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REAÇÕES COM ÁCIDOS CARBOXÍLICOS -são formados por uma carboxila (carbonila + hidroxila), tendo o seguinte grupo funcional que geralmente é abreviado como -COOH ou -CO2H Ácidos Carboxílicos carbonila hidroxila Por oxidação dos alcenos RCH=CHR’ RCOOH + R’COOH (1) KMnO4, OH - calor (2) H3O + Por oxidação de aldeídos e álcoois primários R-CHO RCOOH (1) Ag2O (2) H3O + RCH2OH RCOOH (1) KMnO4, OH - calor (2) H3O + Síntese de Ácidos Carboxílicos (1) X2/NaOH (2) H3O + (1) KMnO4, OH - calor (2) H3O + Por oxidação de alquilbenzenos Por oxidação de metil cetonas Por hidrólise de cianoidrinas e outras nitrilas C H 3 COOH Ar C C H 3 O Ar C O H O + CHX 3 R R' O + HCN R C R' O H CN HA H 2 O R C R' O H COOH Síntese de Ácidos Carboxílicos ácido carboxílico O grupo carboxílico é o grupo gerador de uma família enorme de compostos chamados de compostos acílicos ou derivados de ácido carboxílico. Derivados de Ácidos Carboxílicos - compostos acílicos, possuem radical acila radical acila Em aldeídos e cetonas, a reação característica é uma adição nucleofílica à ligação dupla carbono-oxigênio. Para ácidos carboxílicos e seus derivados, as reações são caracterizadas pelo mecanismo de Adição-Eliminação Nucleofílica que ocorre em seus átomos de carbono acílico (carbonila). Reações com Ácidos Carboxílicos Adiçaõ-Eliminação Nucleofílica no Carbono Acílico Adição Nucleofílica Eliminação R C L O + HNu R C L Nu O - H R C HL Nu O - Nu C R O + HL Reações com Ácidos Carboxílicos Adiçaõ-Eliminação Nucleofílica no Carbono Acílico Embora os resultados finais obtidos das reações de compostos acílicos com nucleófilos (substituições) sejam diferentes dos obtidos de aldeído ou cetonas (adições), as duas reações possuem uma característica comum. A etapa inicial em ambas as reações envolve adição nucleofílica no átomo de carbono da carbonila. É após o ataque nucleofílico inicial ter acontecido que as duas reações diferem. O intermediário tetraédrico formado a partir do aldeído ou da cetona aceita um próton para formar um produto de adição estável. Ao contrário, o intermediário formado a partir do composto acílico normalmente elimina o grupo retirante/abandonador; esta eliminação regenera a ligação dupla C=O e leva a um produto de substituição. Os compostos acílicos reagem desta forma porque todos eles possuem bons grupos retirantes/abandonadores (ou podem ser protonados para vir a ter grupos retirantes bons), ou razoavelmente bons, ligados ao átomo de carbono carbonílico. O grupo carboxílico é o grupo gerador de uma família enorme de compostos chamados de compostos acílicos ou derivados de ácido carboxílico !! Derivados de Ácidos Carboxílicos radical acila anidrido de ácido R C O O R' C O haletos de acila R C X O éster R C OR' O R C 2 O R C NHR' O R C NR'R'' O NH R C O amidas R C ONa O sais de ácidos Anidridos Carboxílicos Os nomes da maioria dos anidridos são formados retirando-se a palavra ácido do nome dos ácidos caboxílicos, e depois se adiciona a palavra anidrido. Os anidridos são derivados de duas moléculas de ácido carboxílico pela remoção de uma molécula de água. anidrido etanóico ou anidrido acético anidrido butanóico- etanóico ou anidrido acético-butírico anidrido succínico RCOH O RCOCR' O + H 2 O+ HOCR' O O CH3 C O O CH3 C O CH3 C O O H3CH2CH2C C O CH2 C O O CH2 C O