um reagente de Grignard e umReação de Ésteres com Reagentes de GrignardReação de Ésteres com Reagentes de GrignardEste mecanismomecanismo é análogo ao da reação entre um reagente de Grignard e umcloreto de acila.
  111. 111. DQOI - UFC Prof. NunesPrediga o produto formado em cada uma das seguintes reações.ExercíciosExercícios
  112. 112. DQOI - UFC Prof. NunesPrediga o produto formado em cada uma das seguintes reações.ExercíciosExercícios
  113. 113. DQOI - UFC Prof. NunesProponha um mecanismo para a seguinte transformação.ExercíciosExercícios
  114. 114. DQOI - UFC Prof. NunesAmidasAmidas são facilmente preparadas pela acilaçãoacilação dede amôniaamônia ee aminasaminas comcloretoscloretos dede acilaacila,, anidridosanidridos ouou ésteresésteres.Preparação de Amidasde AmidasPreparação de Amidasde AmidasDois equivalentes molares de amina são requeridos na reação com cloretosde acila e anidridos ácidos: uma molécula de amina atua como um nucleófiloe a outra como uma base de Bronsted.
  115. 115. DQOI - UFC Prof. NunesÉ possível usar apenas um equivalente molar de amina em reações nas quaisalguma outra base, como o hidróxido de sódio, esteja presente na mistura dereação para reagir com o cloreto de hidrogênio ou ácido carboxílico que éformado.Este procedimento é útil nos casos em que a amina é valiosa ou estádisponível somente em pequenas quantidades.Preparação de Amidasde AmidasPreparação de Amidasde AmidasÉsteres e aminas reagem na proporção de 1:1 molar dar amidas. Nenhumproduto ácido é formado a partir do éster, e assim nenhuma base adicional énecessária.
  116. 116. DQOI - UFC Prof. NunesTodas estas reações procedem pela adição nucleofílica ao grupo carbonila,seguido da dissociação do intermediário tetraédrico.Preparação de Amidasde AmidasPreparação de Amidasde Amidas
  117. 117. DQOI - UFC Prof. NunesAmidas são, algumas vezes, preparadas diretamente a partir de ácidoscarboxílicos e aminas através de um processo em duas etapas.1) O primeiro passo é uma reação ácido-base em que o ácido e a aminacombinam para formar um sal de carboxilato de amônio.2) No aquecimento, o sal carboxilato de amônio perde água para formar umaamida.Preparação de Amidasde AmidasPreparação de Amidasde Amidas
  118. 118. DQOI - UFC Prof. NunesNa prática, ambas as etapas podem ser combinadas em uma simplesoperação, simplesmente aquecendo um ácido carboxílico juntamente comuma amina.Preparação de Amidasde AmidasPreparação de Amidasde AmidasEstes métodos térmicos para preparar amidas são limitados em suageneralidade.Na maioria das vezes, amidas são preparadas em laboratório a partir decloretos de acila, anidridos ácidos, ou ésteres; e estes são os métodos quedevem ser aplicados para resolver problemas de síntese.
  119. 119. DQOI - UFC Prof. NunesLactamasLactamas são amidasamidas cíclicascíclicas análogas às lactonaslactonas, que são ésteresésteres cíclicoscíclicos.A maioria das lactamalactamas são conhecidas por seus nomes comuns, como osexemplos apresentados abaixo.Preparação de LactamasPreparação de Lactamas
  120. 120. DQOI - UFC Prof. NunesAssim como as amidasamidas são mais estáveis que os ésteres, as lactamaslactamas sãomais estáveis que as lactonas.Assim, embora as b-lactonas são dificilmente acessíveis, as b-lactamas estãoentre os melhores produtos da insdústria farmacêutica.As penicilinas e as cefalosporinas, as quais são tão úteis no tratamento dePreparação de LactamasPreparação de LactamasAs penicilinas e as cefalosporinas, as quais são tão úteis no tratamento deinfecções bacterianas, as b-lactamas são comumente referidas comoantibióticos b-lactâmicos.
