Química Orgânica - Álcool

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Química Orgânica 
Compostos Orgânicos Oxigenados 
- A presença de um ou mais átomos de oxigênio faz com que os 
compostos se diferencie bastante dos hidrocarbonetos simples. 
Os compostos orgânicos podem ser reunidos em “famílias” de 
compostos relacionados baseadas em sua estrutura química. 
Os membros de cada família têm em comum um certo arranjo de 
átomos chamado “grupo funcional” 
Onde a maioria das reações 
químicas acontecem. 
O átomo ou grupo de átomos de um grupo funcional sofre as mesmas reações 
químicas independentemente da natureza do resto da molécula. 
Ex: Alcanos  Família cujo grupo funcional de identificação é a ligação 
carbono-carbono. 
Alquinos  Grupo funcional, ligação tripla carbono-carbono. 
Hidrocarbonetos halogenados  Átomo de halogênio. 
Localização no início, meio ou fim da molécula 
O grupo funcional determina suas propriedades 
- Quanto maior o tamanho do resto da molécula (“esqueleto 
carbônico”), menor a influência do grupo funcional. 
Grupos funcionais mais comuns contendo oxigênio 
 
Nome da família Fórmula geral Grupo funcional 
Álcool ROH OH 
Éter ROR' O 
Aldeído 
O 
RCH 
O 
CH 
Cetona 
O 
RCR' 
O 
C 
Ácido carboxílico 
O 
RCOH 
O 
COH 
Éster 
O 
RCOR' 
O 
CO 
O radical R (alquila) num aldeído, ácido e éster pode ser um átomo de 
hidrogênio. 
→ Em geral alguns grupos funcionais como álcool, aldeído e ácido, 
aceitam apenas um radical alquila. 
Éter, cetona, éster  Formam ligações com dois radicais alquila. 
Os dois radicais alquila não precisam ser iguais. 
(R, R’) podem ser iguais ou diferentes. 
Os átomos de oxigênio podem existir num hidrocarboneto sob várias 
maneiras. 
Assim, podem ser formados um grande número de isômeros. 
Ex: C2H6O 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
.. . . 
.. .
.......
 
Álcool 
 
Álcoois são moléculas que contêm o grupo hidroxila (-OH), ligado a um 
radical alquila. 
 
- .O...H 
Íon hidróxido 
 
 
Ânion poliatômico 
(octeto completo) 
 
Ex: 
+ 
.
- 
.
 
Grupo hidroxila  íon hidróxido 
.. 
O.. H 
Grupo hidroxila 
 
 
 
H 
H.C...O.. H 
Na O.. H H 
Base tipo hidróxido Álcool 
 
Ligações iônicas 
(se dissociam na água) Ligação covalente (não ioniza na água) 
Ligação polar (oxigênio mais eletronegativo) 
 
Os álcoois formam ligações hidrogênio e são 
geralmente solúveis em água. 
 
Incompleto 
(7 elétrons no nível externo) 
Álcoois mais simples 
 
CH3OH Metanol (Álcool metílico) 
CH3CH2OH Etanol (Álcool etílico) 
CH3CH2CH2OH Propanol (Álcool propílico)a 
CH3CH2CH2CH2OH Butanol (Álcool butílico)a 
CH3CH2CH2CH2CH2OH Pentanol (Álcool pentílico)a 
 
Nome trivial entre parênteses 
Nome IUPAC 
Sufixo: Identifica o 
grupo “ol” 
 
Adicionado a uma 
raiz que indica o n° 
de átomos de C. 
a – Um dos vários isômeros possíveis Raízes – Derivadas do alcano 
correspondente sem “O” final. 
Ex: Metan- ; Etan- ; Propan- ; Hexan- 
 
 
- Além dos álcoois de cadeia “linear” com um grupo hidroxila no 
último átomo de carbono, outros arranjos existem (OH intermediário). 
 
