Slides Química Orgânica Avançada

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20/02/2018
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QUÍMICA 
ORGÂNICA 
AVANÇADA
Profa. Dra. Renata Vasques da Silva Tavares
Nucleófilo x Eletrófilo
Sào ricos em elétrons porque 
são carregados negativamente 
ou porque tem um grupo 
funcional que contém um par 
de elétrons livre.
Tem uma área deficiente em 
elétrons, pelo fato de serem 
carregados positivamente ou 
porque tem um grupo 
funcional que contém um 
átomo que é polarizado 
positivamente
Quais das seguintes substâncias se comportam como
eletrófilos e quais se comportam como nucleófilos?
a) NO2+
b) CN-
c) CH3NH2
d) (CH3)3S+
A característica fundamental de todas as reações orgânicas 
polares é que as áreas ricas em elétrons reagem com as 
áreas deficientes em elétrons. As ligações são formadas 
quando um átomo rico em elétrons compartilha um par de 
elétrons com um átomo deficiente em elétrons
Setas curvas em mecanismos de reações polares
Regra 1: Os elétrons se deslocam de um nucleófilo (Nu: ou Nu:-) 
para um eletrófilo (E ou E+)
Regra 2: O nucleófilo pode ser tanto carregado negativamente
quanto neutro
Átomo carregado negativamente Átomo neutro
Átomo neutro Átomo carregado positivamente
Setas curvas em mecanismos de reações polares
Regra 3 – o eletrófilo pode ser tanto carregado positivamente quanto ser 
neutro
Setas curvas em mecanismos de reações polares
Átomo carregado positivamente
Átomo neutro
Átomo neutro
Átomo carregado negaivamente
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Regra 4 – a regra do octeto deve ser obedecida
Setas curvas em mecanismos de reações polares
Este hidrogênio já possui 2 elétrons. Quando outro par de
elétrons se desloca da ligação dupla para o hidrogênio, o
par de elétrons da ligação H-O deve sair.
Adicione as setas curvas às seguintes reações polares para indicar o 
fluxo de elétrons
REAÇÕES DOS ALCENOS
Reação de adição = duas moléculas se combinam para
produzir uma única molécula como produto .
A ligação pipipipi é quebrada e duas ligações σσσσ são formadas.
ligação pipipipi ligação σσσσ
Ligações quebradas
2 ligações σσσσ
Ligações formadas
Hidrogenação de alcenos
CH3
O
H2
Pd/C 
H2
Pd/C 
Hidrogenação de alcenos
Adição syn
Catalisador Hidrogênio adsorvido na 
superfície do catalisador
Complexo entre o 
alceno e o catalisador
Inserção de hidrogênios 
na ligação dupla C=C
Catalisador 
regeneradoProduto alcano
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Adição de bromo (Br2) à ligação dupla
Íon bromônio Adição anti
As clorações, em geral, seguem mais via carbocátion do que via
clorônio. Isto porque o cloro é muito eletronegativo e pouco
polarizável.
Observações:
As iodações são difíceis de fazer pois são reações reversíveis.
As fluorações são excessivamente exotérmicas.
Adição de haletos de hidrogênio (HX)
Os elétrons pipipipi do alceno formam uma ligação com um próton 
proveniente de HX, formando um carbocátion e um íon haleto
O íon haleto reage com o carbocátion doando um par de 
elétrons; o resultado é um haleto de alquila.
Carbocátions:
Características dos Carbocátions:
a) 6 elétrons de valência
b) Altamente reativos
c) Intermediários em reações 
orgânicas
Carbocátion
(Um ácido de 
Lewis)
Ânion
(Uma base 
de Lewis) Metila Primário Secundário Terciário
< < <
ESTABILIDADE
C
H
H
H
+ C
H
H
CH3
+ C
H
CH3
CH3
+ C
CH3
CH3
CH3
+
Carbocátions:
GRUPOS ALQUILA CEDEM ELÉTRONS 
DESLOCALIZANDO A CARGA POSITIVA E 
ESTABILIZANDO O CARBOCÁTION
Regra de Markovnikov: Se os átomos de carbono da
ligação dupla não são igualmente substituídos, o próton
do haleto de hidrogênio se ligará ao carbono menos
substituído. Assim, o halogênio ficará no carbono mais
substituído:
Exemplo:
Átomo de 
carbono com 
o maior 
número de 
átomos de 
hidrogênio
Produto da 
adição de 
Markovnikov
Para alcenos substituídos similarmente em ambos
carbonos da dupla, a reação de adição deverá levar a uma
mistura de produtos.
2-penteno
2-bromopentano 3-bromopentano
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Na presença de um catalisador ácido, água é adicionada
a alcenos produzindo álcoois. Esta adição ocorre
segundo a regra de Markovnikov.
