Sn carbono carbonílico

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5-SUBSTITUIÇÃO NUCLEOFÍLICA EM COMPOSTOS 
CARBONÍLICOS 
 
R C
Z
LNu +
Nu C
Z
R
L
Nu C
Z
R + L
 
 
Onde Z = heteroátomo (O, N ou S) e L = grupo abandonador. 
Estas reações podem funcionar em condições ácidas ou básicas. 
A reatividade das carbonilas é função da ressonância e da 
estabilidade do grupo abandonador: 
 
R C
O
Cl > R C
O
SR R C
O
O C
O
R' R C
O
OPh R C
O
OR RCOOH RCONR2 RCOO-> > > > > >
 
As condições para substituição envolvendo compostos 
carbonílicos são semelhantes àquelas para substituição no carbono 
saturado sem ocorrer, entretanto, eliminação. A substituição na 
carbonila é chamada de acilação (acetilação, benzoilação, etc.). 
 
a) Cloretos de acila 
 
Preparados a partir de reação de ácidos carboxílicos ou de seus 
sais com vários reagentes [SOCl2, PCl3, PCl5, (COCl)2]. 
 
CH3 C
O
OH + SOCl2
-HCl
CH3 C
O
O S
O
Cl
Cl
Cl-
CH3 C
O
O S
O
Cl
CH3 C
O
Cl + SO2 + Cl-
cloreto de
tionila
 
(CH3)3C C
O
OPCl4
1) Cl-
2) - POCl3
(CH3)3C C
O
Cl
-HCl
+ POCl5(CH3)3C C
O
OH + POCl3
ácido pivalóico cloreto de pivaloila
 
 
 
b) Anidridos: São preparados pelo deslocamento de cloro 
de um cloreto de acila por um íon carboxilato ou pela 
desidratação de um ácido pelo aquecimento com um agente 
desidratante (P2O5 ou anidrido acético). 
Anidridos cíclicos com anéis de 5 ou 6 membros podem 
facilmente ser formados pelo simples aquecimento do diácido sob 
a forma de sal e retirada da água formada. 
 
Exemplo: 
COOH
COOH
C
COO-
O
O+H2
∆ - H2O O
O
Oácido ftálico
 
Cloretos de ácido e anidridos são facilmente hidrolisáveis⇒ 
devem ser mantidos em atmosfera inerte. 
 
c) Ácidos carboxílicos: podem ser preparados pela hidrólise 
de haletos de acila, anidridos e ésteres. 
Hidrólise normal: 
C
O
Cl
Ph + HO-CH3 C
O
Ph O CH3 C
O
Ph OH
H3O+
+ HO-CH3
 
Hidrólise via SN1: 
C
O
Cl
Ph + HOC(CH3)3 C
O
Ph O C(CH3)3 C
O
Ph OH
H3O+
SN1
+ HOC(CH3)3
 
Se um grupo carbonila está envolvido por grupos volumosos a 
reação de hidrólise do éster ou esterificação do ácido pode tornar-
se muito lenta. 
Os efeitos de ressonância, indutivo e impedimento estérico, vão 
aumentar ou diminuir a reatividade da carbonila nas reações de 
esterificação ou hidrólise. 
CH2COOCH3
COOCH3
OH
COOCH3
HO
KOH
CH3OH
CH2COOH
COOCH3
OH
COOH
HO
84%
1) NaOH 40%
95°c
2) H3O+
CH2COOH
COOCH3
OH
COOCH3
HO
80%
 
 
d) Ésteres carboxílicos: obtidos pela esterificação de ácidos 
com um álcool ou pela transformação de ácidos em cloreto de 
ácido e posterior reação com o álcool. Bases como piridina e 
trietilamina são utilizados para neutralização do HCl formado. 
Outra forma de obtenção de ésteres é pela reação do ácido com o 
álcool utilizando reagentes de condensação tais como 
carbodiimidas. 
 
OH
+ PhCOOH
N C N
dicicloexilcarbodiimida
(DCC)
O C
O
Ph
+ O C
NH
NH
Ph
Ph
 
 
� A transesterificação ocorrerá quando um éster é aquecido com 
um álcool na presença de ácido ou base. 
 
