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Reações de adição 79Editora Bernoulli Q U ÍM IC A Na primeira etapa do mecanismo, há formação de um cátion com carga positiva no carbono (carbocátion). A formação do produto principal será tanto mais favorecida quanto maior for a estabilidade relativa desse carbocátion. Esta, por sua vez, será tanto maior quanto maior for a sua capacidade de acomodar a carga positiva. Assim, grupos que doam densidade eletrônica ao carbono (como fazem os grupos alquilas) dispersam sua carga, estabilizando o carbocátion. Logo, quanto maior for o número de grupos alquilas diretamente ligados ao carbono que contém a carga positiva, maior será sua estabilidade relativa e, portanto, mais favorável será a formação do produto principal. Dessa forma: C+ R R > C+ H R RR > C+ H R R = grupo alquila estabilidade relativa dos carbocátions H > C+ H H H Entendido então o mecanismo de adição de haletos de hidrogênio, a Regra de Markovnikov pode ser, então, enunciada da seguinte maneira: Na adição de um reagente assimétrico a uma dupla-ligação, a parte positiva do reagente adicionado liga-se ao átomo de carbono da dupla-ligação, de modo a formar, como intermediário, o carbocátion mais estável. No exemplo seguinte, como esperado, ocorre a formação do 2-bromo-2-metilbutano. Br CCH3CH3 + HBrCH3 CH CH3 CH3 CH2C CH3 Mas cuidado: Se a adição de HBr ocorrer na presença de peróxidos (seja ele inorgânico tal como H2O2 ou orgânico tal como CH3CH2—O—O—CH2CH3), ela será anti-Markovnikov, ou seja, o hidrogênio se liga ao carbono menos hidrogenado. De acordo com Kharasch e Mayo, a reação ocorre segundo o mecanismo a seguir: CH3 CH3C CH3CH C CH3 CH3 R O O R 2R calor O H + CH3 CH R BrO + H Br Br R H + O Br Br CH3 CH3CH CH CH3 Br CH3 CH3CH C – CH3 Br Br + Entre os halogênios, os mais utilizados nesse processo são Cl2 e Br2. A reação ocorre rapidamente na ausência de luz e misturando-se os reagentes em um solvente inerte, tal como o tetracloreto de carbono (CCl4). A adição de bromo, na qual se utiliza bromo dissolvido em CCl4, constitui um teste extremamente útil e simples para identificar ligações múltiplas carbono-carbono. Isso porque a solução de bromo, que inicialmente é marrom-avermelhada, se descolore, pois o di-haleto formado é incolor. solução marrom-avermelhada di-haleto incolor + Br2 Br Br C CC C CC�4 Adição de haletos de hidrogênio Os haletos de hidrogênio apresentam ligações H—X (sendo X, principalmente, Cl, Br e I) muito polarizadas e podem reagir facilmente com compostos que apresentam ligações múltiplas carbono-carbono. A adição de H—X a um alqueno pode levar à formação de dois produtos. No entanto, um predomina sobre o outro. HBr produto principal produto produzido em pequena proporção + Br Br A análise de muitos outros exemplos semelhantes levou o químico Vladimir Vasilyevich Markovnikov, por volta de 1870, a propor a regra conhecida como Regra de Markovnikov, cujo princípio é: Na adição de H—X a um alqueno, o átomo de hidrogênio se liga ao átomo de carbono da dupla-ligação que tem o maior número de átomos de hidrogênio. átomo de carbono com o maior número de átomos de hidrogênio H2C CH3 CH H Br = Observe que a Regra de Markovnikov não explica o porquê de o 2-bromopropano ser o produto principal. Tal explicação é possível ao se analisar o mecanismo a seguir: H H 1ª Etapa 2ª Etapa C C+ + H C C X + H C C + XC C + X – X – 80 Coleção Estudo Frente D Módulo 17 Observe que não há formação de carbocátion, e sim de um radical com um elétron desemparelhado no carbono. A estabilidade relativa deste segue a mesma ordem dos carbocátions. Sem peróxidos, é o hidrogênio a primeira espécie a ser adicionada, enquanto com peróxidos, é o bromo. Adição de água – hidratação A adição de água, catalisada por ácidos (usualmente ácido sulfúrico ou fosfórico diluído), à dupla-ligação de um alqueno constitui um importante método industrial para preparação de álcoois de baixa massa molar. A reação segue a Regra de Markovnikov, logo, não possibilita a obtenção de álcoois primários. H3O + 25 ºC OH CCH3CH3 + HOHCH3 CH CH3 CH3 CH2C CH3 Para alquinos, é possível adicionar apenas uma molécula de água por ligação tripla. A reação é catalisada