Reações de hidratação
2- Metilpropeno
(isobutileno)
álcool terc-butílico
Hidratação de alcenos:
1. Etapa
2. Etapa:
3. Etapa
CH3C
C H3
C H2
O H
H
H+ CH3C
C H3
C H2
H
+ O H
H
CH3C
C H3
C H3
O H
H
+ CH3C
C H3
C H3
O
H
H
CH3C
C H3
C H3
O
H
H O H
H
+ CH3C
C H3
C H3
O H + O H
H
H
Hidratação catalisada por ácido:
Devido a ocorrência de rearranjos, esta reação
possui limitações como método de laboratório e
dois métodos indiretos são mais comumente
utilizados (hidroboração/oxidação e
oximercuração/redução)
Hidratação catalisada por ácido:
Segue a regra de Markovnikov;
Reação reversível (mecanismo para a hidratação
é o inverso da desidratação de um álcool)
Alternativas de hidratação indireta para evitar rearranjos
A hidroboração/oxidação leva ao 
produto sin resultante da 
hidratação anti-Markovinikov.
A oximercuração/reduçao 
leva ao produto da 
hidratação Markovinikov 
(realizada dessa forma, evita 
rearranjos)
Dê os produtos das 
seguintes reações:
C
CH3
CH3
CH2
HCl
H2, Ni
H3O+
Br2
ExercícioExercício
Reações de 
Substituição 
Nucleofílica dos 
Haletos de Alquila
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Considere que temos a seguinte reação 
genérica:
aA + bB → cC + dD
Sendo que a lei da velocidade dessa reação é:
v = k . [A]α. [B]β
Dizemos que essa reação genérica é de:
Ordem α em relação a A;
Ordem β em relação a B;
α + β = ordem global da reação
LEI DE VELOCIDADE E ORDEM DE REAÇÃO
Exemplo 1:
1) Reação elementar: 2 CO(g) + O2(g)→ 2 CO2(g)
Como é uma reação elementar, o expoente na lei da
velocidade é igual ao coeficiente do reagente:
v = k . [CO]2. [O2]1
Assim, temos que essa reação é de ordem 2 em relação
ao CO, de ordem 1 em relação ao O2 e sua ordem
global é 3 (2 + 1 = 3).
LEI DE VELOCIDADE E ORDEM DE REAÇÃO
Exemplo 2:
Reação não elementar: 2 H2(g) + 2 NO(g)→ 1 N2(g) + H2O(g)
As etapas dessa reação são dadas por:
Etapa 1 (lenta): 1 H2(g) + 2 NO(g) → 1 N2Og) + 2 H2O(l)
Etapa 2 (rápida): 1 N2Og) + 2 H2O(l)→ 1 N2(g) + 2 H2O(l)
Equação global:2 H2(g) + 2 NO(g) → 1 N2(g) + 2 H2O(l)
Neste caso, os expoentes na lei da velocidade são dados
pelos coeficientes dos reagentes na etapa lenta:
v = k [H2]1. [NO]2.
Essa reação é de 1ª ordem em relação ao H2, de 2ª ordem
em relação ao NO e de 3ª ordem em relação à reação
global (soma dos expoentes: 1+2 = 3).
LEI DE VELOCIDADE E ORDEM DE REAÇÃO Etapa determinante da velocidade
5 horas
1 segundo
1 segundo
TOTAL: 5 horas e 2 segundos
Etapa determinante 
da velocidade
SN2: Etapa lenta depende 
da concentração do 
nucleófilo e do substrato
SN1: Etapa lenta depende 
somente da concentração 
do substrato
C
H
H
XH
Ligação C-X é polarizada
Muito usados: 
*Como solventes de compostos relativamente apolares 
*Materiais de partida na síntese de muitos compostos
δδδδ+ δδδδ-
Haletos de Alquila
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Reações de Substituição Nucleofílica
R X R Nü X-Nü- + +
Nucleófilo Substrato 
(haleto de alquila)
Produto Íon haleto
Nucleofugo
Uma molécula neutra pode ser um nucleófilo?