 
Álcoois Primários, Secundários e Terciários 
 
Tipo de átomo de 
carbono 
Modelo de ligação Exemplo 
 
Primário (1°) 
H 
 C C 
 
H 
 
CH3CH2CH2C H2OH 
1-Butanol 
(Álcool n-butílico) 
 
Secundário (2°) 
 
 
C 
 
C C 
H 
 
CH3C HCH2CH3 
OH 
2-Butanol 
(Álcool sec-butílico) 
 
Terciário (3°) 
 
 
C 
 
C C 
C 
 
CH3 
H3C C CH3 
OH 
2-metil-2-propanol 
(Álcool tert-butílico) 
Exemplos de álcoois 
 
Os álcoois estão largamente distribuídos na natureza. 
Ligados quimicamente a outras moléculas (na forma de ésteres, 
acetais ou outros derivados) 
 
Álcool metílico ou metanol  (Álcool de madeira) Venenoso 
Ingestão em pequenas quantidades pode causar cegueira, paralisia e 
morte. (Vapores também são nocivos) 
 
 
Álcool etílico  Ocorre no estado livre 
Fermentação de grãos, frutos, legumes 
(Processo no qual os açúcares são convertidos em álcool 
etílico e dióxido de carbono – Ajuda de enzimas) 
 
C
6
H
12
O
6 
Enzimas 
2 CH3CH2OH + 2 CO2 Fermentação 
Glicose Etanol Dióxido de 
carbono 
 
O etanol é o único álcool relativamente “seguro” para se beber, 
embora seja também considerado tóxico. 
 
Todos os “whiskeys”, vinhos e cervejas contêm etanol. 
 
Sua concentração é dada pelo “teor alcoólico” 
 
Ex: Álcool etílico a 100% (álcool absoluto).  Atribuído um teor 
alcoólico igual a 200. 
 
Uma garrafa que indica um teor alcoólico igual a 80, tem 40% de álcool em água. 
 
Etanol  Bom solvente, usado para fazer preparações conhecidas 
como “tinturas”. 
(Carregado com os princípios ativos de uma 
substância vegetal) 
 
Misturado à água  Solução a 50-70%, desinfetante ou antisséptico. 
Para uso “externo”  O etanol é usualmente “desnaturado” (adição 
de metanol ou outras substâncias venenosas 
difíceis de serem removidas). 
Os governos forçam aqueles que querem ingerir álcool a adquirir o 
produto não-desnaturadoo com alto imposto incidente. 
 
Álcool isopropílico (2-propanol)  “álcool para fricção” em banhos de 
esponja. 
 
Age como adstringente, fazendo com que o tecido se contraia, endurecendo 
a pele e limitando as secreções. 
 
Sua evaporação causa o abaixamento da temperatura da pele. A 70% 
é usado como antisséptico. Para uso “interno” – Tóxico. 
 
 
Propriedades dos álcoois 
 
Metanol 
Etanol 
Propanol 
- Solúveis em água em todas as proporções. 
- Propriedades físicas e químicas assemelham-se às da água. 
- Grupo OH – Determina as propriedades físicas e químicas dos 
álcoois inferiores. 
 
Álcoois de PM mais elevado  Apenas parcialmente solúveis em água, ou 
mesmo insolúveis (longa cadeia de HC) 
Propriedades físicas assemelham-se aos alcanos 
Grupos OH → Determinam a reatividade química 
- Os pontos de ebulição da água e dos álcoois são anormalmente elevados 
em relação aos PE de hidrocarbonetos, éteres e outros compostos de PM 
semelhante. 
Ex: 
 Composto PM PE (°C) Com a formação de ligações de 
hidrogênio, é necessária uma 
energia adicional para romper 
esses agregados e permitir que 
as moléculas individuais passem 
para a fase vapor. 
Fenômeno de compostos contendo 
ligações NH, OH e SH. 
CH4 16 -161 
H2O 18 100 
CH3CH3 30 -89 
CH3OH 32 65 
CH3-O-CH3 46 -25 
CH3CH2OH 46 78 
 
 
CH CH2 
 CH CH2 
 
+ 
Preparação dos álcoois 
- Os álcoois são preparados por hidrólise de derivados halogenados 
de alcanos. 
RX + H2O ROH + HX 
 
A reação se processará segundo um dos seguintes mecanismos 
possíveis. 
 