RCOH O RCOCR' O + H 2 O+ HOCR' O O Anidrido acético O anidrido acético é um reagente utilizado na produção da aspirina, de tecidos, filmes fotográficos e papel celofane. Ésteres Produzidos pela condensação entre um ácido carboxílico e um álcool. Os ésteres são nomeados como se fossem “sais de alquila” dos ácidos carboxílicos. Os nomes dos ésteres são formados a partir do ácido de onde provêm (com terminação –ato ou –oato) e dos nomes do álcool (com a terminação –ila). A palavra ácido do nome do ácido carboxílico é retirada e a contribuição do nome relacionado ao álcool vem em segundo lugar. etanoato de etila ou acetato de etila propanoato de terc-butila etanoato de vinila ou acetato de vinila RCOH O + HOR' RCOR' O + H 2 O CH3 C OCH2CH3 O CH3CH2 C OC(CH3)3 O CH3 C OCH=CH2 O CCl OCH2CH3 O RCOH O + HOR' RCOR' O + H 2 O Ésteres Mecanismo: esterificação catalisada por ácido Os ésteres de massa molar pequena são usados como aromatizantes e flavorizantes !! CH3-COO-CH3 etanoato de metila (aroma de rum) CH3-COO-CH2-CH3 etanoato de etila (aroma de maça) CH3-COO-(CH2)4-CH3 etanoato de pentila (aroma de banana) CH3-COO-(CH2)7-CH3 etanoato de octila (aroma de laranja) CH3-COO-(CH2)3-CH3 etanoato de isobutila (aroma de morango) Ésteres Ésteres - Flavorizantes Os flavorizantes são substâncias que apresentam sabor e aroma característicos, geralmente agradáveis. Devido a isso, são bastante utilizados em vários produtos alimentícios, como balas, gomas de mascas, sorvetes, bombons, gelatinas, iogurtes, bolos e etc. Em alguns rótulos desses produtos, aparece a indicação flavorizante (F) seguida de um algarismo romano: F I – essências naturais F II – essências artificiais F III – extrato vegetal aromático F IV – flavorizante quimicamente definido Os ésteres de massa molar grande são lipídios (fosfolipídios, esfingolipídios, triglicerídios ! Fosfolipídio Triglicerídio Ésteres Derivados dos ácidos carboxílicos no qual o — OH do ácido é substituído por um halogênio (X). X X OH OH Haletos de Acila ou Haletos de Ácido Halogênios (X) - átomos da família 7A (F, Cl, Br, I). Haletos de Acila ou Haletos de Ácido Seus nomes são formados pela substituição da palavra ácido pela palavra cloreto (brometo, iodeto, etc..), e da terminação –ico pela terminação –ila. cloreto de etanoila ou cloreto de acetila brometo de propanoila cloreto de benzoíla CH3 C Cl O H3CH2C C Cl O H5C6 C Cl O Br NH2-CO-NH2 uréia CH3-CO-NH2 etanamida CH3- CH3-CO-NH2 propanamida As amidas possuem caráter básico ! Derivados dos ácidos carboxílicos no qual o — OH do ácido é substituído pelo grupo amina — NH2 Amidas CH 3 C NH2 O H5C6 C NH2 O CH3 C N O CH 3 CH 3 CH3 C NHC2H5 O CH 3 C N O C 6 H 5 CH 2 CH 2 CH 3 Amidas Os nomes das amidas que não possuem substituintes no átomo de N são formados pela retirada da palavra ácido e terminação –ico do nome comum do ácido (ou –óico do nome substitutivo), e então adiciona-se –amida. Os grupos alquila no átomo de N das amidas são nomeados como substituintes, sendo precedidos por –N ou –N,N. acetamida benzamida N,N-dimetilacetamida N-etilacetamida N-fenil-N- propilacetamida Amidas e a Medicina – barbitúricos Uma classe de compostos muito importantes queapresentam o grupo amida é a dos barbitúricos. Esse composto foi sintetizado pela primeira vez em 1864 por Baeyer, na época um estudante, aluno de Kekulé. Os barbitúricos