R: Sim, desde que tenha par de elétrons disponíveis. Ex: H2O
Nü-
Centro que o 
nucleófilo procura
C
H
H
XH
δδδδ+ δδδδ-
Reações de Substituição Nucleofílica - SN2
CH3 Cl CH3 OH Cl-OH-+ +
60 0C
H2O
OBS: Para acontecer uma reação de 2ª ordem global é 
necessária a colisão de um OH- com o CH3Cl
SN2 = Substituição Nucleofílica Bimolecular
n°da
experiência
[CH3Cl]
inicial[OH-]
inicial
Velocidade inicial
(mol L-1 s-1)
1 0,0010 1,0 4,9 x 10-7
2 0,0020 1,0 9,8 x 10-7
3 0,0010 2,0 9,8 x 10-7
4 0,0020 2,0 19,6 x 10-7
SN2
Arranjo 
tetraédrico
Arranjo 
planar
Arranjo 
tetraédrico
Estado de transição
Mecanismo SN2
OH- C
H
H
H
Cl
Intermediário de 
existência muito curta
C
H H
H
HO Cl +C H
H
H
OH Cl-
Começa a 
fortalecer
Começa a 
enfraquecer
C Br
H
C6H13
CH3
C H
OH
C6H13
CH3
(R)-(-)-2-Bromoctano (S)-(+)-2-Octanol
 NaOH
 SN2
Cl
HH
CH3 OH-
 SN2 H
OHH
CH3 + Cl-
+ Br-
cis-1-cloro-3-metilciclopentano trans-3-metilciclopentanol
Inversão de 
configuração
Uma das evidências de uma SN2 é a inversão da configuração. Reações de Substituição Nucleofílica - SN1
(CH3)3CCl + 2H2O (CH3)3COH + H3O+ + Cl-
Com ajuda do solvente polar, o átomo de cloro se 
afasta com o par de elétrons que o ligava ao carbono
Etapa 1:
C Cl
CH3
CH3
CH3 lenta
 H2O
C
CH3
CH3
CH3
+ + Cl-
C+ terciário 
estável
Etapa 2:
C
CH3
CH3
CH3
+ :OH2
rápida
C
CH3
CH3
CH3
O+ H
H
Etapa 3:
C
CH3
CH3
CH3
O+ H
H
:OH2 rápida C
CH3
CH3
CH3
O H + H3O+
base de Bronsted 
(aceita um próton)
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Considerações sobre SN1
Etapa 1:
C Cl
CH3
CH3
CH3 lenta
 H2O
C
CH3
CH3
CH3
+ + Cl-
Etapa muito endotérmica
Clivagem se deve em grande parte, à capacidade de ionização 
do solvente
Ex: Fase gasosa esta reação tem Ea= 150 Kcal mol-1 e na fase 
aquosa esta Ea= 20 Kcal mol-1
Moléculas de 
H2O 
solvatando e 
estabilizando 
o carbocátion
Etapa 2:
C
CH3
CH3
CH3
+ :OH2
rápida
C
CH3
CH3
CH3
O+ H
H
Considerações sobre SN1
Etapa muito rápida: o intermediário
carbocátion é uma espécie extremamente
reativa.
Considerações sobre SN1
Substrato quiral
Dissociação
Carbocátion possui 
estrutura planar
Espera-se como produto da SN1: mistura racêmica
Velocidade do ataque do nucleófilo na SN1
pode se dar pela frente ou por trás
C
H5C2
CH3
(H3C)2HC(H2C)3
Cl H2O
 C2H5OH
C
H5C2
CH3
(H3C)2HC(H2C)3
OH + C
C2H5
CH3
(CH2)3CH(CH3)2
OH
Resultado Experimental:
(R)-6-cloro-2,6-dimetil-octano 40%R (retenção) 60%S (inversão)
Mecanismo 
proposto:
Formação 
de par 
iônico
Par iônico Carbocátion livre
inversão racemização
Considerações sobre SN1
Estabilidade relativa dos carbocátions
Metila Primário Secundário Terciário
< < <
ESTABILIDADE
C
H
H
H
+ C
H
H
CH3
+ C
H
CH3
CH3
+ C
CH3
CH3
CH3
+
GRUPOS ALQUILA CEDEM ELÉTRONS DESLOCALIZANDO A 
CARGA POSITIVA E ESTABILIZANDO O CARBOCÁTION
Solvólise
Ocorre solvólise quando o nucleófilo é uma 
molécula do solvente
Quando o solvente é a H2O = hidrólise
Quando o solvente é o MeOH = metanólise
Ex: (CH3)3CBr + H2O (CH3)3COH + HBr
Nü
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Fatores que afetam as velocidades das reações SN1 e SN2
Estrutura do substrato - SN2
Em uma SN2 o ataque nucleofílico ocorre por trás, portanto esta 
reação ocorrerá mais rapidamente com substratos menos impedidos
terciário < neopentila < secundário < primário < metila
vel. relativas <1 1 500 40.000 2.000.000
Devido ao impedimento estérico estes substratos 
não reagem por SN2:
C C
R
R Cl
R
C C
C C
C C
Cl
Nü
Nü
Cloreto de vinila Cloreto de arila
Fatores que afetam as velocidades das reações SN1 e SN2
Estrutura do substrato - SN1
Em uma reação SN1, quanto mais estável for 
o carbocátion, mais rápida será a reação
VELOCIDADE DA REAÇÃO
MetilaPrimárioSecundárioTerciário
ESTABILIDADE
Benzila Alila
> > >~~~~
C+ estabilizados por ressonância
C
CH3
CH3
CH3
+ C
CH3
CH3
H
+
CH2+
CH2
CH
CH2+
C
CH3
H
H
+ C
H
H
H
+
Fatores que afetam as velocidades das reações SN1 e SN2
Efeito da Concentração e da Força do Nucleófilo SN1
As velocidades das 
reações SN1 não são 
afetadas pela 
concentração ou pela 
identidade do nucleófilo, 
pois este não participa da 
etapa determinante da 
reação
As velocidades das reações SN2 
são fortemente influenciadas pela 
concentração e força do nucleófilo
Maior força do nucleófilo = SN2 mais rápida
Maior concentração do nucleófilo = SN2 mais rápida
Fatores que afetam as velocidades das reações SN1 e SN2
Efeito da Concentração e da Força do Nucleófilo - SN2
Resultado Experimental:
Nucleófilo HS- CN- I- CH3O- HO- Cl- NH3 
H2O
Reat. relativa 125.000 125.000 100.000 25.000 16.000 1.000 700 1
� Um nucleófilo com carga negativa é sempre mais reativo 
que seu ácido conjugado. 