(dependerá da estabilidade do carbocátion intermediário, derivado do 
haleto de alquila) 
 
a) Se o carbocátion for relativamente estável (2 etapas) (SN1) 
 
Etapa 1 (Lenta) 
CH3 
 
CH3 
 
CH3 C 
CH3 
Br CH3 C 
 
CH3 
+ Br
- 
Etapa 2 (Rápida) 
 
CH3 
CH3 C 
CH3 
 
+ 2 H2O CH3 
CH3 
C OH + 
CH3 
 
+ 
H3O 
De maneira semelhante: 
 
 
 
CH2 CH CH2 Br 
 
H2O 
-Br- 
 
CH2 
 
- H 
CH2 
 
CH CH2 OH 
 
+ 
CH 
 
Estabilização por ressonância 
 
 
b) Segundo tipo de hidrólise  Ocorre com haletos de alquila que tem 
carbonos com alta energia. (Brometos de 
alquila primários) (SN2) 
Pequena tendência a se ionizar em água pura. 
.. 
H .. 
 
H.O.. - C Cl 
H 
H.O. CH3 + Cl 
H 
 
Reações de hidrólise  Reações de substituição nucleofílica 
 
 
Reações dos álcoois: Podem ser classificados em 2 grupos gerais 
 
1) Reações que acontecem com a quebra da ligação O-H 
 
C O H 
 
 
2) Reações que acontecem com a quebra da ligação C-O 
 
C O H 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1) Reações envolvendo quebra da ligação O-H. 
Muitas das reações dos álcoois são semelhantes às da água. 
Ex: Os álcoois reagem com metais alcalinos para formar sais 
 
2 ROH + 2 Na 2 RO
- 
Na+ + H2 
ácido fraco alcóxido 
(base conjugada) 
mais forte que o íon 
hidróxido 
As reações que acontecem são reações de oxi-redução; os metais 
altamente eletropositivos deslocam o hidrogênio dosálcoois. 
 
 
 
OH 
.. 
Formação de ésteres 
Os álcoois reagem com ácidos carboxílicos formando ésteres, 
através de uma reação de condensação conhecida como esterificação. 
Ex: 
 
CH C 
 
O + 
+ CH CH OH 
H
 
 
 
O 
CH C 
 
 
+ H O 
3 3 2 3 2 
OCH2CH3 
ac. acético etanol acetato de etila 
 
 
 O 
+ CH3OH 
metanol 
+ O 
C + 
OCH3 
 
H2O 
 
Mecanismo 
benzoato de metila 
(Reação catalisada por ácidos fortes. Na ausência, acontecem lentamente) 
.. H 
O 
R C 
+ .. 
O H OH 
 
 R C 
.. R C 
OH R'OH 
 
 
R' R 
 
 
O 
C 
OR' 
 
 
+ H2O 
 
Oxidação dos álcoois 
Os álcoois primários podem ser oxidados a aldeídos e ácidos carboxílicos 
 
 
R CH2OH 
O 
(o) 
R C 
H 
O 
(o) 
R C 
OH 
A oxidação de um álcool implica na perda de 1 ou mais hidrogênios 
(hidrogênios ) do carbono que está ligado ao –OH. 
 
H 
 
R C OH 
H 
álcool 1ario 
(2 H alfa) 
A oxidação de aldeídos a ácidos carboxílicos se dá com 
agentes mais brandos do que os requeridos para oxidar 
álcoois primários a aldeídos, por isso torna-se difícil 
interromper a oxidação no estágio aldeído. 
P/obter aldeído: 
Remover aldeído assim que se forma 
 
OH 
 
 
+ 
 
H 
+ 
- Os álcoois secundários podem perder o único hidrogênio  que 
possuem e formar cetonas. Em geral, a reação para no estágio de 
cetona, porque a oxidação posterior requer a quebra de uma ligação 
carbono-carbono. 
R' 
R C OH 
 
O 
 (o) 
R C
 
R' 
 
 
Álcool 2ario 
- Um álcool 3ario não contém hidrogênios , somente pode ser oxidado 
sob condições drásticas. A oxidação de um álcool 3ario requer a quebra 
de uma ligação C-C e as oxidações, quando ocorrem, são de pouca 
utilidade sintética. 
R' 
R C OH 
R" 
 
 (o) 
Difícil de oxidar 
Ex: Oxidação do isopropanol (álcool 2ario a cetona) 
 
O agente oxidante mais comumente empregado é o ácido crômico (H2CrO4). 
Normalmente é preparado “in situ” pela adição do óxido crômico (CrO3) ou 
dicromato de sódio (Na2Cr2O7) ao ácido sulfúrico. 
 
