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Reatividade de Alcenos Reações de Adição Eletrofílica nos Alcenos Reações de adição a alcenos são exotérmicas (DH<0), espontâneas !! Compostos com duplas ligações C=C reagem por adição eletrofílica, aonde compostos ávidos por elétrons rompem a ligação pi e formam de 2 ligações sigmas. Reações de Adição Eletrofílica nos Alcenos Diversos grupos podem ser adicionados à dupla ligação, levando à obtenção de muitos grupos funcionais. Hidrogenação Haletos de Hidrogênio Hidratação Dialetos Alcenos são importantes ferramentas biossintéticas !! Alcenos reagem com compostos polares ou apolares !! Hidrogenção de Alcenos Hidrogenação é a adição de 2 hidrogênios com ruptura da dupla ligação. - necessidade de catalisador: metal (Pd, Pt, Rh) - produto formado: alcano - rendimento dessas reações costuma ser - há necessidade de solvente (etanol, hexano, ácido acético) para dissolver o alceno Hidrogenação de Alcenos As ligações nos produtos são mais fortes que nos reagentes: 2 ligações sigmas são formadas 1 ligação pi é quebrada Mecanismo da Hidrogenação de Alcenos Hidrogenação - Estereoquímica Adição syn - quando dos átomos ou grupos se adicionam à mesma face da dupla liga Adição anti - quando dos átomos ou grupos se adicionam à faces opostas da dupla liga syn anti Hidrogenação - Estereoquímica Embora, os dois hidrogênios não sejam adicionados simultaneamente, há uma tendência de se adicionarem á mesma face da dupla ligação (adição syn). Hidrogenação - Estereoseletividade Quando ocorre predominância (total ou parcial) na formação de um isômero em relação a outro. O que define a estereoquímica ? Neste caso, depende do modo como o alceno se aproxima do catalisador: As duas metilas na posição superior da molécula, impedem uma maior aproximação com o metal, que preferencialmente irá interagir com a porção mais inferior da molécula. Adição Eletrofílica de HX a Alcenos Nestas reações os produtos formados são Haletos de Alquila, compostos orgânicos que possui um halogênio ligado a um carbono saturado de um hidrocarboneto de cadeia aberta. Haleto de hidrogênio Haletos de hidrogênio são compostos polares que possuem um bom eletrófilo (H), o qual reagirá com o selétrons da dupla liga. - reações são rápidas e podem ocorrer em variedade de solventes X= F, Cl, Br, I Haleto de alquila Alceno Adição Eletrofílica de HX a Alcenos A reatividade do haleto de hidrogênio depende de quão eletrófilo ele será, ou seja da facilidade de doar o próton. Reações de Adição Eletrofílica nos Alcenos Os alcenos se comportam como nucleófilos (bases de Lewis) nas reações polares. A ligação dupla C=C é rica em elétrons e pode ceder um par de elétrons para um eletrófilo (ácido de Lewis). nucleófilo eletrófilo CH3 CH3CH3 CH3 + HBr H Br CH3 CH3CH3 CH3 O eletrófilo H+ é atacado pelos elétrons da ligação dupla e uma nova ligação CH se forma. Isto deixa o outro átomo de carbono com uma carga + e um orbital p vazio (carbocátion). Ataque nucleofílico, o Br doa um par de elétrons ao carbocátion carregado, formando uma ligação CBr e gerando um produto de adição neutro. carbocátion intermediário Mecanismo de Ação Regiosseletividade x Reações de Adição Na prática apenas um dos produtos é formado! Existe seletividade de produto prevista pela regra de Markovnikov . A adição de HX a um alceno, hipoteticamente, pode ocorrer de 2 maneiras diferentes: Regra de Markovnikov: na adição de HX a um alceno, o hidrogênio se liga ao carbono mais hidrogenado da dupla liga e o halogênio se liga ao carbono menos hidrogenado. Orientação da Adição Eletrofílica: Regra de Markovnikov CH2 CH3 CH3 + HCl CH3 Cl CH3 CH3 éter CH3 H + H-Br éter CH3 Br H H Como se formam carbocátions nestas reações, um outro modo de expressar a regra de Markovnikov é dizer que, na adição de HX a um alceno, forma-se o carbocátion mais substituído de preferência ao menos substituído. carbocátion terc-butila – 3 substituintes (3ário) carbocátion isobutila – 2 substituintes (1ário) CH2 CH3 CH3 + H-Cl C + CH2CH3 CH3 H Cl CH3 Cl CH3 CH3 C CH2CH3 CH3 H Cl+ CH CH2CH3 CH3 Cl Estrutura e Estabilidade dos Carbocátions A estabilidade dos carbocátions cresce com o aumento do número de substituintes: os carbocátions mais substituídos são mais estáveis do que os menos substituídos. 3ário 2ário 1ário metila C R R R + C H R R + C H R H + C H H H +> > > Hiperconjugação: interação que resulta da sobreposição de um orbital p vazio com uma ligação C-H vizinha. Esta interação estabiliza o carbocátion diminuindo sua energia. Quanto maior o no de substituintes alquila, maiores serão as possibilidades de hiperconjugação e mais estável será o carbocátion. + + + Hiperconjugação Efeito indutivo: os elétrons de um grupo alquila, relativamente grande e polarizável, podem ser atraídos pela carga positiva vizinha mais facilmente do que os elétrons de um átomo de H. Deste modo, quanto maior for o no de substituintes alquila no C positivo, mais deslocada será a densidade eletrônica em direção à carga, o que acarreta a maior estabilização indutiva do cátion. 3ário 2ário 1ário metila C R R R > C R R H C R H H C H H H > >+ + + + Efeito Indutivo Adição de Dialetos aos Alcenos Adição de Dialetos aos Alcenos Hidratação Eletrofílica de Alcenos A adição de água à dupla ligação de um alceno, catalisada por ácido, é um método de preparação de álcoois com baixa massa molecular, que possui maior utilidade em processos industriais de grande escala. segue a regra de Markovnikov pode sofrer rearranjos C CH2 CH3 CH3 + HOH C OH CH3 CH3 CH3 H 3 O+ 25 oC Compostos derivados industrialmente dos Alcenos Bibliografia 1. SOLOMONS, T.W.G.; FRYHLE, C.B. Química Orgânica. Rio de Janeiro: LTC Editora. Vol 1, 7.ed., 2001; Vol 2, 7a ed., 2002. 2. VOLLHARDT, K.P.C.; SCHORE, N.E. Química Orgânica: Estrutura e Função. Porto Alegre: Bookman. 4.ed., 2004. 3. MCMURRY, J. Química Orgânica. São Paulo: Thomson. 6.ed., 2005.
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