são usados como sedativos, indutores do sono, para diminuir a ansiedade e alguns distúrbios de origem psíquica. A ingestão de barbitúricos com bebidas alcoólicas potencializa em 200 vezes a ação do barbitúrico. Seu uso habitual leva a uma tolerância do organismo, exigindo cada vez doses maiores, o que cria dependência. Em doses elevadas, pode causar a morte, razão pela qual a comercialização de barbitúricos é controlada. Amidas e a Medicina - aspirina Estudos médicos mostram que a aspirina (ácido acetilsalicílico), é o analgésico e antipirético mais adequado para a maioria das pessoas. Porém, algumas pessoas são alérgicas à aspirina, ou muito sensíveis à irritação da mucosa intestinal produzida por ela. Nesses casos o substituto ideal é uma amida sintética – como acetominofeno (paracetamol), a mais comum. Sua ação como analgésico e antitérmico é semelhante à da aspirina, mas ela não é tão eficaz como antiinflamatório. paracetamol COOH + NaOH H2O COONa+ + H2O COOH + NaHCO 3 H2O COONa+ + CO2 + H2O Ácidos carboxílicos reagem facilmente com soluções aquosas de bases fortes (NaOH) (KOH) formando sais de sódio solúveis. pKa 4,19 Sais de ácidos carboxílicos de cadeias longas são chamados de sabões !! Sais de Ácidos Carboxílicos Sais de Ácidos Carboxílicos Nomenclatura: são caracterizados pela terminação –ato, tanto na sistemática IUPAC quanto na comum, substituindo-se o –ico do nome e retirando a palavra ácido da frente. CH3COONa: acetato de sódio ou etanoato de sódio Os sais de sódio e de potássio da maioria dos ácidos carboxílicos são facilmente solúveis em água, mesmo os de cadeias longas (principais componentes dos sabões). Redução de Compostos Carboxílicos Reações com derivados de ácidos carboxílicos Ésteres a partir de cloretos de acila Desde que cloretos de acila são muito mais reativos do que os ácidos carboxílicos na reação adição-eliminação, a reação entre um cloreto de acila e um álcool ocorre rapidamente e não necessita de um catalisador ácido. Ésteres a partir de anidridos de ácidos carboxílicos R C O O R C O + R' OH R C OR' O + R C O H O R C Cl O + R' OH R C OR' O + HCl Reatividade Relativa dos Compostos Acílicos R C Cl O R C O O R' C O R C OR' O R C NH2 O > > > Ésteres podem ser convertidos em ácido carboxílico Hidrólise de éster catalisada por ácido Ácidos carboxílicos podem ser esterificados em excesso de álcool !! Éster podem ser hidrolisados, em excesso de água e meio ácido (HCl aquoso diluído ou H2SO4 aquoso diluído) !! R C OH O + R'OH H 3 O+ R C OR' O + H 2 O Ésteres dão origem à sabões Refluxando um éster com NaOH aquoso, produzimos um álcool e o sal de sódio do ácido: Hidrólise de éster promovida por base: Saponificação Mecanismo: hidrólise de um éster promovida por base R C OR' O + NaOH H 2 O + R'OH R C O - O Na+ R C O O R' + O - H lenta R C O O - R' O H R C O O H O - R'+ R C O - O OH R'+ 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. (Capítulos 16, 17 e 18). 2. VOLLHARDT, K.P.C.; SCHORE, N.E. Química Orgânica: Estrutura e Função. Porto Alegre: Bookman. 4.ed., 2004. (Capítulos 17 a 20). 3. BARBOSA, L.C.A. Introdução à Química Orgânica. São Paulo: Prentice Hall. 2004. (Capítulos 12 e 13). 4. McMURRY, J. Química Orgânica. São Paulo: Pioneira Thomson Learning. Vol 1, 2005; Vol 2, 2005. (Capítulos 19 a 23).
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