Química Orgânica II

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Quı´mica Orgaˆnica II
´Alcoois, Feno´is, ´Eteres, Aldeı´dos e Cetonas,
´Acidos Carboxı´licos e Derivados,
Compostos α ,β -Insaturados e β -Dicarbonı´licos
Capı´tulo 1
´Alcoois
1.1 Introduc¸a˜o
Compostos cujas mole´culas possuem um ou mais grupos hidroxila (-OH) ligados a uma cadeia carboˆnica alifa´tica. A
nomenclatura dos a´lcoois baseia-se nas quatro regras abaixo:
1. determina-se qual a cadeia mais longa da mole´cula a` qual liga-se a hidroxila
2. verifica-se qual o nome do hidrocarboneto ao qual esta cadeia corresponde, e substitui-se sua terminac¸a˜o o por
ol
3. numera-se a cadeia acima identificada, de tal modo que o a´tomo de carbono ao qual a hidroxila se liga tenha o
menor nu´mero possı´vel
4. determina-se a posic¸a˜o de quaisquer outros substituintes ligados a` cadeia
1.2 Propriedades
As propriedades fı´sicas mais evidentes dos a´lcoois sa˜o os seus elevados pontos de fusa˜o e de ebulic¸a˜o, bem maiores
que os dos correspondentes hidrocarbonetos de peso molecular semelhante; isto ocorre devido ao fato de os a´lcoois
poderem unir-se entre si por meio de ligac¸o˜es de hidrogeˆnio que se formam entre seus grupos hidroxila.
Como os a´lcoois tambem podem formar ligac¸o˜es de hidrogeˆnio com a a´gua, a solubilidade deles em meio aquoso
e´ bastante elevada; como esperado, a´lcoois com dois grupos hidroxila (dio´is) sa˜o ainda mais solu´veis em a´gua que os
correspondente a´lcoois mono-hidroxilados de peso molecular semelhante. Porem a cadeia carboˆnica dos a´lcoois, por
ser apolar e na˜o interagir com a a´gua, interfere na solubilidade deles; deste modo, a´lcoois com cadeia carboˆnica longa
praticamente sa˜o insolu´veis na a´gua, so´ se dissolvendo em solventes pouco polares (como o hexano).
1.3 Sı´ntese
1.3.1 Hidratac¸a˜o de alquenos
Efetuada em presenc¸a de catalisador a´cido, obedece a` regra de Markovnikov, de modo que a hidroxila e´ adicionada
sempre ao a´tomo de carbono mais substituı´do da dupla ligac¸a˜o. Sa˜o usadas, em geral, soluc¸o˜es diluı´das de H2SO4 ou
de H3PO4 como catalisadores, e o mecanismo e´ o seguinte:
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Como a primeira etapa do mecanismo reacional envolve a formac¸a˜o do carboca´tion, este pode sofrer reagrupa-
mento, de forma a produzir outro carboca´tion mais esta´vel, de modo que o a´lcool obtido nem sempre possui a mesma
cadeia carboˆnica do alqueno usado como reagente.
1.3.2 Oximercuriac¸a˜o-Desmercuriac¸a˜o
Envolve uma etapa de adic¸a˜o de acetato de mercu´rio II a alqueno em soluc¸a˜o de THF aquoso, seguida de reduc¸a˜o
com boroidreto de so´dio (NaBH4) em meio ba´sico, levando a` obtenc¸a˜o do produto final. As duas etapas da reac¸a˜o
podem ser feitas num mesmo recipiente, sem a necessidade de se isolar o intermedia´rio formado na adic¸a˜o do acetato
de mercu´rio II.
Exemplo:
Este procedimento efetua a introduc¸a˜o da hidroxila no carbono mais substituı´do da dupla ligac¸a˜o, obedecendo a`
regra de Markovnikov, e sem que seja observada ocorreˆncia de reagrupamento na cadeia carboˆnica. O mecanismo e´
mostrado abaixo:
Acredita-se que a etapa de reduc¸a˜o com boroidreto de so´dio envolva a substituic¸a˜o do grupamento contendo
mercu´rio por um a´tomo de hidrogeˆnio atrave´s de um mecanismo radicalar, mas os detalhes na˜o sa˜o conhecidos.
1.3.3 Hidroborac¸a˜o-Oxidac¸a˜o
Este procedimento consiste na adic¸a˜o do complexo BH3-THF a um alqueno, formando-se o respectivo trialquilborano,
o qual e´ a seguir tratado com pero´xido de hidrogeˆnio em meio ba´sico para se obter o a´lcool desejado; na˜o e´ necessa´rio
isolar o trialquilborano intermedia´rio, podendo-se realizar as duas etapas da reac¸a˜o num mesmo recipiente. A reac¸a˜o
na˜o segue a regra de Markovnikov, adicionando a hidroxila ao a´tomo de carbono menos substituı´do da dupla ligac¸a˜o
do alqueno; e´ portanto um procedimento que pode ser usado quando for necessa´rio preparar a´lcoois prima´rios, que
na˜o podem ser obtidos pelos me´todos ja´ citados.
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Exemplo:
O mecanismo da etapa de hidroborac¸a˜o envolve a adic¸a˜o do BH3 a` dupla ligac¸a˜o, em que o a´tomo de boro e o de
hidrogeˆnio formam ligac¸o˜es simultaneamente a` quebra da ligac¸a˜o B-H. ´E mostrada abaixo a adic¸a˜o do BH3 a uma
das mole´culas de alqueno; este mesmo mecanismo se repete na adic¸a˜o posterior das outras duas mole´culas de alqueno
para a formac¸a˜o do trialquilborano:
Abaixo e´ mostrado o mecanismo pelo qual o trialquilborano e´ oxidado formando um radical alcoxi (RO-); este
mecanismo repete-se outras duas vezes ate´ que forme-se o borato de trialquila [(RO)3B]. Este por sua vez sofre
posterior hidro´lise liberando as treˆs mole´culas do a´lcool alem do aˆnion borato (BO3−3 ).
1.3.4 Reduc¸a˜o de Compostos Carbonı´licos
Esta reac¸a˜o e´ de uso geral, permitindo obter a´lcoois prima´rios pela reduc¸a˜o de aldeı´dos, e´steres, anidridos, ou haletos
de acila, ou a´lcoois secunda´rios pela reduc¸a˜o de cetonas. O agente redutor usado e´ geralmente o hidreto de lı´tio e
alumı´nio (LiAlH4); este reagente somente ataca ligac¸o˜es polares, na˜o causando a hidrogenac¸a˜o de duplas ligac¸o˜es
carbono-carbono.
Se o substrato da reac¸a˜o contiver um grupo carbonila (C=O) e um grupo e´ster (COOR), pode-se fazer a reduc¸a˜o da
carbonila de maneira seletiva usando-se o boroidreto de so´dio (NaBH4), o qual tambem na˜o reage em duplas ligac¸o˜es.
Exemplos:
O mecanismo da reac¸a˜o envolve a ligac¸a˜o do alumı´nio ao a´tomo da oxigeˆnio carbonı´lico, que fica positivo e torna
o a´tomo de carbono mais suscetı´vel ao ataque pelo nucleo´filo hidreto. O esquema mostrado abaixo se repete por mais
treˆs vezes, ate´ se obter o alco´xido de alumı´nio [(RO)4Al]− o qual, na segunda etapa, ao ser adicionado a meio aquoso,
libera as quatro mole´culas de a´lcool alem do ı´on aluminato.
Reac¸o˜es de reduc¸a˜o como a acima mostrada sa˜o de muito comuns, e para tal foram desenvolvidos va´rios reagentes
redutores, dentre os quais os mais comuns sa˜o: HOOCCOOH, K3Fe(CN)6, FeSO4, SnCl2, DIBAL-H, Na2SO3, VCl3,
NaBH4, alem do pro´prio LiAlH4.
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1.3.5 Adic¸a˜o de Reagente de Grignard a Compostos Carbonı´licos
Mediante a adic¸a˜o de reagente de Grignard (RMgBr) a um aldeı´do ou cetona, seguido de tratamento com a´cido diluı´do,
obtem-se a´lcool secunda´rio ou tercia´rio, respectivamente. Este procedimento e´ bastante limitado, pois o nu´mero de
reagentes de Grignard que podem ser efetivamente preparados e´ limitado, visto que estes reagentes nunca podem ser
obtidos a partir de mole´culas que contenham grupos OH, NH2, SH, COOH, CHO, CONH2, CN, NO2, dentre outros;
porem, quando for possı´vel preparar o reagente de Grignard, bastara´ adicionar o aldeı´do ou cetona a ele para que a
reac¸a˜o ocorra rapidamente.
Exemplos:
O mecanismo da reac¸a˜o envolve a adic¸a˜o do carbaˆnion do reagente de Grignard ao carbono carbonı´lico.
1.4 Reac¸o˜es
O a´tomo de oxigeˆnio, possuidor de uma carga parcial negativa, e com dois pares de ele´trons na˜o-ligantes, comporta-se
como uma base de Lewis, de modo que a hidroxila, mesmo em presenc¸a de um a´cido relativamente fraco, pode receber
um pro´ton:
R-OH + HA GGGGGA R-OH+2 + A−
A protonac¸a˜o do a´lcool em meio a´cido converte a hidroxila num eficiente grupo abandonador, ao mesmo tempo
em que faz com que o carbono passe a ter uma carga parcial positiva ainda maior que a que ele possui no a´lcool
na˜o-protonado; estes dois fatores combinados tornam o a´lcool bastante propenso a sofrer reac¸o˜es de substituic¸a˜o
nucleofı´lica em meio a´cido, em que ocorre a clivagem da ligac¸a˜o C-O.
Na auseˆncia de a´cido, o oxigeˆnio passa a poder atuar como nucleo´filo, devido aos dois pares de ele´trons que possui,
porem devido a` sua alta eletronegatividade e baixa polarizabilidade, ele e´ um nucleo´filo pouco eficiente, so´ reagindo
em condic¸o˜es favora´veis, ou seja, quando o a´lcool se encontra em meio fortemente ba´sico.
1.4.1 Reac¸o˜es ´Acido-Base
Em geral, a´lcoois sa˜o a´cidosbem fracos, somente conseguindo doar pro´tons para bases muito fortes como aminas,
reagentes de Grignard, ou hidretos alcalinos, formando os denominados alco´xidos; a sequeˆncia de forc¸a como a´cido
de diversas categorias de substaˆncias e´ apresentada a seguir:
RCOOH > NaHCO3 > Ar-OH > H2O > R-OH > R-C≡CH > R-NH2 > R-H
Alco´xidos sa˜o u´teis pois sa˜o nucleo´filos muito mais eficientes que os respectivos a´lcoois, sendo praticamente os u´nicos
reagentes orgaˆnicos em que o oxigeˆnio age como nucleo´filo.
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1.4.2 Desidratac¸a˜o de ´Alcoois para Obter Alquenos
´E uma das reac¸o˜es mais u´teis que os a´lcoois sofrem, permitindo obter alquenos em um procedimento ra´pido e eficiente.
Um dos procedimentos mais comuns consiste em aquecer o a´lcool em presenc¸a de um a´cido forte diluı´do (geral-
mente o H2SO4), levando a` eliminac¸a˜o de a´gua; esta reac¸a˜o segue a regra de Zaitsev, originando-se preferencialmente
o alqueno com o maior nu´mero possı´vel de substituintes unidos a` dupla ligac¸a˜o. O aquecimento na˜o deve ser excessivo,
e necessita ser mantido sob rigoroso controle, ou pode haver a formac¸a˜o de subprodutos.
Exemplo:
Devido ao fato de que no mecanismo da reac¸a˜o forma-se carboca´tion, esta reac¸a˜o na˜o ocorre com a´lcoois prima´rios,
cujos respectivos carboca´tions sa˜o muito insta´veis.
Um procedimento alternativo para desidratac¸a˜o de a´lcoois secunda´rios e tercia´rios usa o POCl3 e uma base como
a piridina, sem a necessidade de aquecimento. O mecanismo desta reac¸a˜o envolve a formac¸a˜o de um intermedia´rio
contendo um grupo diclorofosfato ligado, o qual e´ um grupo abandonador mais eficiente que o OH+2 .