Ex: HO-/H2O, RO-/ROH
� Em um grupo de nucleófilos em que o átomo
nucleofílico é o mesmo, a força dos nucleófilos
acompanha as respectivas basicidades.
Ex: RO- > HO- > RCO2- > ROH > H2O
� Em uma mesma coluna da tabela periódica, a
nucleofilicidade geralmente aumenta de cima para baixo.
Ex: SH- > HO- e I- > Br- > Cl-
Como prever a força de um nucleófilo:
Em solventes próticos
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Fatores que afetam as velocidades das reações SN1 e SN2
Efeito do Solvente - SN2
Solvente prótico:
Tem átomo de hidrogênio ligado a um átomo de um
elemento fortemente eletronegativo. Ex: H2O, MeOH
Solventes desse tipo 
solvatam o nucleófilo pela 
formação de ligações de 
hidrogênio
Solventes próticos 
diminuem a velocidade 
em uma SN2
:
..
X-:
..
O
H
H
O
H HOH H
OH
H
Um nucleófilo pequeno (Ex: F-), tem a carga mais
concentrada e portanto é mais solvatado do que um
nucleófilo grande.
Em solventes próticos a 
SN2 é mais rápida para 
nucleófilos maiores. 
Ex: RSH > ROH, 
RS- > RO-, 
I- > Br- > Cl- > F-
OBS: Nü maiores são mais polarizáveis favorecendo SN2
Fatores que afetam as velocidades das reações SN1 e SN2
Efeito do Solvente - SN2
Fatores que afetam as velocidades das reações SN1 e SN2
Não tem átomo de hidrogênio ligado a um átomo de 
um elemento fortemente eletronegativo. 
Todo solvente prótico é polar? 
Todo solvente polar é prótico? 
As velocidades das SN2 aumentam muito em 
solventes polares apróticos
Ex: CH3CH2CH2CH2Br + N3- CH3CH2CH2CH2N3 + Br-
solvente DMF DMSO H2O CH3OH
Reat. relativa 2.800 1.300 7 1
solvente
Efeito do Solvente - SN2
• Dissolvem compostos iônicos (ao contrário dos apolares)
• Solvatam bem os cátions (doação de par de elétrons aos 
orbitais vazios do cátion)
• Não formam ligações de hidrogênio e tem seus centros 
positivos bem blindados contra qualquer interação com 
ânions. 
• Não solvatam ânions. 
Em DMSO, a força dos Nü: F- > Cl- > Br- > I-
dimetilformamida (DMF) dimetilsulfóxido (DMSO) dimetilacetamida 
(DMA)
C
O
H N CH3
CH3
S
O
CH3 CH3
C
O
CH3 N
CH3
CH3
Solventes Polares Apróticos
Fatores que afetam as velocidades das reações SN1 e SN2
Efeito do Solvente - SN1
Solvente prótico: Tem átomo de hidrogênio ligado a um 
átomo de um elemento fortemente eletronegativo. Ex: H2O, 
MeOH.
Moléculas de H2O 
solvatando e estabilizando 
o carbocátion
Esse tipo de solvente 
estabiliza o intermediário 
(carbocátion) em reações SN1
Solventes polares aumentam a velocidade 
nas reações SN1
Ex: (CH3)3CCl + ROH (CH3)3OR + HCl 
solvente água 40%EtOH aq. 80%EtOH aq. EtOH
reat. 
relativa 100.000 14.000 100 1
Fatores que afetam as velocidades das reações SN1 e SN2
Natureza do Nucleofugo
Os melhores grupos retirantes são os que ficam mais 
estáveis depois da separação 
(estabilizammelhor a carga negativa)
Os melhores nucleofugos são 
as bases fracas
Ex: I- > Br- > Cl- >> F- I- < Br- < Cl- << F-
melhor nucleofugo basicidade
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Maus nucleofugos:
hidreto (H-) 
alcaneto (R-) Bases muito fortes
Bons nucleofugos:
íon 
alconosulfonato
S R-O
O
O
S O-O
O
O
R S-O
O
O
CH3
íon 
p-toluenosulfonato
íon sulfato 
de alquila
S C-O
O
O
F
F
F
íon triflato
8. Qual o melhor grupo abandonador e qual o pior, entre os seguintes "LG":
acetato (MeCOO-), fenóxido (PhO-) e benzenosulfonato (PhSO3-) cujos pKa
dos ácidos conjugados são 4,7, 10 e 2,6 respectivamente.
