Reação de substituição

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Reação de substituição
As reações de substituição são aquelas nas quais um átomo (ou grupo de átomos) da molécula orgânica é substituído por outro átomo (ou grupo de átomos).
As reações são divididas em Halogenação, Nitração e Sulfonação.
Halogenação de alcanos
Ocorre com as substâncias simples dos halogênios: F2, Cl2, Br2 e I2. No entanto, as mais comuns são a cloração (Cl2) e a bromação (Br2).
Cloração do metano
CH4 + Cl-Cl CH3Cl + H-Cl
O carbono menos hidrogenado é facilmente substituído, assim, Hidrogênios ligados a carbonos terciários saem com maior facilidade, seguidos dos ligados aos carbonos secundários e, por fim, os primários.
A porcentagem desses produtos é influenciada em grande parte pela ordem de facilidade com que o hidrogênio “sai” do hidrocarboneto.
Ordem de facilidade de saída do hidrogênio em reações de substituição em alcano
Nitração
Ocorre a substituição do hidrogênio por um grupo nitro NO2, em presença do ácido nítrico (HNO3, concentrado), sob condições de temperatura elevada. 
Nitração do metano
 Em toda reação de nitração são formados nitroalcanos e água
Sulfonação
Hidrocarboneto reage com o ácido sulfúrico concentrado (H2SO4) na presença de SO3 em aquecimento (∆).
 
Haletos orgânicos
Reatividade da estrutura está associada ao número de carbonos ligado ao carbono do halogênio.
Quanto menor o número de carbono ligado ao C-Cl mais facilmente o nucleófilo ataca. 
Quanto maior o número de carbono ligado ao C-Cl maior a dificuldade do ataque do nucleófilo.
Esse efeito de impedimento é denominado efeito estérico, ou impedimento estérico.
Ordem de reatividade dos haletos de alquila
Haleto de metila > haleto de alquila (primário) > haleto de alquila (secundário) > haleto de alquila (terciário)
Ciclanos
Cicloalcanos com 3 ou 4 carbonos, não sofrem reação de substituição, mas sim de adição, a teoria das tensões dos anéis de Bayer explica por que esses cicloalcanos são mais reativos e instáveis que os demais.
Assim, a reação de adição também ocorre em cicloalcanos de 3 ou 4 carbonos.
 
109° é o ângulo mais estável porque corresponde à maior distância possível entre os átomos, em uma geometria tetraédrica.
Quanto menor for o ângulo formado entre os carbonos, maior será a tensão. Isso favorece o rompimento da cadeia, e, consequentemente, uma reação de adição ocorre. 
 
Eletrófilo: deficiente em elétrons, carga positiva (+). 
Ex: CH3+, H+, Br+, 
Eletrófilo x ácido de Lewis recebe par de elétrons
Nucleófilos: rico em elétrons, carga neutra ou negativa (-). 
Ex: I–, Cl-, Br-, OH–, CN–, NH3 e água.
Nucleófilo x base de Lewis doa par de elétrons
 
 
C
H
H
H
Cl
C
C
H
H
Cl
H
H
H
C
C
H
C
Cl
H
H
H
H
H
H
C
C
C
C
Cl
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