1.4.3 Conversa˜o de ´Alcoois a Haletos de Alquila
A obtenc¸a˜o de haletos de alquila secunda´rios e tercia´rios e´ efetuada tratando-se o a´lcool respectivo com HCl ou HBr
gasosos, havendo um grande aumento na eficieˆncia da reac¸a˜o se o a´lcool for dissolvido em cloreto de piridı´nio (ou
brometo, respectivamente); quando o objetivo for produzir a´lcoois prima´rios, trata-se o respectivo a´lcool prima´rio com
SOCl2 ou com PBr3. Em ambos os casos, a preparac¸a˜o de haletos de alquila a partir de a´lcoois deve ser realizada em
banho de gelo, pois o aquecimento favorece a reac¸a˜o colateral de eliminac¸a˜o.
Exemplos:
No caso de reac¸a˜o com HCl ou HBr, o mecanismo envolve a formac¸a˜o de carboca´tion, e portanto pode-se observar
a ocorreˆncia de reagrupamento na cadeia carboˆnica, sempre que isto leve a` formac¸a˜o de um carboca´tion mais esta´vel
que o inicialmente formado; se, alem disso, houver aquecimento intenso, o carboca´tion levara´ tambem a` reac¸a˜o de
eliminac¸a˜o, com formac¸a˜o de alcenos, e na˜o a` reac¸a˜o de substituic¸a˜o desejada. O esquema geral do mecanismo para
a reac¸a˜o com HCl e´ mostrado abaixo; a reac¸a˜o com HBr ocorre de maneira ideˆntica.
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A reac¸a˜o de SOCl2 ou de PBr3 com a´lcoois prima´rios na˜o envolve carboca´tions, devido a` elevada instabilidade
de carboca´tions prima´rios. Ao contra´rio, nestas reac¸o˜es observa-se a clivagem da ligac¸a˜o carbono-oxigeˆnio simulta-
neamente a` formac¸a˜o da ligac¸a˜o carbono-halogeˆnio. Os respectivos mecanismos para a bromac¸a˜o e para a clorac¸a˜o,
usando estes reagentes, sa˜o mostrados a seguir:
reac¸a˜o com PBr3
reac¸a˜o com SOCl2
1.4.4 Conversa˜o de ´Alcoois a Tosilatos e Mesilatos
Os tosilatos e mesilatos de alquila sa˜o os principais constituintes da classe dos sulfonatos de alquila, e sa˜o obtidos a
partir da reac¸a˜o de a´lcool com o cloreto de p-toluenosulfonila ou com o cloreto de metanosulfonila, respectivamente.
Os sulfonatos sa˜o extremamente u´teis em reac¸o˜es de substituic¸a˜o nucleofı´lica, devido ao fato de os grupos RSO3 serem
excelentes abandonadores, promovendo reac¸o˜es em condic¸o˜es bastante brandas.
Exemplos:
O mecanismo destas reac¸o˜es envolve o rompimento da ligac¸a˜o O-H do a´lcool, ficando a ligac¸a˜o C-O inalterada.
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1.4.5 Oxidac¸a˜o de ´Alcoois
Pelo uso de reagente de Jones (CrO3 e H2SO4 aquoso, diluı´dos em acetona), e´ possı´vel obter a´cidos carboxı´licos ou
cetonas, a partir dos respectivos a´lcoois prima´rios ou secunda´rios, respectivamente.
Pode-se obter aldeı´dos, mediante a oxidac¸a˜o de a´lcoois prima´rios, se o oxidante usado for o clorocromato de
piridı´nio (PCC) diluı´do em diclorometano em condic¸o˜es anidras; a presenc¸a de a´gua leva a` formac¸a˜o do respectivo
a´cido carboxı´lico, e deve ser rigorosamente evitada sempre que o objetivo da reac¸a˜o for a obtenc¸a˜o do aldeı´do.
Exemplos:
Independente do oxidante usado, o mecanismo destas reac¸o˜es e´ sempre o mesmo, envolvendo a formac¸a˜o inicial
de um composto com estrutura do tipo e´ster pela reac¸a˜o do a´lcool com o oxidante inorgaˆnico, e a seguir, mediante
uma reac¸a˜o de eliminac¸a˜o, forma-se ao final a carbonila C=O.
Abaixo e´ mostrado o mecanismo em detalhes de uma oxidac¸a˜o com reagente de Jones para obtenc¸a˜o de uma
cetona. Na presenc¸a de a´gua, o produto contendo a carbonila C=O, se for um aldeı´do, reage novamente com o
oxidante, gerando ao final o a´cido carboxı´lico, o que explica a necessidade de se usar o oxidante PCC anidro para se
conseguir aldeı´dos.
As reac¸o˜es de oxidac¸a˜o sa˜o de grande importaˆncia na quı´mica orgaˆnica, e para se efetuar a oxidac¸a˜o de a´lcoois
(bem como de diversas outras func¸o˜es orgaˆnicas) muitos outros reagentes podem ser usados, dentre os quais os prin-
cipais sa˜o: I2, O3, K4Fe(CN)6, Ce(NH4)2(NO3)6, H2O2, H2SO5, CF3COOH/DMSO, NaClO, NaClO4, KMnO4.
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Capı´tulo 2
´Eteres
2.1 Introduc¸a˜o
Compostos cujas mole´culas sa˜o constituı´das por duas cadeias orgaˆnicas ligadas entre si por um a´tomo de oxigeˆnio. Os
grupos orgaˆnicos podem ser cadeia abertas ou fechadas, saturadas ou insaturadas, bem como aroma´ticas.
A nomenclatura dos e´teres e´ mais simples que a dos a´lcoois, e considera-se a mole´cula como sendo constituı´da
de um grupo alcoxi ligado a uma cadeia carboˆnica; assume-se sempre que o radical alcoxi e´ a parte da mole´cula com
menor nu´mero de a´tomos de carbono. Como exemplos podem-se citar:
Se na mole´cula do e´ter o oxigeˆnio fizer parte de um anel, usa-se a nomenclatura substitutiva, em que o prefixo oxa
pode ser precedido por um nu´mero indicando a localizac¸a˜o do a´tomo de oxigeˆnio no anel:
2.2 Propriedades
O a´tomo de oxigeˆnio dos e´teres gera nestes um pequeno momento de dipolo, o que faz com que tenham pontos de
fusa˜o e de ebulic¸a˜o levemente superiores aos dos hidrocarbonetos de peso molecular semelhante, ainda que muito
inferiores aos dos a´lcoois.
As mole´culas dos e´teres na˜o podem formar ligac¸o˜es de hidrogeˆnio entre si, mas o fazem com compostos que
tenham grupos OH ou NH2; isto explica o fato de terem solubilidade em a´gua bastante superior a` dos hidrocarbonetos,
que na˜o formam qualquer tipo de ligac¸a˜o de hidrogeˆnio.
2.3 Sı´ntese
2.3.1 Desidratac¸a˜o de ´Alcoois em Meio ´Acido
Este processo de obtenc¸a˜o de e´teres e´ bem limitado, sendo usado apenas para a obtenc¸a˜o dos e´teres sime´tricos mais
simples, em que as duas cadeias ligadas ao oxigeˆnio sa˜o ideˆnticas; so´ a´lcoois prima´rios podem ser reagentes neste
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me´todo, o qual usa H2SO4 como catalisador. ´E necessa´rio controlar rigorosamente a temperatura, ou ocorrera´ a
formac¸a˜o de alquenos.
Exemplo:
O mecanismo da reac¸a˜o envolve o ataque nucleofı´lico de uma mole´cula de a´lcool a outra mole´cula que foi previa-
mente protonada pelo a´cido.
2.3.2 Sı´ntese de Willianson
Envolve a reac¸a˜o de um alco´xido com um haleto de alquila (preferencialmente um iodeto ou brometo) ou com um
tosilato; a reac¸a˜o deve ser efetuada sem aquecimento, e o haleto ou tosilato deve ser prima´rio. O alco´xido usado nesta
reac¸a˜o e´ obtido pelo pre´vio tratamento do respectivo a´lcool com so´dio meta´lico ou com hidreto de so´dio.
Exemplo:
O mecanismo compreende o ataque nucleofı´licodo a´tomo de oxigeˆnio negativamente carregado do alco´xido ao
haleto ou tosilato de alquila.
2.3.3 Alcoximercuriac¸a˜o-Desmercuriac¸a˜o
´E realizada mediante adic¸a˜o de trifluoroacetato de mercu´rio II a um alqueno em THF contendo um a´lcool, seguindo-se
de reduc¸a˜o com boroidreto de so´dio (NaBH4) em meio ba´sico. A reac¸a˜o e´ similar ao processo de obtenc¸a˜o de a´lcoois
a partir de alquenos por oximercuriac¸a˜o-desmercuriac¸a˜o, e como tal segue a regra de Markovnikov, na˜o se observando
a ocorreˆncia de reagrupamentos na cadeia carboˆnica.
Exemplo:
O mecanismo da reac¸a˜o de oximercuriac¸a˜o-desmercuriac¸a˜o vista anteriormente e´ em tudo ideˆntico ao desta reac¸a˜o,
sendo que a u´nica diferenc¸a e´ que neste caso e´ feita a adic¸a˜o de um a´lcool a` dupla ligac¸a˜o do alqueno, enquanto na
reac¸a˜o de oximercuriac¸a˜o-desmercuriac¸a˜o ocorre a adic¸a˜o de uma mole´cula de a´gua.
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2.3.4 Formac¸a˜o de Epo´xidos
Denomina-se de epo´xido a uma substaˆncia cuja mole´cula contem um ciclo com treˆs a´tomos, dos quais um e´ de
oxigeˆnio, e que portanto pode ser classificada como um e´ter.
A obtenc¸a˜o de epo´xidos pode ser feita de diversas formas, sendo a mais simples o tratamento de um alqueno com
peroxia´cidos, tais como o MCPBA ou o MMPP, que permitem a obtenc¸a˜o destes compostos atrave´s de uma reac¸a˜o
suave, sem a necessidade de aquecimento. O uso de MMPP e´ preferı´vel, visto ser um composto menos insta´vel.
Exemplo:
O mecanismo da reac¸a˜o envolve a transfereˆncia de um a´tomo de oxigeˆnio do peroxia´cido para a dupla ligac¸a˜o,
num processo que ocorre em uma u´nica etapa.
2.4 Reac¸o˜es
2.4.1 Clivagem da Ligac¸a˜o C-O
´E uma das poucas reac¸o˜es a que os e´teres se submetem, ocorrendo apenas na presenc¸a de a´cidos fortes e concentrados,
dentre os quais o mais eficiente e´ o HI, embora o H2SO4 e o HBr tambem sejam usados.
Como resultado da reac¸a˜o, cada um dos dois a´tomos de carbono ligados ao oxigeˆnio do e´ter original sofrera˜o
reac¸a˜o de substituic¸a˜o, ficando ao final ligados a um haleto ou ao grupo sulfonato; porem, se um dos a´tomos de
carbono ligados ao oxigeˆnio do e´ter for tercia´rio (ou benzı´lico), ocorrera´ reac¸a˜o de eliminac¸a˜o na respectiva cadeia.
Se um dos a´tomos de carbono ligados ao oxigeˆnio fizer parte de um anel aroma´tico, na˜o havera´ a clivagem da ligac¸a˜o
C-O, devido a` elevada energia de ligac¸a˜o envolvida.
Exemplos:
O mecanismo da reac¸a˜o depende da estrutura do e´ter que reage; para e´teres em que um dos a´tomos de carbono li-
gados ao oxigeˆnio e´ tercia´rio ou benzı´lico, ocorre formac¸a˜o de intermedia´rio carboca´tion, devido a` grande estabilidade
de carboca´tions derivados de compostos orgaˆnicos com tais tipos de estrutura.
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Para outros tipos de e´teres, o mecanismo consiste de ataque nucleofı´lico ao ı´on oxoˆnio inicialmente formado no meio
a´cido; neste caso, ao contra´rio do anterior, e´ necessa´rio efetuar a reac¸a˜o com aquecimento.
2.4.2 Abertura de Anel de Epo´xidos
Como o anel dos epo´xidos tem elevada tensa˜o angular, esta classe de substaˆncias e´ muito mais reativa que os outros
tipos de e´teres, podendo sofrer abertura de anel tanto em meio a´cido como em meio ba´sico; quando se usa a´cidos,
nem sequer e´ necessa´rio aquecimento, podendo-se inclusive usar a´cidos diluı´dos. Em qualquer caso, no mecanismo
reacional ha´ ataque de nucleo´filo a um dos a´tomos de carbono constituintes do anel.