Mecanismo sugerido: 
Etapa 1 – O álcool reage com o ácido crômico para produzir um éster (cromato). 
Nesta etapa não acontece nenhuma mudança nos estados de oxidação. 
 
CH3 
 
CH 
CH3 
.. 
O.. 
O 
.. 
H + H O.. Cr O H 
O 
 
Rápida 
CH3 
 
CH 
CH3 
O 
O Cr 
O 
 
O H + 
 
 
H2O 
Isopropanol Cromato de isopropila 
(éster) 
 
 
Cr +6 
 
 
Cr +6 
.. 
 
 
 
.. 
 
Cr +6 
- 
→ A etapa 2 é mais lenta. O éster cromato perde um próton e um íon 
HCrO-3 para dar a cetona. 
 
Pode ocorrer de 2 maneiras: 
 
Etapa 2a 
 
 
 
CH3 H 
C O 
CH3 O Cr 
O 
 
 
 
H 
 
 
Lenta 
 
 
O H 
 
 
 
 
CH3 
 
C 
CH3 
 
 
 
 
O + HCrO3 + 
 
O cromato pode transferir um próton para a água. 
 
 
 
Etapa 2b 
 
CH3 
 
 
CH3 
 
 
 
 
 
 
 
O Cr 
O 
 
 
 
 
Lenta 
 
 
O H 
 
 
CH3 
 
C 
CH3 
 
 
O + H2CrO3 
 
 
O próton pode ser transferido em um 
mecanismo cíclico. 
 
 
🞵 Em qualquer um dos mecanismos, o estado de oxidação do álcool 
cresce passando ao de cetona, e o estado de oxidação do Cr muda 
de +6 para +4. 
 
🞵 O ácido crômico usualmente promove a oxidação dos álcoois primários 
a ácidos carboxílicos. 
H 
.. 
O 
H3O 
+ 
 
Cr +4 
Oxidação biológica do etanol 
 
Os álcoois podem ser oxidados nos organismos vivos. Um 
exemplo prático é a oxidação do etanol em acetaldeído. 
 
 
CH3 
 
CH2 
 
 Oxidação 
OH 
Redução 
O 
CH3 C 
H 
 
Reação catalisada por uma enzima, a desidrogenase do álcool. 
 
O agente oxidante é um dos mais comuns em sistemas biológicos, o 
NAD (dinucleotídeo de nicotinamida adenina) 
 
Coenzima, molécula orgânica que colabora com uma enzima na 
realização de uma determinada transformação química. 
 
 
 Neste caso, a enzima possibilita o encontro do etanol e a coenzima, 
sendo a coenzima a que efetivamente realiza a oxidação. 
 
- Na oxidação, o NAD arranca do substrato 1 hidrogênio e 1 par de 
elétrons (um íon hidreto). 
 
 
Representação do NAD: 
NAD+ (Forma oxidada) 
NADH (Forma reduzida) 
 
 
CH3 
 
CH2OH 
Desidrogenase 
+ NAD 
+ do álcool 
CH
 
 
3CHO 
 
+ NADH + H 
(NAD oxidado) (NAD reduzido) 
 
O etanol perde um dos seus hidrogênios  com um par de elétrons, e 
seguidamente (provavelmente simultâneo), perde o próton ligado ao 
oxigênio, dando aldeído. 
+ 
 
3 2 + 
Mecanismo 
 
.. 
O
 
CH3 C O.. H 
 
 
NAD
+
 
CH3 C + NADH + H
+ 
H 
 
As enzimas aceleram a reação tanto num sentido quanto no outro. A 
desidrogenase do álcool catalisa também a redução do acetaldeído pelo 
NADH. 
 
CH3CHO + NADH H
+ 
 CH CH OH + NAD 
+
 
(NAD reduzido) 
(NAD oxidado) 
 
O acetaldeído vai buscar um íon hidreto e um próton do solvente. 
 