por sais de mercúrio e se deve ao equilíbrio cetoenólico ou aldoenólico. Como a presença da carbonila, seja da cetona, ou do aldeído, permite ao composto maior estabilidade em relação ao enol equivalente, o enol se converte. + HOH H2SO4 HgSO4 H CHCH3 equilíbrio cetoenólico CH3 C CCH OH H H CCH3 C H O REAÇÕES ENVOLVENDO A CARBONILA Aldeídos e cetonas podem ser convertidos em uma grande variedade de classes de compostos. A reação mais característica é a adição à dupla-ligação carbono-oxigênio. No entanto, algumas reações que envolvem a redução do carbono da carbonila também são de grande importância. Redução de Wolff-Kishner e Clemmensen O grupo carbonila pode ser completamente convertido em CH2. De forma simplificada, os métodos consistem em tratar o composto com zinco em mercúrio (método de Clemmensen) ou com hidrazina em meio básico (método de Wolff-Kishner). CCH2CH3 Zn / Hg NaOH / 200 ºC HC� O CH2CH2CH3 CCH2CH3 N2H4 CH2CH2CH3 O Preparação de álcoois por adição de reagentes de Grignard O reagente (R—MgX) é preparado tratando-se um haleto de alquila (R—X) com magnésio em solvente anidro. Os solventes mais usuais são éter dietílico e tetraidrofurano (THF). O radical alquila do reagente de Grignard que apresenta carga parcialmente negativa – pois está ligado ao magnésio, que é mais eletropositivo – se liga ao carbono da carbonila: C O + R’ R’ H MgX OMgXR C R’ H OHR C R H THF H3O + Adição de cianeto de hidrogênio A adição de cianeto de hidrogênio possibilita a introdução de um átomo de carbono à molécula orgânica. O produto formado pode reagir em etapas posteriores, formando compostos de grande interesse químico. No entanto, essas etapas subsequentes fogem do objetivo desse estudo. OH CN CH2CH3CC O CH3 CH2CH3 + HCN CH3 Reações de adição 81Editora Bernoulli Q U ÍM IC A EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 01. (UFRN) Numa reação de adição de HCl ao CH3—CH=CH2, obtém-se como produto principal: CH3 CH3CH C� A explicação para esse resultado é que o átomo de carbono secundário é A) menos hidrogenado e mais positivo. B) menos hidrogenado e mais negativo. C) mais hidrogenado e mais positivo. D) mais hidrogenado e mais negativo. 02. (Unimontes-MG–2009) Os alquenos reagem com o gás hidrogênio (H2) para formar compostos saturados. Os compostos aromáticos também podem sofrer tal transformação, porém em condições mais drásticas, como mostra a equação a seguir: CH CH2 + H2 composto saturado De acordo com a equação, o composto saturado formado nessa reação é o A) etilbenzeno. B) etilcicloexano. C) vinilbenzeno. D) vinilcicloexano. 03. (UFMG) Óleos vegetais apresentam insaturações, as quais podem ser detectadas pela adição de Br2 ou I2. Uti l izando-se I2 dissolvido em CCl4, a reação é evidenciada por A) aparecimento de precipitado. B) desaparecimento de cor. C) desprendimento de gás. D) dissolução do produto em água. E) formação de mistura heterogênea. 04. (UFLA-MG–2009) A presença de ligações carbono-carbono duplas ou triplas nos hidrocarbonetos aumenta consideravelmente a reatividade deles. As reações mais características de alcenos e alcinos são as reações de adição. A adição de HCl ao composto X forma o 2-cloropropano. Qual é o composto X? A) Propano B) Propino C) Ciclopropano D) Propeno 05. (Mackenzie-SP–2008) A respeito da reação orgânica e do(s) produto(s) obtido(s), são feitas as seguintes afirmações: HC≡C—CH3 + H2O H2SO4 HgSO4 ? I. Trata-se de uma reação de adição, com a formação de um álcool. II. Há ocorrência de tautomeria no produto formado. III. O produto possui isômeros ópticos. IV. Essa reação pode ser utilizadapara obtenção da propanona. Estão CORRETAS as afirmações A) I e IV, somente. B) I e II, somente. C) II e IV, somente. D) II, III e IV, somente. E) I, II e III, somente. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 01. JULGUE os itens a seguir. ( ) As reações de adição são características de compostos saturados. ( ) Em uma reação de adição, a ligação a ser rompida é do tipo pi (p). ( ) Em uma reação de adição, normalmente, o produto principal é obtido seguindo-se a Regra de Markovnikov. 02. (UFLA-MG) O produto da hidrogenação do cicloexeno está apresentado na alternativa: A) B) C) D) E) OH