CH3 C
O
OH
CH3 C
O
O-
+ H+
OH O-
+ H+
SO3H SO3
-
+ H+
Ácidos conjugados: Bases – grupos abandonadores:
pKa = 2,6
pKa = 4,7
pKa = 10
+ forte
+ fraco
+ fraca
+ forte
Portanto:
Melhor “LG” = PhSO3-
Pior “LG” = PhO-
Comparações entre as reações SN1 e SN2
SN1 SN2
substrato Maior velocidade
para terciários
Maior velocidade
para metílicos e
primários
nucleófilo Concentração e força
não afetam a
velocidade
Quanto maior a
concentração e
força, maior a
velocidade
nucleofugo Quanto mais estável
(acomodar melhor a
carga negativa) mais
rápida a reação
Quanto mais estável
(acomodar melhor a
carga negativa) mais
rápida a reação
solvente Solventes próticos Solventes polares
apróticos
Síntese orgânica envolvendo SN2
Haleto de amônio quaternário
RX
ROH
ROR’
RSH
RSR’
RCN
RC CR’
ROOCR’
RN+R’3X-
RN3
OH-
R’O-
SH-
R’S-
CN-
R’C C-
R’COO-
R’3N
N3-
(-X-)
R = Me, 
primário ou 
secundário
X = Cl, Br ou I 
Álcool
Éter
Tiol
Tioéter
Nitrila
Alquino
Éster
Azida alquílica
Os compostos aromáticos sofrem reações de 
substituição ao invés das reações de adição.
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
Cl
+ HCl + AlCl4
Cl2
AlCl3
Ex: Cloração – Um dos hidrogênios do anel (H) foi
substituído por um cloro (Cl)
Produto de substituição
(não ocorreu perda da 
aromaticidade)
SUBSTITUIÇÃO ELETROFÍLICA AROMÁTICA Reações de Substituição Eletrofílica Aromática
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O grupo –NH2 ligado ao anel é obtido a partir da redução do grupo nitro:
NO2 NH2Zn(Hg) / HCl
Ou o Zn(Hg) / HCl, pode ser substituído por Fe / HCl (opção mais barata)
A sulfonação do benzeno é uma reação reversível; se o ácido
benzenossulfônico é aquecido em uma solução ácida, ocorre a reação
de substituição reversa, isto é, o hidrogênio toma o lugar do grupo SO3.
Mecanismo da halogenação (com cloro) 
O mesmo ocorre na bromação.
O ácido de Lewis mais usado é o
FeBr3
Etapa 1
Está é uma reação de ácido e base de Lewis
O composto se dissocia para formar um carboncátion e AlCl 4-.
O carbocátion, atuando como um eletrófilo, reage com benzeno para produzir um íon arênio.
CH
H3C
H3C
Cl Al
Cl
Cl Cl
H3C
CH
H3C
Cl Al-
Cl
Cl
Cl
H3C
CH
H3C
Cl Al- Cl
Cl
Cl
+ +
Etapa 2
+ CH3
HC
CH3
CH
CH3
CH3H
Outras estruturas
de ressonância
+
Etapa 3
+
CH
CH3
CH3H
Cl Al- Cl
Cl
Cl
CH
CH3
CH3
HCl AlCl3+ +
Mecanismo da alquilação de Friedel Crafts
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CH3CHCH3
Cl
AlCl3+
Benzeno 2-cloropropeno
CHCH3
CH3
HCl+
isopropilbenzeno
(cumeno)
� Uma das limitações da alquilação de Friedel Crafts é 
a ocorrência de rearranjos, levando a formação de 
produtos indesejáveis.
�As reações de Friedel Crafts não ocorrem em anéis 
que tenham substituintes nitrogenados.
� Se o substrato tem um grupo retirador de elétrons ou um grupo
amino (-NH2, NHR, -NR2), não ocorre reação.
� Os grupos amina são incluídos porque reagem com o catalisador
AlCl3 em um tipo de reação ácido-base.
O grupo não é inserido desta forma e sim através da reação:C
O
OH
CH3 C
O
OHKMNO4
Para converter um grupo acila em um grupo alquila, podemos utilizar
a seguinte reação de redução:
C
CH3
O
Zn(Hg) / HCl CH2
CH3
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ATIVADORES ORIENTAM ORTO + PARA ATIVADORES ORIENTAM ORTO + PARA
DESATIVADORES ORIENTAM META
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Síntese de álcoois
Os álcoois ocupam uma posição central na química orgânica. Podem ser
preparados a partir de vários compostos, assim como podem ser
igualmente transformados em uma grande variedade de substâncias.
Sintese de álcoois por Hidratação de 
alcenos:
Hidratação catalisada por ácido:
Alceno + H3O+ (ex: H2SO4)
Causa rearranjo e é pouco utilizada como ferramente de síntese.