Em meio a´cido, o nucleo´filo (representado abaixo por um a´lcool) liga-se ao a´tomo de carbono mais substituı´do,
visto que o carboca´tion intermedia´rio respectivo e´ o mais esta´vel dentre os que podem ser formados; ja´ em meio
ba´sico, o mecanismo compreende uma reac¸a˜o de substituic¸a˜o nucleofı´lica bimolecular, na qual o nucleo´filo que ataca
(representado abaixo por um alco´xido) so´ pode fazeˆ-lo em um a´tomo da carbono com pouco impedimento este´rico, de
modo que ele se liga ao a´tomo de carbono menos substituı´do.
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Capı´tulo 3
Feno´is
3.1 Introduc¸a˜o
Substaˆncias cujas mole´culas contem um ou mais grupos hidroxila (-OH) ligados a um anel aroma´tico.
Na nomenclatura dos feno´is, estes sa˜o considerados como derivados do membro mais simples da famı´lia a que
pertencem. Como exemplo, podem-se citar:
A nomenclatura substitutiva, com uso do prefixo hidroxi, torna-se obrigato´ria quando na mole´cula houver um outro
grupo funcional alem da hidroxila, que tenha prefereˆncia a ele (por exemplo, um grupo C=O). Como exemplo, temos:
3.2 Propriedades
Como nos feno´is ha´ a ocorreˆncia de ressonaˆncia entre a hidroxila e o anel aroma´tico ao qual ela se encontra ligada, o
a´tomo de hidrogeˆnio hidroxı´lico encontra-se com carga parcial positiva maior do que nos a´lcoois, gerando com isto
ligac¸o˜es de hidrogeˆnio mais fortes entre suas mole´culas; alem deste fator, a pro´pria forma plana dos ane´is aroma´ticos
favorece uma maior interac¸a˜o entre as mole´culas dos feno´is, de modo que estes compostos sa˜o ou lı´quidos de alto
ponto de ebulic¸a˜o ou so´lidos.
No entanto, o fato de o anel aroma´tico ser apolar faz com que estas substaˆncias sejam poucos solu´veis em a´gua,
exceto nos casos em que houver mais de uma hidroxila na mole´cula.
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3.3 Sı´ntese
3.3.1 Reac¸a˜o de Haletos Aroma´ticos com Hidro´xido Alcalino
Esta reac¸a˜o e´ efetuada mediante tratamento de cloreto de arila com hidro´xido de so´dio, com aquecimento a cerca
de 300oC sob alta pressa˜o. Estas condic¸o˜es de reac¸a˜o, por serem muito dra´sticas, limitam o uso deste procedimento
apenas a` obtenc¸a˜o dos feno´is mais simples, visto que mole´culas com estruturas complexas seriam degradadas gerando
subprodutos indeseja´veis.
Exemplo:
O mecanismo nestas condic¸o˜es reacionais consiste na formac¸a˜o de um intermedia´rio altamente reativo, denomi-
nado benzino, que em condic¸o˜es mais brandas na˜o pode existir.
3.3.2 Fusa˜o Alcalina de Sulfonatos Aroma´ticos
De modo semelhante a` reac¸a˜o anterior, envolve o tratamento de sulfonatos aroma´ticos com hidro´xido de so´dio em
temperaturas superiores a 300oC, e portanto tambem na˜o se prestam a` sı´ntese de feno´is com estruturas complexas.
Exemplo:
Embora na˜o sejam conhecidos os detalhes do mecanismo desta reac¸a˜o, sabe-se que na˜o ocorre a formac¸a˜o do
intermedia´rio benzino.
3.3.3 Hidro´lise de Sais de Diazoˆnio
Trata-se de uma das reac¸o˜es mais u´teis para a obtenc¸a˜o de feno´is, pois sais de diazoˆnio sa˜o facilmente obtidos a partir
de aminas aroma´ticas, cuja obtenc¸a˜o, por sua vez, geralmente tambem e´ fa´cil. A hidro´lise dos sais de diazoˆnio e´
efetuada em temperatura ambiente, com altos rendimentos e sem formac¸a˜o de produtos colaterais, de modo que este e´
um me´todo a ser usado quando se deseja preparar feno´is cujas estruturas moleculares sejam complexas.
Exemplo:
O mecanismo e´ pouco conhecido, mas em alguns casos foi identificada a formac¸a˜o de radicais livres aroma´ticos.
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3.3.4 Reac¸a˜o entre Compostos de Grignard Aroma´ticos e Boratos
Esta reac¸a˜o, como a anterior, gera feno´is com bons rendimentos e sem que seja observada a formac¸a˜o de produtos
colaterais.
Exemplo:
O mecanismo da reac¸a˜o possivelmente envolve radicais livres, mas pouco se sabe a seu respeito.
3.3.5 Conversa˜o de Compostos Arilta´lio a Feno´is
Sendo os compostos de arilta´tio facilmente preparados a partir dos respectivos hidrocarbonetos aroma´ticos, esta reac¸a˜o
e´ uma das mais u´teis para a obtenc¸a˜o de feno´is, inclusive daqueles que possuem estruturas complexas. Tanto a
preparac¸a˜o do composto arilta´lio como as treˆs reac¸o˜es seguintes que levam a` obtenc¸a˜o do respectivo fenol podem ser
feitas no mesmo sistema reacional, sem a necessidade de se isolar qualquer dos produtos intermedia´rio que se formam,
o que representa a possibilidade de se realizar a transformac¸a˜o direta de um hidrocarboneto aroma´tico em um fenol.
Exemplo:3.4 Reac¸o˜es
Os feno´is sa˜o a´cidos mais fortes que a a´gua, ao contra´rio do que se observa para os a´lcoois:
Ar-OH + NaOH GGGGGA Ar-O−Na+ + H2O
Isto e´ devido ao efeito de ressonaˆncia entre o oxigeˆnio hidroxı´lico e o anel aroma´tico, que na˜o ocorre nos a´lcoois;
comparando-se o fenol e o respectivo aˆnion feno´xido, nota-se que, como este possui um nu´mero maior de formas
de ressonaˆncia, o efeito mesome´rico e´ maior e, portanto, contribui mais para a estabilizac¸a˜o do ı´on do que para a
estabilizac¸a˜o do fenol.
Isto leva a uma grande diminuic¸a˜o na energia necessa´ria para a formac¸a˜o do feno´xido a partir do fenol, e permite
explicar a acidez mais elevada dos feno´is, visto ser fa´cil a perda do pro´ton pelo fenol para formar o feno´xido.
14
Como em algumas das formas de ressonaˆncia do ı´on feno´xido a carga negativa se distribui no anel aroma´tico, em
posic¸o˜es orto e para com relac¸a˜o ao oxigeˆnio hidroxı´lico, a presenc¸a de grupos que atraem fortemente ele´trons (F,
Cl, C≡N, NO2, C=O) localizados nestas posic¸o˜es do anel contribuem para aumentar a acidez dos feno´is; por outro
lado, se nestas posic¸o˜es estiverem presentes grupos doadores de ele´trons (CH3, (CH3)3B), ocorrera´ o efeito inverso,
diminuindo a acidez dos feno´is que possuı´rem tais grupos.
3.4.1 Formac¸a˜o de ´Eteres pela Sı´ntese de Willianson
Em meio ba´sico, forma-se o ı´on feno´xido, o qual pode reagir tanto com haletos de alquila como com sulfonatos de
alquila.
Exemplos:
Os tipos de mecanismos envolvidos sa˜o ideˆnticos aos previamente vistos na sı´ntese de e´teres usando alco´xidos, e qual
deles ocorre em cada caso depende do tipo de a´tomo de carbono ao qual estiver ligado o halogeˆnio ou sulfonato no
reagente.
3.4.2 Substituic¸a˜o Eletrofı´lica Aroma´tica
Estas reac¸o˜es seguem o mesmo mecanismo observado nas substituic¸o˜es eletrofı´licas em hidrocarbonetos aroma´ticos,
porem com os feno´is tendem a ocorrer mais facilmente, devido ao grupo hidroxila ser um forte ativador do anel
aroma´tico frente ao ataque por eletro´filos, e como tal as reac¸o˜es tendem a ocorrer sempre nas posic¸o˜es orto e para
com relac¸a˜o a` hidroxila.
Dentre as reac¸o˜es de substituic¸a˜o eletrofı´lica a que os feno´is se submetem, destacam-se as halogenac¸o˜es, as quais
para ocorrerem de modo controlado necessitam que os reagentes sejam diluı´dos em solvente apolar e a frio. Quanto a`s
nitrac¸o˜es, so´ podem ser efetuadas em temperaturas inferiores a` ambiente usando a´cido nı´trico diluı´do, ou na˜o havera´
como manteˆ-las sob controle.
15
Exemplos:
Por outro lado, a elevada reatividade do anel aroma´tico dos feno´is permite que estes reajam com o ı´on nitrosilo
(NO+), normalmente pouco reativo, para formar os nitroso-compostos, sendo que este ı´on dificilmente chega a reagir
com outras classes de compostos aroma´ticos alem dos feno´is.
Exemplo:
Ao contra´rio do que acontece com os hidrocarbonetos aroma´ticos, no caso das reac¸o˜es de substituic¸a˜o eletrofı´lica
aroma´tica de feno´is os intermedia´rios envolvidos na˜o podem ser considerados carboca´tions, mas sim como ı´ons
oxoˆnio, que se formam bem mais facilmente que os carboca´tions, por serem mais eficientemente estabilizados por
ressonaˆncia. Abaixo e´ mostrado um exemplo de mecanismo, para o caso da reac¸a˜o de nitrac¸a˜o:
3.4.3 Reac¸a˜o com CO2 (Reac¸a˜o de Kolbe)
Para efetuar a reac¸a˜o inicialmente e´ obtido em meio ba´sico o respectivo ı´on feno´xido, o qual e´ a seguir exposto ao ga´s
carboˆnico sob pressa˜o, formando-se o sal do a´cido carboxı´lico (o carboxilato).
Exemplo:
O mecanismo desta reac¸a˜o e´ semelhante ao que se observa nas substituic¸o˜es eletrofı´licas aroma´ticas, porem esta
reac¸a˜o so´ ocorre com os feno´xidos, na˜o sendo observada para os respectivos feno´is, visto que os feno´xidos, por terem
carga negativa, estabilizam ainda mais o intermedia´rio da reac¸a˜o, o que e´ realmente necessa´rio porque o CO2 e´ um
eletro´filo muito fraco, que na˜o conseguiria reagir de outro modo.
16
3.4.4 Reac¸a˜o entre Feno´is e CHCl3 em Meio Ba´sico (Reac¸a˜o de Reimer-Tiemann)
Nesta reac¸a˜o obtem-se inicialmente o ı´on feno´xido respectivo, o qual em presenc¸a do clorofo´rmio em meio fortemente
ba´sico leva a` formac¸a˜o de aldeı´do aroma´tico.
Exemplo:
O mecanismo da reac¸a˜o envolve a formac¸a˜o de diclorocarbeno (:CCl2) a partir do clorofo´rmio em meio fortemente
ba´sico; ele enta˜o ataca o feno´xido formando um haleto que, nas condic¸o˜es da reac¸a˜o, sofre finalmente transformac¸a˜o
no aldeı´do. O intermedia´rio diclorocarbeno e´ extremamente reativo, como todos os carbenos de modo geral, e portanto
as reac¸o˜es em que ele participa tendem a formar subprodutos em proporc¸o˜es elevadas; deste modo, esta reac¸a˜o so´ e´
indicada para obter aldeı´dos aroma´ticos quando na˜o houver outra alternativa disponı´vel.
17
Capı´tulo 4
Aldeı´dos/Cetonas
4.1 Introduc¸a˜o
Sa˜o substaˆncias contendo o grupo carbonila, no qual a um a´tomo de carbono liga-se um de oxigeˆnio por meio de
ligac¸a˜o dupla. Ao a´tomo de carbono ligam-se ainda uma cadeia carboˆnica, no caso de aldeı´dos, ou duas cadeias no
caso de cetonas.
Para determinar a nomenclatura de aldeı´dos, identifica-se a cadeia mais longa que contenha o grupo -CHO, e a
seguir verifica-se a que hidrocarboneto tal cadeia corresponde, trocando-se enta˜o o sufixo o deste por al; por fim,
numera-se cada substituinte da cadeia, considerando que o carbono da carbonila tem sempre o nu´mero um. Para a
nomenclatura de cetonas, o processo e´ semelhante, porem a terminac¸a˜o usada e´ ona, e o carbono da carbonila na˜o
pode receber o nu´mero um, mas ainda assim deve receber o menor nu´mero possı´vel.