  121. 121. DQOI - UFC Prof. NunesEscreva equações mostrando a preparação de seguintes amidas a partir dosderivados de ácido carboxílicos indicados.ExercíciosExercícios
  122. 122. DQOI - UFC Prof. NunesAs amidasamidas podem ser hidrolisadashidrolisadas ​​para dar os ácidosácidos carboxílicoscarboxílicos napresença de um ácidoácido aquosoaquoso, mas o processo é lento e requer aquecimentopara ocorrer a uma velocidade apreciável.Hidrólise Ácida de AmidasHidrólise Ácida de Amidas
  123. 123. DQOI - UFC Prof. NunesO mecanismomecanismo para esta transformação é análoga ao da hidrólise de ésterescatalisada por ácido.Hidrólise Ácida de AmidasHidrólise Ácida de Amidas
  124. 124. DQOI - UFC Prof. NunesAs amidasamidas também são hidrolisadashidrolisadas ​​quando aquecidas em uma soluçãosoluçãoaquosaaquosa básicabásica, embora o processo seja muito lento.Hidrólise Básica de AmidasHidrólise Básica de AmidasO mecanismomecanismo é análogo ao da saponificação de ésteres.
  125. 125. DQOI - UFC Prof. NunesQuando tratadas com o excesso de LiAlH4 ≡ LAH, amidasamidas sãoconvertidasconvertidas emem aminasaminas. Nesta reação a carbonila é removida.Redução de AmidasRedução de Amidas
  126. 126. DQOI - UFC Prof. NunesCompostos que possuem dois grupos acila ligados a um único nitrogêniosão conhecidos como imidas.As imidas mais comuns são as cíclicas:ImidasImidasImidas cíclicas podem ser preparadas pelo aquecimento de sais de amôniocom ácidos dicarboxílicos.
  127. 127. DQOI - UFC Prof. NunesA ftalimida foi preparada em 95% de rendimento com o aquecimento docomposto formado na reação de anidrido ftálico com excesso de amônia.Este composto como o C8H10N2O3 fórmula molecular. Qual é a sua estrutura?Imidas - ExercícioImidas - Exercício
  128. 128. DQOI - UFC Prof. NunesA única reação de substituição nucleofílica no grupo acila que amidas sofremé a hidrólise.Amidas são bastante estáveis ​​em água, mas a ligação amida é clivada sobresob aquecimento na presença de ácidos e bases fortes.Esta clivagem produz uma amina e um ácido carboxílico.Hidrólise de AmidasHidrólise de AmidasEsta clivagem produz uma amina e um ácido carboxílico.
  129. 129. DQOI - UFC Prof. NunesEm meio ácido, Em ácido, no entanto, a amina é protonada, gerando um íonamônio.Hidrólise de AmidasHidrólise de AmidasEm meio básico, o ácido carboxílico é desprotonado, dando um íoncarboxilato.
  130. 130. DQOI - UFC Prof. NunesAs reações ácido-base que ocorrem após a ligação amida estar quebrada faza hidrólise total irreversível em ambos os casos.A amina é protonada em meio ácido e o ácido carboxílico é desprotonado embase.Hidrólise de AmidasHidrólise de Amidas
  131. 131. DQOI - UFC Prof. NunesO amida é ativada para ataque nucleofílico pela protonação do oxigênio dacarbonila.O cátion produzido nesta etapa é estabilizado por ressonância que envolve opar de elétrons livres do nitrogênio solitário, e é mais estável do que ointermediário no qual o nitrogênio da amida está protonado.Hidrólise de Amidas - MecanismoHidrólise de Amidas - Mecanismo
  132. 132. DQOI - UFC Prof. NunesHidrólise de Amidas - MecanismoHidrólise de Amidas - Mecanismo
  133. 133. DQOI - UFC Prof. NunesHidrólise de Amidas - MecanismoHidrólise de Amidas - Mecanismo
  134. 134. DQOI - UFC Prof. NunesHidrólise de Amidas - MecanismoHidrólise de Amidas - Mecanismo
  135. 135. DQOI - UFC Prof. NunesAmidas – Rearranjo de HoffmanAmidas – Rearranjo de HoffmanAmidas, sob tratamento com bromo em solução básica,leva à formação de aminas.Esta reação foi descoberta no século XIX Químico alemãoAugust W. Hofmann e é chamado o Rearranjo deHofmann.O grupo R ligado à função carboxamida pode ser um um grupo alquila ouarila.
  136. 136. DQOI - UFC Prof. NunesAmidas – Rearranjo de HoffmanAmidas – Rearranjo de HoffmanA relação do produto (amina) com o reagente (amida) é bastante notável.Na reação global, é como se o grupo carbonila tivesse sido arrancado daamida, deixando para trás uma amina primária e, portanto, tendo um átomode carbono a menos do que o amida.