Alceno + BH3/THF
A hidroboração/oxidação leva ao produto sin resultante da
hidratação anti-Markovinikov.
Alceno + Hg(OAc)2
A oximercuração/redução leva ao produto da hidratação anti-
Markovinikov (realizada dessa forma, evita rearranjos)
Hidratação por hidroboração/oxidação:
Hidratação por oximercuração/reduçao
Síntese de ácoois por redução de 
compostos carbonilados
� É um dos métodos mais gerais utilizados na
preparação de álcoois, tanto no laboratório, como
nos organismos vivos.
� Todos os tipos de compostos de carbonila
podem ser reduzidos, incluindo aldeídos, cetonas,
ácidos carboxílicos e ésteres.
C
CH3 CH3
O
H
C
CH3 CH3
OH
H
OXIDAÇÃO/REDUÇÃO DE COMPOSTOS ORGÂNICOS
Álcool primário Áldeído Ác. carboxílico
KMnO4, Cr2O7, CrO4
KMnO4, Cr2O7, CrO4PCC
NaBH4, LiAlH4
LiAlH4
DiBAH
Álcool secundário Cetona
PCC
NaBH4, LiAlH4
Álcoois terciários não sofrem reação de oxidação
Redução de Aldeídos e Cetonas:
C
H
O
C
H
OH
H
1) NaBH4, etanol
2) H3O+
aldeído álcool primário
C
R R1
O
C
R R1
OH
H
1) NaBH4, etanol
2) H3O+
cetona álcool secundário
LiAlH4 (Hidreto de alumínio e lítio) – redutor muito utilizado também,
porém muito mais perigoso ( reage violentamente com a H2O e se
decompõe explosivamente acima de 120 °C.
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1) NaBH4, etanol
2) H3O+
1) NaBH4, etanol
2) H3O+
1) LiAlH4, éter
2) H3O+
2.2) Redução de Ácidos carboxílicos e Ésteres:
C
R OH
O
C
R OR1
O
ou
1) LiAlH4, éter
2) H3O+
C
H
OH
H
NaBH4 reduz ácidos carboxílicos e ésteres muito lentamente.
Nestes casos, deve ser utilizado o LiAlH4, que é um redutor mais 
forte.
1) LiAlH4, éter
2) H3O+
1) LiAlH4, éter
2) H3O+
Preparação de álcoois a partir de 
reagentes de Grignard:
Formação de um reagente de Grignard:
R-X + Mg →→→→ RMgX
δδδδ+δδδδ-
R = grupos alquila, vinila, arila
X = Cl, Br ou I
O
R
OH
1. RMgX, éter
2. H3O
+
+ HOMgX
Reação Geral:
Mecanismo da Reação:
R
O-
H3O+
R
OH
Br
Mg MgBr
H H
O
+
2. H3O+
1. éter
H
H
OH
álcool primário
O
δδδδ+
δδδδ−−−−
RMgX
δδδδ+δδδδ−−−−
Br Mg
+
O
H
2. H3O+
1. éter
álcool secundário
Dê o produto da reação:
O
CH3CH2MgBr+
2. H3O+
1. éter
Prepare por adição de um reagente de Grignard:
a) 2-fenilpropan-2-ol
Dê o produto da reação:
O
CH3MgBr+
2. H3O+
1. éter
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b) 2-pentanol
c) 1-metilciclo-hexanol
Reações dos álcoois
Dado que o grupo hidróxido é um mau grupo
abandonador, os álcoois não são reativos nas reações de
substituição nucleofilica e eliminação.
Base
forte
Não há 
reação em 
nenhum caso
Grupo 
abandonador fraco
SN1
SN2
Reações de substituição dos álcoois
R OH R+ + HO-X
R OH RNu + HO -XNu
A situação melhora em condições ácidas. O grupo 
abandonador transforma-se num grupo neutro.
neutro
R OH
H+
OR
H
H
Nu-
Nu R + O
H
H
R+
Nu-
Nu R
- H2Oneutro
Reações de substituição dos álcoois
REAÇÕES DOS ÁLCOOIS
1) Conversão de álcool em haleto de 
alquila:
Os álcoois terciários reagem com 
o HX por um mecanismode SN1
Os álcoois primários e 
secundários são muito mais 
resistentes ao ácido.
Os álcoois primários e 
secundários são muito mais 
resistentes ao ácido.
Álcoois 1o e 2o reagem por SN2:
REAÇÕES DOS ÁLCOOIS
2) Desidratação de álcoois para formar alcenos:
* É normalmente catalisada por ácidos em temperaturas
mais altas.
* O alceno mais substituído é formado preferencialmente,
devido a ordem de estabilidade dos carbocátions.
* O carbocátion formado pode sofrer rearranjos em sua
estrutura e formar um intermediário mais estável.
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Mecanismo da reação de desidratação
CH3 C CH
CH3
CH3
CH3
O
H..
O+
H
H
H
CH3 C CH
CH3
CH3
CH3
O+
H
H
+ H2O
1) Formação do álcool protonado.