4.2 Propriedades
Como o grupo carbonila e´ altamente polar, os aldeı´dos e cetonas tem pontos de fusa˜o e de ebulic¸a˜o bem superiores
aos de hidrocarbonetos de peso molecular semelhante.
Por outro lado, como na˜o podem formar ligac¸o˜es de hidrogeˆnio entre si, mas somente com substaˆncias que tenham
grupos OH ou NH2, seus pontos de fusa˜o e de ebulic¸a˜o sa˜o inferiores aos de a´lcoois similares, sendo porem solu´veis
em a´gua.
4.3 Sı´ntese
4.3.1 Oxidac¸a˜o de ´Alcoois
Mediante oxidac¸a˜o de a´lcoois prima´rios com clorocromato de piridı´nio (PCC) em condic¸o˜es anidras, obtem-se aldeı´dos
com rendimentos elevados, e a oxidac¸a˜o de a´lcoois secunda´rios com o reagente de Jones (CrO3 e H2SO4 em acetona)
por sua vez leva a` obtenc¸a˜o de cetonas.
18
Exemplos:
4.3.2 Reduc¸a˜o de Cloretos de Acila, ´Esteres, ou Nitrilas com Hidretos
O uso de hidretos de lı´tio e alumı´nio menos reativos que o LiAlH4 permite converter reagentes destas classes em
aldeı´dos.
Exemplos:
Os hidretos a serem usados dependem do tipo de reagente orgaˆnico que sofre a reduc¸a˜o, porem em todos os casos
tratam-se de hidretos constituı´dos por mole´culas volumosas, com elevado impedimento este´rico, o que explica sua
baixa reatividade; se nestas reac¸o˜es fosse usado o extremamente reativo hidreto LiAlH4, na˜o seria possı´vel para´-las na
etapa de aldeı´do, pois ao contra´rio seriam obtidos diretamente os a´lcoois respectivos. Para garantir que estas reac¸o˜es
ocorram efetivamente de modo controlado, elas sa˜o realizadas em temperaturas baixas (cerca de -70oC), o que diminui
ainda mais a reatividade dos hidretos usados.
O mecanismo destas reac¸o˜es e´ bastante semelhante entre si, e para o caso de reduc¸a˜o de cloretos de acila e´ mostrado
abaixo:
O mecanismo de reduc¸a˜o de e´steres e´ ideˆntico, sendo que as u´nicas diferenc¸as sa˜o o tipo de hidreto redutor usado, e o
fato de que nesta reac¸a˜o forma-se como subproduto um a´lcool, e na˜o o cloreto como no caso anterior:
19
Com nitrilas, embora o mecanismo parec¸a distinto, na verdade segue o mesmo princı´pio dos anteriores, com o a´tomo
de alumı´nio agindo como a´cido de Lewis, ligando-se ao par de ele´trons na˜o-ligantesdo nitrogeˆnio, o que aumenta a
carga parcial positiva do carbono ligado ao nitrogeˆnio, facilitando o ataque a ele pelo aˆnion hidreto:
Ao final das reac¸o˜es, independentemente do tipo de hidreto usado, deve-se remover os resı´duos inorgaˆnicos que
permanecem ligados ao composto orgaˆnico, mediante a adic¸a˜o de a´gua, que causa a hidro´lise do complexo alumı´nio-
orgaˆnico, numa reac¸a˜o cujo mecanismo varia de caso a caso e que pode envolver diversas etapas.
4.3.3 Adic¸a˜o de Reagentes de Grignard a Nitrilas
Este e´ um dos mais simples me´todos para obtenc¸a˜o de cetonas; podem ser usados tambem reagentes de organolı´tio,
com rendimentos igualmente elevados.
Exemplos:
O mecanismo envolve o ataque do a´tomo de carbono negativamente polarizado do reagente de Grignard (ou do
organolı´tio) ao carbono positivamente polarizado da carbonila.
4.3.4 Ozono´lise
A clivagem de alquenos pelo ozoˆnio tem alguma utilidade no preparo de aldeı´dos contendo dois grupos carbonila
na mesma mole´cula. O produto intermedia´rio formado na reac¸a˜o e´ insta´vel e explosivo, devendo ser imediatamente
reduzido pelo zinco meta´lico para formar o aldeı´do desejado.
Exemplos:
20
4.3.5 Hidro´lise ´Acida de Oximas, Hidrazonas, ou Iminas
A hidro´lise de composto de qualquer uma destas classes de func¸o˜es quı´micas levara´ a` obtenc¸a˜o de um aldeı´do ou de
uma cetona, dependendo de o a´tomo de carbono ao qual o nitrogeˆnio do seu grupo funcional estiver ligado ser prima´rio
ou secunda´rio, respectivamente.
Exemplos:
O mecanismo envolve a protonac¸a˜o do a´tomo de nitrogeˆnio da dupla ligac¸a˜o, o que o torna positivo, aumentando
ainda mais a carga parcial positiva existente no a´tomo de carbono ao qual ele esta´ ligado; isto facilita o ataque do
oxigeˆnio da a´gua ao a´tomo de carbono, permitindo que a reac¸a˜o ocorra facilmente.
4.3.6 Hidro´lise ´Acida de Acetais
Este me´todo na˜o e´ de interesse especı´fico para a sı´ntese de compostos carbonı´licos, pois em geral os acetais costumam
ser na verdade de mais difı´cil obtenc¸a˜o e mais caros que os respectivos aldeı´dos ou cetonas. Nos poucos casos em que
esta reac¸a˜o e´ usada, ela e´ de realizac¸a˜o bem fa´cil, ocorrendo com grande rendimento em condic¸o˜es bem suaves.
21
Exemplos:
O mecanismo consiste na protonac¸a˜o de um dos dois a´tomos de oxigeˆnio ligados ao carbono do acetal, formando
um grupo positivamente carregado que e´ um bom abandonador.
4.4 Reac¸o˜es
Como na carbonila os a´tomos de carbono e de oxigeˆnio sa˜o unidos por meio de ligac¸a˜o dupla, os aldeı´dos e cetonas
participam preferencialmente de reac¸o˜es de adic¸a˜o a` carbonila, ao contra´rio de compostos contendo o grupo hidroxila
(OH), o qual por se unir a a´tomo de carbono por meio de ligac¸a˜o simples, so´ pode participar de reac¸o˜es de substituic¸a˜o
ou de eliminac¸a˜o.
A ligac¸a˜o dupla na carbonila e´ altamente polar, ao contra´rio da ligac¸a˜o dupla carbono-carbono dos alquenos e,
como tal, comporta-se de modo totalmente distinto, sendo mais favora´vel a` adic¸a˜o nucleofı´lica, na qual o grupo que
ataca a carbonila liga-se por meio de um par de ele´trons livres ao carbono carbonı´lico positivamente polarizado.
Quando o nucleo´filo atacante e´ bastante reativo (aˆnions com grande raio, que compartilham ele´trons facilmente, como
o I− ou o CH3S−) a reac¸a˜o em geral e´ ra´pida, mas com grande parte dos nucleo´filos e´ necessa´rio o uso de cata´lise
a´cida.
Devido ao fato de as cetonas terem duas cadeias carboˆnicas ligadas ao grupo carbonila, elas apresentam um maior
impedimento este´rico ao ataque nucleofı´lico a` carbonila que os aldeı´dos, e pelo mesmo motivo o produto da adic¸a˜o
nucleofı´lica a uma cetona tende a ser menos esta´vel, por possuir maior tensa˜o na sua estrutura; como grupos alquila
sa˜o doadores de ele´trons, nas cetonas alifa´ticas o carbono carbonı´lico tem uma carga parcial positiva que e´ menor
que nos aldeı´dos e, como resultado deste efeito indutivo (somado ao impedimento este´rico), elas usualmente sofrem
reac¸o˜es de adic¸a˜o nucleofı´lica com mais dificuldade que os aldeı´dos.
4.4.1 Adic¸a˜o de ´Alcoois a Aldeı´dos ou Cetonas em Meio Ba´sico
Este procedimento permite obter hemiacetais, os quais no entanto tendem a ser insta´veis.
22
Os hemiacetais assim obtidos somente podem ser isolados se na cadeia carboˆnica estiver ligado um ou mais grupos
fortemente atratores de ele´trons (F, NO2, CN), vizinho a` carbonila, ou se o hemiacetal constituir um ciclo com 5 ou 6
membros (em que se define ’membro’ como qualquer a´tomo, de C ou na˜o, que constitua o anel).
Exemplos:
4.4.2 Adic¸a˜o de ´Alcoois a Aldeı´dos em Meio ´Acido
Quando a reac¸a˜o e´ efetuada em meio a´cido, o hemiacetal que inicialmente se forma logo se decompo˜e, dando origem
no final a um acetal; os acetais, em geral, tendem a ser bem esta´veis.
Esta reac¸a˜o deve ser feita em condic¸o˜es anidras, preferencialmente usando-se um desidratante (Al2O3), ou removendo-
se continuamente por destilac¸a˜o a a´gua que se forma; o a´cido usado para catalisar esta reac¸a˜o deve ser isento de
umidade. Na˜o e´ uma reac¸a˜o que ocorre facilmente com cetonas, a menos que a cetona que reage seja cı´clica.
Exemplo:
4.4.3 Adic¸a˜o de Aminas Prima´rias a Aldeı´dos ou Cetonas
A reac¸a˜o de aldeı´dos ou cetonas com aminas prima´rias leva a` obtenc¸a˜o de iminas, as quais em geral sa˜o pouco esta´veis,
exceto se no produto encontrar-se um anel aroma´tico conjugado com a dupla ligac¸a˜o C=N.
23
Exemplo:
O mecanismo e´ praticamente o oposto ao que se observa para a hidro´lise de iminas para obtenc¸a˜o de aldeı´dos ou
cetonas; isto esta´ em acordo com o fato de que, na pra´tica, estes dois tipos de reac¸o˜es ocorrem em equilı´brio, sendo a
formac¸a˜o de iminas favora´vel apenas se o valor de pH do meio estiver entre 4 e 5 e se for usado um excesso de amina.
Se o pH for menor que 4, toda a amina estara´ na forma protonada positiva, R’-NH+3 , na˜o podendo atacar a carbonila,
e se o pH for maior que 5 o aminoa´lcool intermedia´rio que se forma na˜o pode receber um pro´ton, na˜o ocorrendo assim
a reac¸a˜o de eliminac¸a˜o necessa´ria a` formac¸a˜o final da imina. Este valor de pH e´ normalmente mantido efetuando-se a
reac¸a˜o em soluc¸a˜o aquosa contendo o tampa˜o acetato.
4.4.4 Adic¸a˜o de Hidroxilamina, Hidrazinas, ou Semicarbazida a Aldeı´dos ou Cetonas
Estas substaˆncias reagem com aldeı´dos ou com cetonas para a obtenc¸a˜o de oximas, hidrazonas, ou semicarbazonas,
respectivamente.
Exemplos:
O mecanismo destas reac¸o˜es e´ o mesmo observado para a reac¸a˜o de formac¸a˜o de iminas vista acima, com o grupo
R’ sendo OH no caso das oximas, NHAr no caso de hidrazonas, ou NH-CONH2 para as semicarbazonas. As condic¸o˜es
reacionais tambem sa˜o similares, necessitando de controle adequado de pH.
4.4.5 Adic¸a˜o de ´Acido Cianı´drico a Aldeı´dos
Em presenc¸a do catalisador NaCN, o a´cido cianı´drico adiciona-se a` carbonila de aldeı´dos, formando cianoidrinas. Esta
reac¸a˜o dificilmente ocorre com cetonas, principalmente com as que possuem grande impedimento este´rico.
24
Exemplo:
No mecanismo da reac¸a˜o, inicialmente o aˆnion CN− do catalisador ataca o carbono carbonı´lico e, a seguir, a
pro´pria reac¸a˜o origina mais ı´ons CN− a partir do a´cido cianı´drico existente no meio, dando continuidade a` reac¸a˜o.
Nesta reac¸a˜o, bem como no caso da adic¸a˜o de aminas e hidroxilamina, dentre outros, os reagentes usados sa˜o bons
nucleo´filos, alem de serem bases razoavelmente fortes, de modo que na˜o so´ na˜o necessitam de cata´lise a´cida como, de
fato, ate´ seriam prejudicados se ela fosse usada. Deve-se notar que o a´cido cianı´drico, sendo muito fraco, na˜o chega a
agir como catalisador a´cido nesta reac¸a˜o.