Mecanismo 
 
O 
CH3 C 
 
 
H 
H
+ 
CH3 C 
 
 
O H + 
 
NAD
+
 
H 
H
 
NAD H 
 
* No organismo, após ingestão de bebida alcoólica, o álcool é rapidamente 
absorvido, particularmente em estômago vazio, neste caso, a absorção é 
praticamente completa em 1 hora. 
O etanol é degradado no fígado pela enzima desidrogenase alcoólica. 
A reação de conversão de etanol a acetaldeído é a etapa lenta da degradação do 
álcool. 
- O acetaldeído é convertido em acetato e depois canalizado para um 
processo liberador de energia que produz 7 Kcal por grama de álcool. O 
nível alcoólico sangüíneo volta a zero após cerca de 6 horas. 
 
* Drogas usadas para tratamento de alcoólatras, como o disulfiran (antabase), 
impedem a oxidação do acetaldeído. Elas causam tontura, dor de cabeça, 
náusea, vômito e dificuldade respiratória se álcool for ingerido. 
H 
2) Reações envolvendo quebra da ligação C-O. 
- Várias reações dos álcoois ocorrem com a quebra da ligação 
carbono-oxigênio. 
Ex: - Substituição nucleofílica 
- Eliminação 
🞵 Este tipo de reações exige a presença de ácido para converter o álcool 
ao verdadeiro substrato, o álcool protonado. 
- Tanto nas reações de substituição nucleofílica, quanto nas de 
eliminação, seguindo um mecanismo bimolecular (SN2) ou 
unimolecular (SN1), o substrato tem que perder um grupo 
nucleofílico. 
➔ O álcool protonado perde facilmente a molécula de água fracamente básica. 
O álcool não-protonado teria que perder o íon hidróxido, fortemente básico, 
processo difícil que raramente acontece. 
 
Desidratação (Eliminação) 
- Quando os álcoois são aquecidos com ácidos fortes, sofrem 
eliminação de água (desidratação) e formam alquenos. Os ácidos 
mais comumente usados (doadores de prótons) são o ácido sulfúrico 
e o ácido fosfórico. 
- Os álcoois nos quais o grupo hidroxila está ligado a um carbono 
primário (álcoois 1arios) são os mais difíceis de desidratar. A 
desidratação do etanol, por exemplo, requer ácido sulfúrico 
concentrado e uma temperatura de 180°C. 
H 
CH3 C O H 
 
H2SO4 conc 
180°C 
 
H H 
C C + H2O 
H H 
H 
Eteno 
 
- A desidratação do álcool n-propílico requer também H2SO4 
concentrado e T igualmente alta (170°C). 
 
CH3CH2CH2OH 
H2SO4 conc 
170°C 
CH3CH CH2 + H2O 
Propeno 
(80%) 
- Os álcoois 2arios geralmente se desidratam sob condições mais 
brandas. O ciclo hexanol, por exemplo, se desidrata em ácido 
fosfórico a 85% a 165-170°C. 
OH 
H3PO4 (85%) 
 
165-170°C 
+ H2O 
Ciclo hexanol 
Ciclo hexeno
 
 
- Os álcoois 3arios são, geralmente, tão facilmente desidratados que 
podem ser usadas condições muito mais brandas. O álcool t-butílico, 
por exemplo, se desidrata em H2SO4 aquoso a 20%, a uma 
temperatura de 85°C. 
CH3 CH3 
CH3 C OH 
CH3 
H2SO4 (20%) 
85°C 
CH3 C 
 
CH2 
+ H2O 
Álcool t-butílico 
 
* A facilidade relativa com que os álcoois se desidratam, apresenta a seguinte 
ordem: 
R" 
R C OH 
R" 
R C OH 
H 
R C OH 
 
R' H H 
3ario 2ario 1
ario
 
 
 
 
 
 
 
- Alguns álcoois se desidratam para dar mais de um produto. 
 