2) O álcool protonado perde água e se forma um
carbocátion secundário.
CH3 C CH
CH3
CH3
CH3
O+
H
H
CH3 C CH
+
CH3
CH3
CH3 + H2O
3) O carbocátion secundário, menos estável reorganiza-se
num carbocátion terciário, mais estável.
CH3 C CH
+
CH3
CH3
CH3 CH3 C CH
CH3
CH3
CH3
CH3 C
+ CH
CH3
CH3
CH3
δ+δ+δ+δ+δ+δ+δ+δ+
4) Perda de um próton pelo carbocátion leva à formação
do alceno.
CH 2 C
+ C
C H 3
C H 3
C H 3H
H
CH 3 C C
C H 3
C H 3
C H 3
CH 2 C CH
C H 3
C H 3
C H 3
a
b
a
b
produto + estável
REGRA DE ZAITSEV
H2O
3) Oxidação de álcoois:
3.1) Álcool Primário: Dependendo do oxidante, a oxidação
de um álcool primário pode levar a aldeídos ou ácidos
carboxílicos.
Álcool primário Aldeído
Ácido carboxílico
PCC
KMnO4
PCC =Clorocromato de piridinio
RCH2OH
PCC
RCHORCH2OH
KMnO4 RCOOH
ou CrO3, H2O
ou CrO3, H2O
3.2) Álcool Secundário: A oxidação de um álcool
secundário leva a formação de uma cetona.
cetona
álcool secundário
PCC
Álcoois terciários não sofrem 
reação de oxidação.
Compostos carbonílicos
C
O δ-
δ+
Oxigênio nucleofílico reage 
com ácidos e eletrófilos
Carbono eletrofílico reage 
com bases e nucleófilos
As ligações duplas 
carbono-oxigênio são 
polarizadas devido a alta 
eletronegatividade do oxigênio
em relação ao carbono.
Região rica em elétrons
Região deficiente em elétrons
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Grupo carbonila Alceno
sp2
Ligação pipipipi em compostos carbonílicos 
Estrutura trigonal plana
Síntese de aldeídos
1) Oxidação de álcoois primários:
Álcool primário AldeídoPCC
PCC =Clorocromato de piridinio
2) Alcenos com ao menos um hidrogênio vinílico sofre 
clivagem oxidativa quando tratado com ozônio.
C C
CH3
CH3
CH2
H
CH3
1. O3
2. Zn, CH3COOH
C
CH3
CH3
O C
CH2
H
CH3
O+
3) Redução de derivados de ácidos carboxílicos
C
O
O CH3
H3C(H2C)10 C
O
H
H3C(H2C)10
1. DIBAH, 
2. H3O+
Al(H3C)2HCH2C CH2CH(CH3)2
H
DIBAH =
Hidreto de isobutilalumínio)
Cloreto de acila (RCOCl)
ou Éster (RCOOR´)
ou Nitrila (RC N)
1. DIBAH, 
2. H3O+ aldeído
OBS: Ácidos carboxílicos não podem ser reduzidos diretamente a 
álcoois, primeiro eles precisam ser convertidos em cloretos de acila.
RCOOH RCOCl 
SOCl2
3) Redução de derivados de ácidos carboxílicos
3) Redução de derivados de ácidos carboxílicos
OBS: A reação com LiAlH4 leva diretamente ao álcool
Síntese de cetonas
1) Oxidação de álcoois secundários.
Álcool secundário CetonaPCC
PCC =Clorocromato de piridinio
2) Ozonólize de alcenos com ao menos um dos átomos
de carbono da dupla dissubstituído.
C C
CH3
CH3
CH2
H
CH3
1. O3
2. Zn, CH3COOH
C
CH3
CH3
O C
CH2
H
CH3
O+
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3) As arilcetonas são preparadas por acilação de Friedel-
Crafts.
4) Hidratação de alcinos.
C
O
CH2
CH3
C
O
CH2
CH3Cl
+
AlCl3
CH2 C CHCH3
HgSO4
H2SO4
CH2CH3 C CH2
OH
CH3 CH2C CH3
O
A hidratação de alcinos também segue a Regra de Markovnikov
5) Cetonas a partir de dialquilcupratos
R2CuLi + R´
C
Cl
O
R´
C
R
O
C
Cl
O
C
CH3
O
+ (CH3)2CuLi 
Reação de adição nucleofílica em aldeídos e cetonas
Alguns nucleófilos:
Nucleófilos 
carregados 
negativamente:
íon hidróxido (OH-)
íon hidreto (H-)
carbânion (R3C-)
íon alcóxido (RO-)
íon cianeto (CN-)
Nucleófilos 
neutros:
água (H2O)
álcool (ROH)
amônia (NH3)
amina (RNH2)
REATIVIDADE DE ALDEÍDOS E CETONAS
Aldeídos são geralmente mais reativos que as cetonas
� Fatores estéricos
A adição nucleofílica para um aldeído é estericamente 
menos obstruída porque apenas um substituinte 
relativamente grande está ligado ao carbono do grupo 
carbonila. 