4.4.6 Adic¸a˜o de Reagente Organozinco a Aldeı´dos ou Cetonas (Reac¸a˜o de Reformatski)
Trata-se de um me´todo geral bastante eficiente para a obtenc¸a˜ode β -hidroxie´steres.
Exemplo:
O mecanismo envolve a adic¸a˜o de um intermedia´rio organozinco, previamente preparado, a` carbonila de um
aldeı´do ou cetona, formando-se um alco´xido de zinco que, mediante tratamento com a´cido sofre protonac¸a˜o origi-
nando um β -hidro´xie´ster.
Os reagentes de organozinco sa˜o menos ativos que os reagentes de Grignard equivalentes, os quais se fossem
usados nesta reac¸a˜o na˜o somente atacariam o aldeı´do ou cetona, mas o pro´prio e´ster; esta menor reatividade e´ devida
ao fato de que a diferenc¸a de eletronegatividade entre o carbono e o zinco e´ menor que a diferenc¸a entre o carbono e o
magne´sio, o que torna a carga parcial negativa no a´tomo de carbono ligado ao metal menor nos compostos organozinco
que nos respectivos reagentes de Grignard.
4.4.7 Adic¸a˜o de Reagente de Grignard a Aldeı´dos ou Cetonas
Permite obter, respectivamente, a´lcoois secunda´rios ou tercia´rios, como ja´ visto antes (item 1.3.5).
25
Exemplos:
4.4.8 Adic¸a˜o de LiAlH4 ou de NaBH4 a Aldeı´dos ou Cetonas
Permite obter a´lcoois prima´rios ou secunda´rios, respectivamente. O uso do NaBH4 e´ preferı´vel sempre que houver
grupos e´ster na mole´cula, pois este hidreto em particular so´ reage com carbonilas de cetona ou de aldeı´do; em qualquer
caso, porem, se houver dupla ligac¸a˜o carbono-carbono na mole´cula, ela na˜o sera´ atacada por nenhum destes reagentes.
Exemplos:
4.4.9 Reac¸a˜o de Halogeˆnios com Aldeı´dos ou Cetonas
Quando adiciona-se halogeˆnio a um aldeı´do ou cetona, em meio a´cido ou ba´sico, ocorre a substituic¸a˜o de um ou mais
dos a´tomos de hidrogeˆnio vizinhos a` carbonila pelo halogeˆnio; com metilcetonas, ocorre a remoc¸a˜o do grupo metil.
Como este tipo de reac¸a˜o ocorre em equilı´brio, o uso de excesso de halogeˆnio no meio reacional pode ser necessa´rio
para favorecer a formac¸a˜o do produto.
O uso de flu´or nesta reac¸a˜o e´ pouco produtivo, e em geral e´ evitado.
Exemplos:
Em meio a´cido, o mecanismo envolve a formac¸a˜o de intermedia´rio enol, que e´ rapidamente atacado pelo halogeˆnio
para formar o produto final.
Quando o meio e´ ba´sico, o intermedia´rio que participa do mecanismo e´ o ı´on enolato.
26
Se o reagente orgaˆnico usado for uma metil-cetona em meio ba´sico, obtem-se ao final um a´cido carboxı´lico pela
perda do grupo metil da cetona de partida; esta reac¸a˜o e´ mais u´til quando o outro a´tomo de carbono ligado a` carbonila
da cetona for quaterna´rio. No mecanismo desta u´ltima reac¸a˜o, conhecida como a reac¸a˜o do halofo´rmio, a etapa mais
lenta e´ a adic¸a˜o do primeiro a´tomo de halogeˆnio; nas etapas seguintes a formac¸a˜o de carbaˆnion e´ facilitada porque o
halogeˆnio ja´ ligado a` mole´cula ajuda a estabilizar a sua carga negativa, de modo a acelerar a reac¸a˜o.
4.4.10 Oxidac¸a˜o de ´Aldeı´dos ou Cetonas pelo Uso de Peroxia´cidos (Reac¸a˜o de Bayer-Villiger)
Neste procedimento usam-se como oxidantes o peroxia´cido MCPBA (ou preferencialmente, o MMPP), levando a`
obtenc¸a˜o de a´cidos carboxı´licos ou e´steres, caso se parta de aldeı´dos ou de cetonas, respectivamente.
Exemplos:
O mecanismo reacional envolve ataque do oxigeˆnio do peroxia´cido ao carbono carbonı´lico, seguido de migrac¸a˜o
de um dos grupos originalmente ligados a` carbonila do reagente; dentre os possı´veis grupos que migram, a prefereˆncia
e´ geralmente H > alquila 3◦ > fenil > alquila 1◦.
No exemplo de mecanismo mostrado acima, considerou-se que o grupo R’ e´ o que migra preferencialmente.
27
4.4.11 Reac¸a˜o de Aldeı´dos ou Cetonas com Iletos de Fo´sforo (Reac¸a˜o de Wittig)
Sa˜o considerados iletos todos os tipos de substaˆncias em que um a´tomo de carbono com carga negativa tem ligado a
ele um heteroa´tomo com carga positiva (em geral, P ou S). Quando se trata um aldeı´do ou cetona com um ileto de
fo´sforo, obtem-se um alqueno com rendimento elevado; a reac¸a˜o e´, porem, pouco seletiva, formando os isoˆmeros E e
Z em proporc¸o˜es aproximadamente semelhantes, sem qualquer prefereˆncia evidente entre eles.
Exemplo:
Esta reac¸a˜o ocorre em treˆs etapas: adiciona-se um haleto de alquila a` trifenilfosfina [(C6H5)3P], e a seguir adiciona-
se fenil-lı´tio ou outra base igualmente forte para formar o ileto, e por fim reage-se este ileto com um aldeı´do ou cetona.
Embora o processo parec¸a complicado, e´ importante observar que ele pode ser efetuado em um u´nico recipiente,
bastando adicionar os reagentes em sucessivas etapas, desde que seja dado tempo suficiente entre elas para que cada
respectiva reac¸a˜o ocorra.
A formac¸a˜o do ileto de fo´sforo (denominado tambem de fosforana) ocorre com alto rendimento porque o carbaˆnion
e´ estabilizado pelo a´tomo de fo´sforo positivo, e por sua vez a reac¸a˜o do ileto com o aldeı´do ou cetona e´ favorecida pela
grande energia da ligac¸a˜o fo´sforo-oxigeˆnio do o´xido de trifenilfosfina [(C6H5)3P=O] que e´ obtido como subproduto
no final.
Deve-se notar que, embora o carbaˆnion seja estabilizado pelo fo´sforo, mesmo assim ainda e´ necessa´rio o uso de
uma base bastante forte, o fenil-lı´tio (ou o butil-lı´tio) para que o ileto se forme. Como esta base pode arrancar um
pro´ton de praticamente qualquer outra mole´cula, e´ fundamental que na reac¸a˜o na˜o se encontre qualquer tipo de a´cido,
inclusive a a´gua, que e´ suficientemente a´cida para reagir com compostos organolı´tio, destruindo-os; e´ fundamental por-
tanto efetuar esta reac¸a˜o em meio completamente anidro (como alia´s e´ a regra com a maioria das reac¸o˜es envolvendo
compostos organometa´licos, como por exemplo a de Reformatski vista anteriormente).
4.4.12 Reduc¸a˜o de Aldeı´dos ou Cetonas em Meio Ba´sico (Reduc¸a˜o de Wolf-Kirshner)
Pelo tratamento de um aldeı´do ou cetona com hidrazina e uma base forte como o terc-buto´xido de pota´ssio, obtem-se
o alcano respectivo. Esta reac¸a˜o e´ bastante seletiva, so´ efetuando a reduc¸a˜o no carbono contendo ligac¸a˜o dupla com
oxigeˆnio.
Exemplo:
28
O mecanismo inicia-se pelo ataque da hidrazina ao carbono carbonı´lico, seguido de reac¸a˜o da hidrazona inter-
media´ria com a base.
4.4.13 Reduc¸a˜o de Aldeı´dos ou Cetonas em Meio ´Acido (Reduc¸a˜o de Clemensen)
Trata-se de um me´todo de reduc¸a˜o complementar a` reduc¸a˜o de Wolf-Kirshner, pois pode ser usado com substaˆncias
sensı´veis ao meio ba´sico, que na˜o poderiam ser submetidas a`quele me´todo.
Exemplo:
O mecanismo e´ conhecido apenas parcialmente, sem que se saibam quais os detalhes das etapas envolvidas, o que
e´ de resto um fato bastante comum em reac¸o˜es envolvendo superfı´cies meta´licas.
No mecanismo acima na˜o e´ mostrada em etapa alguma a formac¸a˜o de carga em a´tomos meta´licos, ainda que ela
deva existir; isto e´ devido ao fato de que se um a´tomo de metal (no caso zinco) chegar a ficar positivamente carregado,
esta carga imediatamente se redistribui entre os inu´meros a´tomos meta´licos vizinhos, de modo que na˜o se justifica
representar os a´tomos de zinco com carga, e nem mesmo com ele´trons desemparelhados.
4.4.14 Reac¸a˜o de Aldeı´dos ou Cetonas com Iletos de Enxofre
Este e´ um me´todo bastante eficiente para obtenc¸a˜o de epo´xidos, que por sua vez sa˜o reagentes bastante u´teis, pois
podem ser usados em diversas reac¸o˜es para a produc¸a˜o dos mais diversos tipos de substaˆncias.
Exemplo:
29
Assim como na reac¸a˜o de Wittig, esta ocorre em treˆs etapas, que podem ser efetuadas em sequeˆncia num mesmo
frasco reacional, o que facilita o procedimento experimental pois permite evitar as etapas de isolamento dos inter-
media´rios formados em cada etapa. E como na reac¸a˜o de Wittig, os iletos de enxofre sa˜o bastante sensı´veis a` presenc¸a
da a´gua, de modo que esta reac¸a˜o precisa ser efetuada em condic¸o˜es anidras. O mecanismo e´ mostrado abaixo.
30
Capı´tulo 5
´Acidos Carboxı´licos
5.1 Introduc¸a˜o
Sa˜o substaˆncias contendo o grupo carboxila (-COOH) ligadoa uma cadeia orgaˆnica.
A nomenclatura dos a´cidos carboxı´licos baseia-se na substituic¸a˜o do sufixo o do hidrocarboneto respectivo pelo
sufixo o´ico, sendo que o carbono carboxı´lico sempre e´ o primeiro da cadeia ao qual pertenc¸a, e esta e´ sempre a mais
longa da mole´cula.
5.2 Propriedades
Devido a` presenc¸a do grupo carbonila e do grupo hidroxila, ligados a um mesmo a´tomo de carbono, os quais sa˜o alta-
mente polares e podem participar de ligac¸o˜es de hidrogeˆnio, os pontos de fusa˜o e de ebulic¸a˜o dos a´cidos carboxı´licos
sa˜o bastante superiores aos de hidrocarbonetos e ate´ mesmo de a´lcoois de pesos moleculares semelhantes.
Sendo os mais fortes a´cidos dentre as substaˆncias orgaˆnicas usuais, reagem facilmente com hidro´xidos, formando
sais; dentre estes sais, os mais comuns sa˜o os de metais alcalinos como os de so´dio e de pota´ssio, que tendem a ser
bastante solu´veis em a´gua.
5.3 Sı´ntese
5.3.1 Reac¸a˜o de CO2 com Compostos de Grignard
Esta reac¸a˜o leva a` obtenc¸a˜o de sais de a´cidos carboxı´licos (denominados carboxilatos) que, por tratamento com a´cidos
minerais fortes convertem-se nos respectivos a´cidos carboxı´licos. Qualquer haleto orgaˆnico que na˜o tenha grupos
incompatı´veis com a formac¸a˜o de reagente de Grignard (tais como -OH, -NH2, -CHO, -CN, -NO2) pode ser usado
nesta reac¸a˜o.
31
Exemplo:
O mecanismo e´ mostrado a seguir.
5.3.2 Oxidac¸a˜o de metilcetonas (Reac¸a˜o do halofo´rmio)
Quando uma cetona tem um grupo metil ligado a` carbonila, a oxidac¸a˜o pelo uso de halogeˆnio em meio ba´sico leva a
perda deste grupo, formando o respectivo a´cido carboxı´lico, como ja´ visto previamente (item 4.4.9).
Exemplos:
Se no outro a´tomo de carbono vizinho a` carbonila houver a´tomos de hidrogeˆnio, estes sera˜o substituı´dos pelo
halogeˆnio que for usado na reac¸a˜o; este me´todo e´ portanto mais u´til para a obtenc¸a˜o de a´cidos carboxı´licos cujo
carbono α , vizinho a` carboxila, for quaterna´rio.