  137. 137. DQOI - UFC Prof. NunesAmidas – Rearranjo de Hoffman - MecanismoAmidas – Rearranjo de Hoffman - Mecanismo1. Formação de uma N-bromoamida intermediária (etapas 1 e 2)
  138. 138. DQOI - UFC Prof. NunesAmidas – Rearranjo de Hoffman - MecanismoAmidas – Rearranjo de Hoffman - Mecanismo2. Rearranjo da N-bromoamida para isocianato (etapas 3 e 4)
  139. 139. DQOI - UFC Prof. NunesAmidas – Rearranjo de Hoffman - MecanismoAmidas – Rearranjo de Hoffman - Mecanismo3. Hidrólise do isocianato (etapas 5 e 6)
  140. 140. DQOI - UFC Prof. NunesPreparação e Hidrólise de NitrilasPreparação e Hidrólise de NitrilasQuando tratada com aquoso ácido, nitrilasnitrilas podem ser convertidas em umácido carboxílico. Este processo é chamado de hidrólisehidrólise..Esta reação nos fornece um processo de duas etapas para conversãoconversão dede umumhalogenetohalogeneto dede alquilaalquila emem umum ácidoácido carboxílicocarboxílico.halogenetohalogeneto dede alquilaalquila emem umum ácidoácido carboxílicocarboxílico.O primeiro passo é uma reação SN2, onde o íon cianeto atua comonucleófilo. A nitrilanitrila resultante é, em seguida, hidrolisada para se obter umácidoácido carboxílicocarboxílico..Uma vez que o primeiro passo é um processoprocesso SNSN22, a reação nãonão podepodeocorrerocorrer atravésatravés halogenetoshalogenetos dede alquiloalquilo terciáriosterciários..
  141. 141. DQOI - UFC Prof. NunesPreparação de Nitrilas a partir de AmidasPreparação de Nitrilas a partir de AmidasAs nitrilasnitrilas também podem ser preparadas através da desidrataçãodesidratação dede umaumaamidaamida.Muitos reagentes pode ser usada para realizar a transformação, dentre eles ocloreto de tionila (SOCI2).Esta reação é útil para a preparação de nitrilasnitrilas terciáriasterciárias, as quais nãopodem ser preparadas através de um processo SN2.
  142. 142. DQOI - UFC Prof. NunesPreparação de Nitrilas a partir de AmidasPreparação de Nitrilas a partir de AmidasO mecanismomecanismo da reação se dá através de quatro etapas:
  143. 143. DQOI - UFC Prof. NunesHidrólise Ácida de NitrilasHidrólise Ácida de NitrilasEm condições ácidasácidas, nitrilasnitrilas são hidrolisadashidrolisadas ​​para se obter amidasamidas, asquais são, então, hidrolisadas ​​para produzir os ácidos carboxílicos.
  144. 144. DQOI - UFC Prof. NunesHidrólise Básica de NitrilasHidrólise Básica de NitrilasAlternativamente, as nitrilasnitrilas podem também ser hidrolisadaos ​​na presençade soluções aquosas básicas.Mais uma vez, a nitrilanitrila é convertida em primeiro lugar para uma amidaamida que é,então, convertida em um ácido carboxílico.
  145. 145. DQOI - UFC Prof. NunesReview das ReaçõesÁcidos Carboxílicos e DerivadosReview das ReaçõesÁcidos Carboxílicos e Derivados
  146. 146. DQOI - UFC Prof. NunesExercíciosExercíciosIdentifique os reagentes que promovem as seguintes reações:
  147. 147. DQOI - UFC Prof. NunesExercíciosExercíciosProponha um eficiente síntese para cada um dos seguintes compostos:
  148. 148. DQOI - UFC Prof. NunesExercíciosExercíciosUsando as reações deste capítulo e do capítulo anterior (cetonas e aldeídos),proponha uma síntese eficiente para a seguinte transformação:
  149. 149. DQOI - UFC Prof. NunesExercíciosExercíciosDetermine as estruturas de AA e de FF.
  150. 150. DQOI - UFC Prof. NunesExercíciosExercíciosPartindo do benzeno com quaisquer outros reagentes à sua escolha, elaboreuma síntese do acetaminofeno (TylenolTM)
  151. 151. DQOI - UFC Prof. NunesExercíciosExercíciosDesenhe um mecanismo plausível para a seguinte transformação:
  152. 152. DQOI - UFC Prof. NunesExercíciosExercíciosProponha eficientes sínteses para cada uma das seguintes transformações:
  153. 153. DQOI - UFC Prof. NunesExercíciosExercíciosProponha eficientes sínteses para cada uma das seguintes transformações:

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