Ex: 1-butanol 
-H2O 
Trans-2-Buteno, Cis-2-Buteno e 1-Buteno 
 
 
CH CH CH CH OH
 H
2
SO
4 
conc 
 
CH3 H 
C C 
CH3 
+ C 
CH3 
C 
 
H 
 + CH CH CH C 
 
3 2 2 2 
170°C 
H
 
3 2 
CH3 H HH 
Trans-2-Buteno Cis-2-Buteno 1-Buteno 
(Produto principal) (Produto secundário) 
(Produto secundário)
 
+ 
+ 
Álcool protonado 
 
 
CH3 
+ 
+ 
- Alguns álcoois 1arios e 2arios sofrem rearranjos de seus esqueletos 
quando são submetidos a desidratação. 
Ex: Desidratação do 3,3-Dimetil-2-Butanol 
 
CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 
CH3 C CH CH3 
 H3PO4 (85%) 
80°C 
CH3 C C CH3 + CH2 C CH CH3 
CH3 OH 2,3-Dimetil-Buteno 2,3-Dimetil-1-Buteno 
(80%) (20%) 
Mecanismo 
Etapa 1 – Protonação do álcool 
 
 
CH3 
CH3 
C 
CH3 
H 
CH CH3 + O H 
.O.H H 
 
 
CH3 
CH3 
C 
CH3 
 
CH CH3 
.O.H2 
 
 
Etapa 2 – O álcool protonado perde água e forma-se um carbocátion 
secundário. 
 
 
CH3 
CH3 
C 
CH3 
 
CH CH3 
.O.H2 
 
 
CH3 
CH3 
C 
CH3 
 
CH CH3 
 
+ H2O 
 
* Neste ponto ocorre rearranjo: Um carbocátion 2ario (- estável) se 
rearranja para um carbocátion 3ario 
(+ estável). 
 
 
CH3 
CH3 
C 
 
CH CH3 
 
 
CH3 
CH3 
C 
 
CH CH3 
CH3 
 
+ H2O 
2ario (- estável) 
3ario (+ estável) 
CH2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
Etapa 3 – Perda de próton do novo carbocátion e formação de 
alqueno. Pode acontecer de 2 modos: 
 
 
 
 
 
1 CH3 H 
1 CH C CH CH3 
Alqueno menos estável 
2 
H C C CH3 
CH3 
 
 
CH3 
CH3 
 
C 
CH3 
CH3 
 
C CH3 
CH3 
(Produto secundário) 
 
 
 
 
Alqueno mais estável 
(Produto principal) 
 
 
 
Reação com haletos de hidrogênio (Substituição) 
 
Os álcoois reagem com os haletos de hidrogênio (HI, HBr, HCl), para 
formar os haletos de alquila. 
 
Esta reação também envolve a quebra da ligação carbono-oxigênio do 
álcool. 
 
 
R OH + HX RX + H2O 
 
 
A ordem de reatividade dos haletos de hidrogênio é HI > HBr > HCl 
(O HF geralmente não é reativo). 
 
- A ordem de reatividade dos álcoois é: Benzílico > 3ario > 2ario > 1ario 
A reação é catalisada por ácido, ela só se processa a uma 
velocidade apreciável, quando um ácido forte está presente. 
 
 
- Os álcoois 2arios, 3arios, alílicos e benzílicos parecem proceder por 
um mecanismo que envolve a formação de carbocátions. 
+ 
O + + 
Mecanismo 
 
Etapa 1 – Protonação. 
 
 
 CH3 
.. 
H 
 
 
 CH3 
CH C OH + +O H 
 
 
Rápida CH C OH + H O 
3 .. 
CH3 H 
3 2 2 
CH3 
 
 
Etapa 2 – Dissociação do álcool protonado para formar carbocátion e 
água. 
 
CH3 H
 
CH C 
 
 
 Lenta 
CH 
CH3 
C + H O 
3 
H 
CH3 
3 2 
CH3 
 
 
- Nesta etapa, o carbocátion reage com o nucleófilo (íon haleto). 
 
 
 
 
 
* Muito freqüentemente, nas conversões de álcoois aos haletos de 
alquila, verifica-se que a reação é acompanhada pela formação de 
um pouco de alqueno (i.e. por eliminação). 
 
Alguns carbocátions se estabilizam pela perda de prótons.