5.3.3 Hidro´lise de Nitrilas ou de Cianoidrinas
Compostos contendo o grupo ciano (-C≡N) sofrem hidro´lise em meio a´cido ou ba´sico, originando a´cidos carboxı´licos.
Exemplos:
Em meio a´cido, o mecanismo envolve a formac¸a˜o de amida intermedia´ria (R-CONH2) que e´ esta´vel, e portanto
esta reac¸a˜o so´ se completa se for efetuada com aquecimento.
32
A hidro´lise em meio ba´sico ocorre por um mecanismo diferente, sem a formac¸a˜o de amida intermedia´ria.
5.3.4 Oxidac¸a˜o de ´Alcoois Prima´rios
Este procedimento, efetuado com o reagente de Jones, da´ origem ao a´cido carboxı´lico com bom rendimento, como ja´
visto no item 1.4.5.
Exemplo:
O mecanismo da reac¸a˜o envolve a formac¸a˜o de um aldeı´do intermedia´rio, o qual, em presenc¸a da a´gua contida no
reagente, forma um hidrato (denominado gem-diol) que e´ rapidamente oxidado levando por fim ao a´cido carboxı´lico.
33
5.3.5 Oxidac¸a˜o de Alquenos com Ozoˆnio e H2O2
Esta reac¸a˜o consiste na clivagem da dupla ligac¸a˜o, originando dois grupos carboxila.
Exemplo:
O mecanismo da reac¸a˜o com o ozoˆnio e´ o mesmo observado na ozono´lise comum para obtenc¸a˜o de aldeı´dos ou
cetonas, mas os detalhes da posterior reac¸a˜o com o pero´xido de hidrogeˆnio sa˜o desconhecidos.
5.4 Reac¸o˜es
Embora muito mais fracos que a maioria dos a´cidos inorgaˆnicos (HCl, HBr, H2SO4, HNO3, H3PO4), os a´cidos
carboxı´licos sa˜o mais fortes que a maioria das outras classes de substaˆncias orgaˆnicas. Eles reagem tanto com os
hidro´xidos como com os carbonatos, convertendo-se nos respectivos sais (carboxilatos); esta reac¸a˜o pode ser revertida
adicionando-se a´cidos fortes ao sal obtido.
Ao contra´rio do que ocorre com os feno´is, tanto o efeito indutivo como a mesomeria sa˜o os responsa´veis pela maior
acidez destes compostos. A mesomeria, ao distribuir a carga negativa existente nos sais carboxilatos os torna bastante
esta´veis, o que explica a sua fa´cil formac¸a˜o pelas reac¸o˜es a´cido-base acima mostradas; quanto ao efeito indutivo, a
presenc¸a de dupla ligac¸a˜o carbono-oxigeˆnio tambem ajuda a estabilizar a carga negativa presente nos sais carboxilatos,
o que favorece ainda mais a sua formac¸a˜o. Devido a` importaˆncia do efeito indutivo na acidez destas substaˆncias, deve-
se esperar que a presenc¸a de outros grupos que atraem ele´trons, se estiverem localizados pro´ximos ao grupo carboxila,
aumente ainda mais a sua acidez, o que se verifica na pra´tica; deste modo, por exemplo, o a´cido 2-cloropropano´ico
(CH2ClCH2COOH) e´ mais forte que o acido propano´ico (CH3CH2COOH), que na˜o possui o grupo cloro, e tambem e´
mais forte que o a´cido 3-cloropropano´ico (CH2ClCH2COOH), no qual o cloro encontra-se mais distante da carboxila.
As u´nicas reac¸o˜es que os a´cidos carboxı´licos sofrem, alem das reac¸o˜es a´cido-base ja´ citadas, sa˜o as de adic¸a˜o a`
dupla ligac¸a˜o carbono-oxigeˆnio, que sa˜o em tudo semelhantes a`s adic¸o˜es nucleofı´licas a aldeı´dos e cetonas, inclusive
necessitando em geral de catalisador a´cido; porem, como o grupo -OH+2 que se forma nestas condic¸o˜es de reac¸a˜o e´
um bom grupo abandonador, neste caso a adic¸a˜o nucleofı´lica e´ seguida pela perda dele, de modo que na pra´tica o que
se observa e´ uma reac¸a˜o de substituic¸a˜o, na qual o grupo hidroxila do a´cido e´ trocado com o nucleo´filo que ataca a
mole´cula. Por esse motivo, o mecanismo desta reac¸a˜o e´ conhecido como de adic¸a˜o-eliminac¸a˜o nucleofı´lica.
5.4.1 Reac¸a˜o com SOCl2
´E praticamente o u´nico me´todo pra´tico para a obtenc¸a˜o dos cloretos de acila, reagentes bastante u´teis na quı´mica
orgaˆnica. O pro´prio reagente contem a´cido como impureza, de modo que nesta reac¸a˜o na˜o e´ necessa´rio adicionar
deliberadamente catalisador a´cido.
34
Exemplos:
A reac¸a˜o e´ bastante eficaz, pois pode-se observar no mecanismo a formac¸a˜o de um bom grupo abandonador, o
HOSOCl, o que favorece a formac¸a˜o do produto.
5.4.2 Reac¸a˜o entre ´Acidos Carboxı´licos e ´Alcoois (Esterificac¸a˜o)
A reac¸a˜o de esterificac¸a˜o e´ feita usualmente com o uso de a´cido sulfu´rico como catalisador, embora qualquer outro
a´cido forte possa ser usado. A reac¸a˜o tende a atingir um equilı´brio no qual parte dos reagentes permanecem sem serem
consumidos; para conseguir forc¸ar a conversa˜o completa dos reagentes para o e´ster e´ necessa´rio usar um excesso de
a´cido ou de a´lcool (o que for mais barato), ou remover continuamente a a´gua que se forma como subproduto, por meio
de destilac¸a˜o azeotro´pica ou adic¸a˜o de desidratante.
Exemplo:
O mecanismo da reac¸a˜o consiste no ataque do a´lcool a` carboxila, a qual precisa ser ativada pelo meio a´cido, visto
que o a´lcool e´ um nucleo´filo fraco. A etapa inversa, de hidro´lise do e´ster, que ocorre no equilı´brio impedindo a
conversa˜o completa dos reagentes em produto, segue o mesmo mecanismo porem na sequeˆncia exatamente inversa.
Devido ao fato de ser usado catalisador fortemente a´cido, esta reac¸a˜o na˜o pode envolver a´lcoois tercia´rios, que
sofrem eliminac¸a˜o facilmente nestas condic¸o˜es, originando va´rios subprodutos (dentre os quais se destacam os alque-
nos).
5.4.3 Reac¸a˜o entre ´Acidos Carboxı´licos e Aminas
Trata-se de uma reac¸a˜o pouco eficiente, pois no meio a´cido as aminas, que sa˜o bases fortes, sa˜o facilmente protonadas
originando os respectivos ca´tions amoˆnio que sa˜o pe´ssimos nucleo´filos; e´ preferı´vel proceder esta reac¸a˜o portanto em
meio neutro, ativando-se a carboxila com o uso de dicicloexilcarbodiimida (DCC).
35
Exemplos:
A reac¸a˜o entre a´cidos carboxı´licos e aminas usando DCC como ativador e´ bastante eficiente porque ao final obtem-
se, alem de amida, que e´ bastante esta´vel, a dicicloexilure´ia que e´ um excelente abandonador; estes dois fatores sa˜o os
responsa´veis pelo fato desta reac¸a˜o ser irreversı´vel e ocorrer com altos rendimentos.
5.4.4 Reac¸a˜o entre ´Acidos Carboxı´licos e Haletosde Acila
Permite obter anidridos carboxı´licos, e apresenta rendimentos elevados quando efetuada em presenc¸a de piridina.
Exemplo:
O mecanismo envolve o ataque do carboxilato (resultante de reac¸a˜o a´cido-base entre o a´cido carboxı´lico e a
piridina) ao haleto de acila. O a´cido carboxı´lico e´ um mau nucleo´filo, e e´ sua transformac¸a˜o no aˆnion carboxilato que
favorece a ocorreˆncia da reac¸a˜o; a piridina, por sua vez, embora seja uma base apreciavelmente forte, e´ um pe´ssimo
nucleo´filo, na˜o interferindo no decorrer da reac¸a˜o.
Pode ocorrer a formac¸a˜o de anidridos pela reac¸a˜o direta entre dois grupos carboxila, quando o anidrido obtido
formar um ciclo com cinco ou seis membros; o mecanismo nestes casos e´ similar ao da reac¸a˜o de esterificac¸a˜o. Neste
caso, na˜o e´ necessa´rio usar piridina, devendo-se porem aquecer fortemente os reagentes.
36
Exemplo:
5.4.5 Reac¸a˜o de ´Acidos Carboxı´licos com Cloro ou Bromo (Reac¸a˜o de Hell-Volhard-Zelinski)
Permite obter a´cidos carboxı´licos com os a´tomos de hidrogeˆnio do carbono-α substituı´dos por halogeˆnio.
Exemplo:
O mecanismo envolve formac¸a˜o de haleto de acila intermedia´rio que, ao contra´rio dos a´cidos carboxı´licos, forma
eno´is com facilidade, o que favorece o desenvolvimento da reac¸a˜o; ao final, o haleto de acila α-halogenado sofre
reac¸a˜o de troca com uma mole´cula de a´cido, gerando o acido α-halogenado, e uma nova mole´cula de haleto de acila
que pode reiniciar o processo. Deste modo, somente uma pequena quantidade de haleto de acila precisa estar presente
no inı´cio da reac¸a˜o, e e´ por este motivo que o fo´sforo e´ usado nesta reac¸a˜o apenas em quantidades catalı´ticas.
37
Capı´tulo 6
Derivados de ´Acidos Carboxı´licos
6.1 Introduc¸a˜o
Incluem-se neste grupo as amidas (e imidas), os e´steres, os anidridos, os cloretos de acila, os cetenos, e as nitrilas.
Estas substaˆncias tem a caracterı´stica distintiva de serem em geral obtidas a partir de a´cidos carboxı´licos, direta-
mente ou por meio de outros derivados de a´cidos carboxı´licos.
A nomenclatura varia para cada caso, sendo que as amidas e as nitrilas tem o nome derivado do hidrocarboneto
correspondente substituindo-se o sufixo o deste por amida, ou apenas adicionando nitrila apo´s o o, respectivamente:
Cloretos de acila por sua vez tem o nome constituı´do da palavra cloreto seguida do nome do radical acila respectivo:
A nomenclatura de anidridos consiste em adicionar a palavra anidrido antes dos nomes dos a´cidos que lhe deram
origem, os quais por sua vez sa˜o colocados em ordem alfabe´tica:
Os e´steres sa˜o considerados, para fins de nomenclatura, como se fossem sais carboxilatos:
38
Os cetenos, por fim, possuem nomenclatura substitutiva:
6.2 Sı´ntese
6.2.1 Reac¸a˜o de ´Acidos Carboxı´licos com SOCl2
´E praticamente o u´nico me´todo para obtenc¸a˜o de cloretos de acila, e permite obteˆ-los com altos rendimentos, como ja´
visto no item 5.4.1.
Exemplo:
Embora existam me´todos para preparar outros haletos de acila, so´ os cloretos sa˜o de interesse pra´tico.
6.2.2 Eliminac¸a˜o de HCl de Cloretos de Acila
Esta reac¸a˜o, efetuada em meio ba´sico, leva a` formac¸a˜o de cetenos com altos rendimentos. Os cetenos sa˜o os mais
reativos derivados de a´cidos carboxı´licos, e somente sa˜o esta´veis quando contem dois substituintes ligados ao grupo
C=C=O; em qualquer outro caso na˜o podem ser isolados.
Exemplo:
O mecanismo consiste de uma reac¸a˜o de eliminac¸a˜o ativada por bases, sendo em geral usadas para este fim as aminas
tercia´rias (contendo treˆs cadeias carboˆnicas ligadas ao nitrogeˆnio); o uso deste tipo de composto e´ preferı´vel porque,
ainda que sejam bases fortes, sa˜o pe´ssimos nucleo´filos, na˜o causando a formac¸a˜o de subprodutos.