COOCH3
+ PhCH2OH
PhCH2O-Na+
∆
COOCH2Ph
+ CH3OH
 
 
� Lactonas são ésteres cíclicos e podem ser hidrolisadas em meio 
básico a hidroxi-carboxilatos. Em meio ácido o anel lactônico 
(5 ou 6 membros) é espontaneamente refeito. 
OH
C OH
O
H+; - H2O
+ H2O
O
C
O
HO-
H+
OH
C O-
O
 
 
e) Amidas: preparadas pela acilação de amônia ou aminas com 
cloretos de acila, anidridos, ésteres ou ácidos. 
 
(CH3C)2O + (CH3)2NH
O
CH3CN(CH3)2 + CH3COOH
O
N,N dimetilacetamida
 
 
(C2H5)2CHCOCl + NH3 (C2H5)2CHCONH2 + [(C2H5)2CHCO)]2NH
 
 91% 9% 
 
COOH
COOC2H5
+ Cl C
O
OC2H5
cloroformato de etila
C
COOC2H5
O
O C
O
OC2H5
NH3
CONH2
H5C2OOC
 
 
� DCC pode igualmente ser utilizado para condensação de 
aminas com ácidos carboxílicos. 
 
� Lactamas são amidas cíclicas, análogas às lactonas, formando-
se espontaneamente a partir de amino-ácidos ou amino-ésteres, 
principalmente quando ocorre a formação de anéis de 5 ou 6 
membros. 
 
Ex. 
CH2COOH(R)
NO2
Pt
H2
CH2
NH2
CO-OH
N
O
H
 + H2O (ou ROH)
 
 
A hidrólise de amidas aos correspondentes ácidos carboxílicos é 
bem mais difícil que a hidrólise dos ésteres. Normalmente, é 
necessário aquecimento em presença de bases ou ácidos fortes em 
meio aquoso. 
Amidas podem também ser obtidas pela hidrólise de nitrilas: 
 
H3C CH2 CH2 CN
H3O+ H3C CH2 CH2 CONH2
SOCl2
 
 
 
 
 
 
e) Substituição por hidretos e carbânions organometálicos 
 
RC X(OR)
O LiAlH4
RCH2OH
R´MgX
C OH
R´
R´
R
+ X- (RO-) p.517
 
RC N
O R´
R''
LiAlH4
RCH2 N
R´
R''
R C N
LiAlH4
RCH2NH2
p. 518
 
 
� Aldeídos podem ser obtidos a partir de haletos de acila pela 
redução com hidretos metálicos menos reativos e estericamente 
impedidos, tais como hidreto de tri-terc-butoxi alumínio e lítio ou 
pela redução de Rosenmund. 
 
Ex. 
C6H5C
O
Cl
+ LiAl[OC(CH3)3]3 C6H5C
O
H
+ LiCl + Al[OC(CH3)3]3
 
 
Redução de Rosenmund: 
CH3O C
O
Cl
H2
Pd
CH3O C
O
H
+ HCl
p-anisaldeído
 
 
f) Substituição vinílica e substituição nucleofílica 
aromática: cetonas α,β insaturadas e compostos análogos 
sofrem adição-eliminação resultando na substituição de um 
β-substituinte. 
 
H3C C
OCH3
CH C
O
CH3 H3C C CH C
O
CH3
NHPh
H2
∆
 
 
CH3O CH C
COOCH3
COOCH3
H2NOH
HN
HC C
C
O O
COOCH3
 
 
 
A substituição nucleofílica vinílica pode também ser utilizada em 
compostos aromáticos com substituintes elétron-retiradores tais 
como grupo nitro e grupos abandonadores nas posições orto ou 
para. 
 
Cl
NO2
NO2
O2N
NaOH
OH
NO2
NO2
O2N
ácido pícrico
 
 
 
Cl
NO2
OCH3
NO2
ácido pícrico
CH3O
-Na+
 
 
 
Cl
NO2
NO2
PhNH2
95°C
NHPh
NO2
NO2
ácido pícrico
 
 
Reatividade dos halogênios como grupos abandonadores em 
substituição nucleofílica aromática: F>>Cl>Br>I. 
 
 
 
 
 
� Substituição nucleofílica de sais de diazônio. 
 
CH3
NH2
CH3
NaNO2
H+; 0°C
CH3
N
CH3
N
H O
H
CH3
OH
CH3
CH3
Cl
CH3
Cu2Cl2
Cu2(CN)2
Cu2Br2