39
6.2.3 Desidratac¸a˜o de ´Acidos Carboxı´licos
Efetua-se esta reac¸a˜o com o uso de desidratante (P2O5 ou anidrido trifluoroace´tico), para obter os anidridos car-
boxı´licos. Na˜o se usa neste procedimento misturas de a´cidos, pois caso contra´rio seriam obtidas misturas de produtos.
Se na reac¸a˜o for obtido anidrido cı´clico contendo cinco ou seis membros, a reac¸a˜o ocorre sem a necessidade de
usar desidratante, se for efetuada com aquecimento bastante intenso.
Exemplos:
O mecanismo desta reac¸a˜o e´ semelhante ao da esterificac¸a˜o.
6.2.4 Reac¸a˜o entre ´Acidos Carboxı´licos e Cloretos de Acila
Esta reac¸a˜o, quando efetuada em presenc¸a de piridina, leva a` obtenc¸a˜o de anidridos com rendimentos elevados.
Esta reac¸a˜o ja´ foi mostrada no item 5.4.4.
Exemplo:
6.2.5 Reac¸a˜o entre ´Acidos Carboxı´licos e ´Alcoois
´E um dos me´todos usados para a obtenc¸a˜o de e´steres, tendo sido visto previamente no item 5.4.2.
Exemplo:
Um procedimento alternativo, e que leva a altos rendimentos, consiste na reac¸a˜o entre a´lcoois e a´cidos carboxı´licos
ativados pela DCC.
40
Exemplo:
Este processo tem um mecanismo bem similar ao da reac¸a˜o de a´cidos com aminas para obtenc¸a˜o de amidas, com uso
de DCC. Assim como na obtenc¸a˜o de amidas, o subproduto dicicloexilure´ia obtido, por ser muito esta´vel, favorece a
ocorreˆncia da reac¸a˜o, que e´ portanto bastante eficaz, permitindo obter e´steres com elevados rendimentos.
6.2.6 Reac¸a˜o entre Cloretos de Acila e ´Alcoois
Permite obter e´steres com elevados rendimentos, em particular quando a reac¸a˜o e´ efetuada em presenc¸a de piridina;
por este me´todo, e´ possı´vel obter e´steres tambem pela reac¸a˜o entre a´cidos carboxı´licos e feno´is, embora neste caso a
reac¸a˜o seja mais lenta.
Exemplos:
O mecanismo consiste no ataque da piridina ao cloreto de acila, formando um intermedia´rio altamente reativo que,
em presenc¸a de a´lcool ou fenol, reage imediatamente para originar ao final o e´ster.
41
6.2.7 Reac¸a˜o entre Anidridos e ´Alcoois
Este me´todo de obtenc¸a˜o de e´steres, embora apresente em geral elevados rendimentos, so´ e´ u´til para a preparac¸a˜o de
e´steres derivados de anidridos facilmente acessı´veis (e portanto baratos), pois no processo uma das mole´culas de a´cido
que ’constituem’ o anidrido e´ desperdic¸ada.
Exemplos:
Nesta reac¸a˜o, somente sa˜o usados anidridos sime´tricos, nos quais as duas ’metades’ da mole´cula sa˜o originadas de
um mesmo a´cido carboxı´lico, pois em caso contra´rio seriam obtidas misturas de dois e´steres diferentes.
O mecanismo desta reac¸a˜o e´ essencialmente ideˆntico ao da reac¸a˜o cla´ssica de esterificac¸a˜o entre a´cidos car-
boxı´licos e a´lcoois.
6.2.8 Reac¸a˜o entre ´Acidos Carboxı´licos e Diazoalcanos
´E um dos melhores processos para obtenc¸a˜o de e´steres, porem tem o inconveniente de envolver o uso de um tipo de
reagente, o diazoalcano, bastante insta´vel. Esta reac¸a˜o deve sempre ser efetuada com o diazoalcano dissolvido num
solvente inerte, pois se o diazoalcano chegar a ser isolado em forma pura, causara´ certamente uma explosa˜o.
Exemplo:
O mecanismo envolve o ataque do ı´on carboxilato ao diazoalcano; a reac¸a˜o ocorre com rendimentos bastante
elevados, devido ao fato de que o N2 formado ao final e´ o melhor grupo abandonador conhecido, de modo que a u´ltima
etapa da reac¸a˜o e´ extremamente favora´vel a` formac¸a˜o do produto.
42
6.2.9 Reac¸a˜o entre Cloretos de Acila e Aminas
Embora seja uma reac¸a˜o de fa´cil realizac¸a˜o, o HCl que se forma como subproduto reage com a amina formando sal
de amoˆnio, que e´ um pe´ssimo nucleo´filo; esta reac¸a˜o deve ser portanto efetuada com uso de um excesso da amina, a
qual, sendo ba´sica, na˜o somente servira´ como reagente mas tambem ’capturara´’ o HCl que se forma.
Deve-se notar que as amidas, ao contra´rio das aminas, sa˜o bases fracas e pe´ssimos nucleo´filos; deste modo, na
reac¸a˜o mostrada abaixo, embora a amida ainda tenha uma ligac¸a˜o N-H disponı´vel, ela na˜o chega a reagir com o
cloreto de acila.
Quando a amina usada na reac¸a˜o for cara,este procedimento torna-se impratica´vel, e passa-se enta˜o a efetuar
a reac¸a˜o em presenc¸a de piridina, a qual reage com o HCl, impedindo que ele ataque a amina, evitando assim o
desperdı´cio desta.
Exemplo:
O mecanismo da reac¸a˜o e´ o mesmo de adic¸a˜o-aliminac¸a˜o ja´ observado para outras reac¸o˜es neste capı´tulo, mas
como as aminas sa˜o excelentes nucleo´filos e os cloretos de acila sa˜o muito reativos, a reac¸a˜o e´ muito ra´pida e deve-se
tomar cuidado para evitar a produc¸a˜o excessiva de calor.
6.2.10 Reac¸a˜o entre Anidridos e Aminas
´E semelhante a` reac¸a˜o anterior, porem como os anidridos sa˜o menos reativos que os cloretos de acila, esta reac¸a˜o e´
mais fa´cil de ser efetuada. Quando se usa como reagente uma amina secunda´ria (contendo duas cadeias carboˆnicas
ligadas ao a´tomo de nitrogeˆnio) obtem-se como produto invariavelmente uma amida.
Exemplo:
Ao contra´rio, se o reagente for a amoˆnia ou uma amina prima´ria, pode-se obter como produto uma imida. Esta
reac¸a˜o e´ particularmente favora´vel a` formac¸a˜o da imida quando ela formar um anel com cinco ou seis membros;
imidas que na˜o formam ane´is sa˜o pouco comuns, e em geral na˜o sa˜o de fa´cil obtenc¸a˜o (em tais casos, forma-se mesmo
a amida respectiva).
Exemplo:
43
O mecanismo da reac¸a˜o, no caso da formac¸a˜o de amidas, e´ ideˆntico ao da reac¸a˜o entre cloretos de acila e aminas.
No caso em que se obtem uma imida, a primeira parte do mecanismo e´ ideˆntica a` mostrada acima, porem ele tem uma
etapa a mais, que e´ vista a seguir:
6.2.11 Reac¸a˜o entre Nitrilas e ´Alcoois
Quando efetuada em meio a´cido, esta reac¸a˜o leva a` obtenc¸a˜o de amidas N-substituidas (contendo uma cadeia carboˆnica,
alem da carbonila, ligada ao a´tomo de nitrogeˆnio).
Exemplo:
O mecanismo constitui-se da formac¸a˜o de carboca´tion, o qual enta˜o ataca a nitrila, ocorrendo ao final reac¸a˜o
entre o intermedia´rio formado e a´gua, para originar ao final a amida. Como a´lcoois prima´rios dificilmente formam
carboca´tions, esta reac¸a˜o e´ limitada essencialmente ao uso de a´lcoois secunda´rios e tercia´rios como reagentes.
6.2.12 Reac¸a˜o entre Cianetos Alcalinos e Haletos de Alquila
´E o me´todo mais simples de obtenc¸a˜o de nitrilas, porem tem o inconveniente de na˜o poder ser usado com haletos
tercia´rios; como o cianeto e´ uma base relativamente forte, ao reagi-lo com haletos tercia´rios, ocorre preferencialmente
reac¸a˜o de eliminac¸a˜o, e na˜o a reac¸a˜o de substituic¸a˜o necessa´ria para a formac¸a˜o de nitrila.
Exemplo:
44
O mecanismo consiste numa simples reac¸a˜o de substituic¸a˜o nucleofı´lica bimolecular.
6.2.13 Reac¸a˜o entre Aldeı´dos e Hidroxilamina, em Presenc¸a de Desidratante
´E um me´todo simples para a transformac¸a˜o direta de um aldeı´do na respectiva nitrila.
Exemplos:
O mecanismo consiste na formac¸a˜o inicial de uma oxima, a qual a seguir perde uma mole´cula de a´gua pela ac¸a˜o
de um desidratante (usualmente o anidrido ace´tico).
6.2.14 Reac¸a˜o entre Amidas e SOCl2
´E um processo de desidratac¸a˜o que permite obter nitrilas a partir das respectivas amidas. So´ pode ser realizado se no
nitrogeˆnio da amida na˜o estiver ligada nenhuma cadeia carboˆnica alem do pro´prio grupo carbonila.
Exemplo:
No mecanismo inicialmente forma-se um intermedia´rio semelhante a uma imina que, a seguir, ataca o SOCl2,
formando ao final a nitrila.
6.3 Reac¸o˜es
De um modo geral, a ordem de reatividade em reac¸o˜es de adic¸a˜o-eliminac¸a˜o, observada para os derivados de a´cidos
carboxı´licos, segue a tendeˆncia:
cetenos > cloretos de acila > anidridos > e´steres > amidas
45
A reatividade das nitrilas e´ bastante varia´vel, na˜o podendo ser colocada numa posic¸a˜o exata na escala acima.
A explicac¸a˜o para a sequeˆncia acima e´ a ressonaˆncia que existe entre a dupla ligac¸a˜o da carbonila e um dado grupo
X ligado ao a´tomo da carbono desta; no caso das amidas, o grupo em questa˜o e´ o amino (-NH2), em que o par de
ele´trons na˜o-ligante no nitrogeˆnio participa intensamente da ressonaˆncia com a dupla ligac¸a˜o carbono-oxigeˆnio.
Isto torna o a´tomo de carbono carbonı´lico menos polarizado positivamente, diminuindo sua atrac¸a˜o por nucleo´filos, o
que explica a mı´nima reatividade de amidas em reac¸o˜es de adic¸a˜o-eliminac¸a˜o nucleofı´lica.
Ja´ no caso de e´steres, o a´tomo de oxigeˆnio do grupo -OR, ligado a` carbonila, e´ mais eletronegativo que o a´tomo de
nitrogeˆnio, e portanto tem menor tendeˆncia a doar ele´trons, contribuindo bem menos para a ocorreˆncia de ressonaˆncia;
como ha´ enta˜o uma menor participac¸a˜o da fo´rmula II na ressonaˆncia, a polaridade do a´tomo de carbono carbonı´lico
neste caso na˜o e´ ta˜o diminuı´da, e a reatividade dos e´steres perante nucleo´filos na˜o e´ portanto ta˜o baixa como para as
amidas.
Nos anidridos, o a´tomo de oxigeˆnio que une as duas ’metades’ da mole´cula esta´ ligado a duas carbonilas, e por
estar submetido portanto a um elevado efeito indutivo, tem ainda menor tendeˆncia a doar ele´trons. A ressonaˆncia neste
caso e´ ainda menor, garantindo assim ao anidridos uma reatividade mais elevada.
Para os cloretos de acila, dois efeitos fazem com que apresentem muito pouca ressonaˆncia entre o cloro e a carbo-
nila: por um lado, o cloro e´ um a´tomo bastante eletronegativo, evitando doar ele´trons, e por outro lado, sendo ele um
elemento do 3◦ perı´odo da tabela perio´dica, seus ele´trons na˜o-ligantes 3p na˜o interagem bem com os orbitais 2p do
carbono carbonı´lico, prejudicando a formac¸a˜o da dupla ligac¸a˜o necessa´ria para a ressonaˆncia.
Quanto aos cetenos, as duplas ligac¸o˜es C=C e C=O sa˜o ditas cumuladas, com cada par respectivo de orbitais 2p
posicionados entre si num aˆngulo de 90◦, de modo que na˜o pode haver conjugac¸a˜o entre as duplas ligac¸o˜es, e nem
chega a haver ressonaˆncia neste caso. Na˜o havendo ressonaˆncia que possa estabilizar os cetenos, estes apresentam a
mais alta reatividade possı´vel dentre todos os tipos de derivados de a´cidos carboxı´licos mais comuns.
Deve-se ressaltar, entretanto, que o que foi acima explicado depende tambem da cadeia carboˆnica a` qual os grupos
funcional estejam ligados; deste modo, por exemplo, embora os cloretos de acila sejam em geral bastante reativos,
os que tem o grupo COCl ligado a anel aroma´tico reagem mais lentamente, podendo inclusive necessitar de cata´lise
ba´sica em alguns tipos de reac¸o˜es. A presenc¸a, na cadeia carboˆnica, de grupos que atraem ele´trons pode tambem,
dependendo do tipo de reac¸a˜o envolvida, tornar o derivado de a´cido menos ou mais reativo do que poderia ser previsto
considerando-se apenas os princı´pios acima discutidos.
6.3.1 Reduc¸a˜o com Hidreto de Lı´tio e Alumı´nio
Quando se efetua esta reac¸a˜o com cloretos de acila, anidridos, ou e´steres, sa˜o obtidos a´lcoois; ja´ no caso de o reagente
ser uma amida ou nitrila, sa˜o obtidas aminas. Em qualquer caso, ligac¸o˜es duplas carbono-carbono que existam na
mole´cula na˜o sa˜o afetadas por esta reac¸a˜o.
Os detalhes do mecanismo variam em cada caso, mas a etapa inicial e´ sempre a adic¸a˜o do ı´on hidreto ao carbono
positivamente polarizado ligado ao oxigeˆnio (ou ao nitrogeˆnio, no caso das nitrilas).
Independente do tipo de derivado de a´cido que sofra reduc¸a˜o, a etapa final de hidro´lise e´ sempre necessa´ria, seja
para formar o produto final, ou ao menos para remover o ı´on alumı´nio que permanece formando complexo com a
mole´cula orgaˆnica apo´s a etapa de reduc¸a˜o.
46
Exemplos:
6.3.2 Reduc¸a˜o de Derivados de ´Acidos Carboxı´licos para Produzir Aldeı´dos
Ocorre pela reac¸a˜o de cloretos de acila, e´steres, ou nitrilas, usando-se hidretos de baixa reatividade em baixas tempe-
raturas; ja´ foi mostrada no item 4.3.2.
Exemplo:
6.3.3 Reac¸a˜o de ´Esteres com Reagentes de Grignard
Exemplo:
O mecanismo e´ o mesmo encontrado em outras reac¸o˜es de adic¸a˜o-eliminac¸a˜o,mas neste caso a cetona inter-
media´ria que se forma reage rapidamente com o reagente de Grignard ainda presente no meio reacional, na˜o podendo
ser isolada.
47
6.3.4 Reac¸a˜o de Nitrilas com Reagentes de Grignard
´E um me´todo simples para a obtenc¸a˜o de cetonas com bons rendimentos, como ja´ visto no item 4.3.3.
Exemplo:
6.3.5 Reac¸a˜o entre Cloretos de Acila e Hidrocarbonetos Aroma´ticos (Acilac¸a˜o de Friedel-
Crafts)
Trata-se de uma reac¸a˜o de substituic¸a˜o eletrofı´lica aroma´tica, e como tal pode ser realizada com qualquer substaˆncia
aroma´tica que na˜o tenha substituintes que funcionem como desativadores (NO2, CF3, C≡N, COR, SO3H, etc.). ´E
necessa´rio porem o uso de catalisador que seja bom a´cido de Lewis, tal como o AlCl3 ou o FeCl3.
Exemplo:
Com compostos aroma´ticos mais reativos, podem-se usar como reagentes os pro´prios a´cidos carboxı´licos, sendo ne-
cessa´rio neste caso o uso de a´cido de Bro¨nsted como catalisador (em geral o H2SO4).
Exemplo:
A reac¸a˜o entre compostos aroma´ticos e cloretos de acila e´ geralmente feita em solventes polares como o nitroben-
zeno (C6H5NO2), e neste caso o mecanismo e´ o mostrado abaixo, em que se observa a formac¸a˜o do intermedia´rio ı´on
acı´lio.
Esta reac¸a˜o na˜o pode ser feita com aminas aroma´ticas, pois o cloreto de acila reagiria preferencialmente com o
nitrogeˆnio da amina, e na˜o com o anel aroma´tico propriamente dito.
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6.3.6 Hidro´lise de ´Esteres
´E realizada pela adic¸a˜o de soluc¸a˜o aquosa de hidro´xido alcalino ao e´ster, levando a` formac¸a˜o de mistura do carboxilato
e do a´lcool respectivos.
Trata-se de uma reac¸a˜o bastante u´til, na˜o so´ por ser de fa´cil realizac¸a˜o, mas principalmente porque diversos e´steres
sa˜o disponı´veis na natureza, na forma de o´leos e gorduras, o que permite obter os carboxilatos a prec¸os baixos, e estes
por sua vez podem ser facilmente convertidos aos respectivos a´cidos carboxı´licos por tratamento com a´cidos fortes
(HCl, H2SO4).
Exemplo:
O mecanismo envolve, como na maioria das reac¸o˜es ja´ vistas para derivados de a´cidos, a adic¸a˜o-eliminac¸a˜o de
nucleo´filo.
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Capı´tulo 7
Compostos Carbonı´licos α ,β -Insaturados e
β -Dicarbonı´licos
7.1 Sı´ntese
7.1.1 Reac¸a˜o Aldo´lica
Ocorre quando duas mole´culas de um dado aldeı´do reagem entre si, em meio ba´sico, sofrendo dimerizac¸a˜o. As bases
mais usadas para esta reac¸a˜o sa˜o os hidro´xidos alcalinos.
Exemplo:
O mecanismo da reac¸a˜o demonstra duas caracterı´sticas fundamentais de compostos carbonı´licos, as quais sa˜o a
tendeˆncia de sofrerem adic¸a˜o de nucleo´filo a` ligac¸a˜o dupla carbono-oxigeˆnio da carbonila, e a acidez proporcional-
mente elevada dos a´tomos de hidrogeˆnio ligados ao carbono vizinho a` carbonila (ditos hidrogeˆnios α).
A reac¸a˜o ocorre por meio de um equilı´brio reversı´vel, sendo que com aldeı´dos o equilı´brio e´ favora´vel a` formac¸a˜o
do produto denominado aldol; com as cetonas, o processo e´ bastante desfavora´vel, formando-se no equilı´brio apenas
uma quantidade pequena do produto.
O aldol obtido na dimerizac¸a˜o de aldeı´do sofre facilmente desidrogenac¸a˜o se for aquecido enquanto ainda estiver
no meio ba´sico, formando um composto α ,β -insaturado. Isto ocorre porque no produto final a ligac¸a˜o dupla carbono-
carbono formada conjuga-se com a ligac¸a˜o dupla da carbonila, o que torna este produto muito esta´vel; se a ligac¸a˜o
dupla carbono-carbono for vizinha de outras duplas ligac¸o˜es (tais como anel aroma´tico, grupo ciano, outra carbonila,
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ou outra ligac¸a˜o dupla C=C), a desidratac¸a˜o e´ ta˜o fa´cil a ponto de ocorrer espontaneamente a` temperatura ambiente.
O mecanismo desta segunda etapa da reac¸a˜o envolve eliminac¸a˜o catalisada por base.
O processo completo, incluindo a dimerizac¸a˜o de aldeı´do e a formac¸a˜o da dupla ligac¸a˜o C=C, e´ denominado de
condensac¸a˜o aldo´lica.
Na˜o e´ via´vel tentar a reac¸a˜o aldo´lica cruzada, usando-se mistura de dois aldeı´dos distintos, pois levara´ a` formac¸a˜o
de misturas contendo todos os quatro produtos possı´veis. Uma excec¸a˜o ocorre se a reac¸a˜o for efetuada entre dois
aldeı´dos tais que um deles na˜o tenha a´tomos de hidrogeˆnio vizinho a` carbonila (hidrogeˆnios α), pois neste caso torna-
se impossı´vel a formac¸a˜o de mais do que um produto; deve-se notar, entretanto, que para isto, e´ necessa´rio realizar
cuidadosamente a reac¸a˜o, adicionando-se inicialmente ao meio reacional o aldeı´do sem hidrogeˆnios α , e so´ depois
adicionar, lentamente, o outro aldeı´do. Nestas condic¸o˜es, pode-se garantir que a concentrac¸a˜o total de carbaˆnion
derivado do aldeı´do contendo hidrogeˆnios α sera´ sempre pequena ao longo da reac¸a˜o, de modo que ele praticamente
so´ podera´ reagir com o outro aldeı´do que esta´ presente em excesso.
Exemplo:
7.1.2 Reac¸a˜o de Claisen-Schmidt
Ocorre entre uma cetona e um aldeı´do que na˜o contenha hidrogeˆnios α , em meio ba´sico. Trata-se de uma reac¸a˜o
cruzada mas, como no caso de reac¸a˜o aldo´lica cruzada, quando se usa um aldeı´do sem hidrogeˆnios α , este na˜o pode
perder um ı´on H+ para a base, de modo que somente a cetona forma carbaˆnions nesta condic¸a˜o, garantindo que so´ um
produto se forme. Deve-se notar tambem que cetonas na˜o reagem entre si apreciavelmente em meio ba´sico, e portanto
este e´ outro fator a garantir que este processo seja limpo, sem formac¸a˜o de subprodutos.
Exemplo:
O mecanismo e´ ideˆntico ao da reac¸a˜o de aldolizac¸a˜o, e do mesmo modo forma-se facilmente o produto com dupla
ligac¸a˜o C=C conjugada com a carbonila; na verdade, e´ realmente difı´cil isolar o produto intermedia´rio contendo
hidroxila (OH).
Se a carbonila aldeı´dica e a cetoˆnica fizerem parte de uma mesma mole´cula, ocorrera´ a formac¸a˜o de anel; esta
reac¸a˜o ocorre sempre que o anel formado tiver cinco ou seis membros, e o mecanismo e´ o mesmo observado para a
condensac¸a˜o aldo´lica.
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Exemplo:
Com cetonas na˜o-sime´tricas (contendo cadeias carboˆnicas diferentes ligadas a` carbonila), a reac¸a˜o de Claisen-
Schmidt deve ser efetuada com o uso da base di-isopropilamideto de lı´tio (LDA), a qual por ser volumosa so´ consegue
remover o ı´on H+ do a´tomo de carbono vizinho a` carbonila que for menos substituı´do; uma vez formado o carbaˆnion
pela reac¸a˜o da cetona com o LDA, este permanece em soluc¸a˜o (ja´ que cetonas na˜o reagem com carbaˆnions), so´
reagindo quando numa segunda etapa for adicionado o aldeı´do ao meio reacional; neste caso, na˜o ha´ problema em
usar aldeı´dos contendo hidrogeˆnios α .
Exemplo:
O mecanismo neste caso envolve a formac¸a˜o de enolato de lı´tio, que na segunda etapa ataca a carbonila do aldeı´do.
Alem de cetonas, e´ possı´vel efetuar reac¸o˜es deste tipo usando-se outras substaˆncias que perdem ı´ons H+ facilmente,
como os nitroalcanos e as nitrilas. O mecanismo em cada caso e´ ideˆntico ao da reac¸a˜o de Claisen-Schmidt, pois tanto
os grupos carbonila como o nitro (-NO2) e ciano (-C≡N) estabilizam os carbaˆnions formados pela perda de H+, pois
todos estes grupos possuem forte efeito indutivo e de ressonaˆncia no sentido de atrair ele´trons.
Exemplos:
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7.1.3 Condensac¸a˜o de Claisen
Ocorre pela reac¸a˜o entre duas mole´culas de um dado e´ster, em meio ba´sico, formando um β -cetoe´ster (que vem a ser
um dos compostos β -dicarbonı´licos).
Exemplo:
A base usada e´ normalmente um alco´xido, mais forte que os hidro´xidos alcalinos, pois um e´ster perde ı´on H+ com
maior dificuldade que os aldeı´dos ou as cetonas, devido a` ressonaˆncia que existe dentro do grupo COOR do e´ster e
que torna o carbono deste grupo menos polarizado positivamente e portanto menos propenso a estabilizar o carbaˆnion
que se forma nesta reac¸a˜o.
O mecanismo e´ mostrado abaixo.
O carbaˆnion formado ao final e´ muito esta´vel no meio ba´sico usado, e e´ a formac¸a˜o deste carbaˆnion que faz