C
O
C
C
O
H
H
H
C
H
HH
C
H
O
C
H
HH
C O
Maior impedimento 
estérico
Nu:
Nu:
C
O
RR
Carbonila mais positiva, 
aldeído é mais reativo.
� Fatores eletrônicos
C
O
HR
Carbonila menos positiva, 
cetona é menos reativa.
aldeído cetona
Grupo alquila (R) doa 
densidade eletrônica 
para o carbono da 
carbonila
Quanto mais positivo o 
carbono da carbonila, mais 
reativo o composto frente a 
um ataque nucleofílico.
Hidratação: Adição nucleofílica de água
Catálise básica
O íon hidróxido é um nucleófilo mais reativo que a água
neutra.
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Catálise ácida
O ácido protona o grupo carbonila, tornando-o mais
eletrofílico e mais reativo.
Hidratação: Adição nucleofílica de água Adição de HCN – Formação de cianoidrina
C
O
H
C
H
H O C N
HCN
benzaldeído mandelonitrila
88%
(cianohidrina)
 
 
intermediário tetraédrico
C
H
HO CN
mandelonitrila
88%
HCNC
O
H
benzaldeído
+
- C N C H
O CN-
- C N
A adição de uma pequena quantidade de base gera –CN, que torna a
reação mais rápida
É um importante método para transformar aldeídos e
cetonas em diferentes grupos funcionais.
C
O
H
benzaldeído
HCN CHCN
OH
mandelonitrila
H3O
+
, ∆
1. LiAlH4, THF
2. H2O
CHCOOH
OH
CHCH2NH2
OH
2-amino-1-feniletanol
ácido mandélico
90%
Adição de HCN – Formação de cianoidrina
O
C
composto
carbonílico
intermediário
tetraédrido
álcool
adição
nucleofílica
R-+MgX
OH
C
R
H3O+
OHMgX+
O
C
R
MgX
Adição de reagente de Grignard
Formação de álcooisFormação de álcoois
OBS: A cadeia carbônica do álcool obtido é
diferente da cadeia do composto carbonilado inicial
Exemplos da adição de reagente de Grignard: 
O carbono alfa é o primeiro carbono que se liga a um grupo funcional. Por
extensão, o segundo é o carbono de carbono beta, e assim por diante.
Esta nomenclatura também pode ser aplicado aos átomos de hidrogénio 
ligados a carbonos. A hidrogénio ligados a um carbono alfa é chamado de 
alfa-hidrogênio (α-hidrogênio), um hidrogênio no β-carbono é um beta-
hidrogênio, e assim por diante. 
CH3
CH2
CH2
C
O
H
Características químicas dos compostos carbonilados
CH3
C
C
C
O
H
H
HH
H
carbono αααα
hidrogênios αααα
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Os hidrogênios 
α-carbonílicos são 
chamados também de 
hidrogênios ácidos
CH3
C
C
C
O
H
H
HH
H
hidrogênios 
ácidos
Isso pode facilmente ser explicado pela estabilização de ressonância do
produto carbânion,
A acidez dos hidrogênios αααα-carbonílicos
Na presença de uma fonte de prótons, o produto pode voltar para o início
ou cetona aldeído ou pode formar um novo produto, o enol.
Tautomerismo ceto-enólico
A forma ceto (que pode ser tanto uma cetona ou um aldeído) é geralmente
fortemente favorecido nesta reação. A reação de equilíbrio entre a cetona ou
aldeído e a forma enol é comumente chamado de tautomerismo ceto-enólico.
Tautômeros são isômeros que 
diferem entre si apenas por: 
(1) posição de um átomo de H 
único, e 
(2) movimento de paresde 
elétrons. 
Mecanismo da condensação aldólica
1) O próton ácido de um aldeído é captado por uma base
2) O carbânion formado ataca outra molécula de aldeído (que tem uma
carga positiva parcial devido à eletronegatividade do átomo de oxigênio).
3) O oxigênio que agora está negativo pode então abstrair um próton para
formar o produto aldol
C
C
O
H
H
H
H
-OH C
C-
O
H
H
H
C
CH3
O
H
C
C
O
H
H
H
C
CH3
O-
H H2O
C
C
O
H
H
H
C
CH3
OH
H
enolato
aldol
O produto da adição aldólica de um aldeído é um aldeído ββββ-hidroxilado.
C
C
O
H
H
H
H
-OH
C
C
O
H
H
H
C
CH3
OH
H
aldol
aldol
Por aquecimento, estes compostos desidratam, dando origem a uma ligação dupla
carbono-carbono conjugada com o aldeído. A desidratação ocorre sempre na
direcção em que se formam ligações conjugadas C=C-C=O.
C
C
O
H
H
H
C
CH3
OH
H
aquecimento
C
C
O
H
H
C
CH3
H
Reações dos 
ácidos 
carboxílicos e 
derivados
Todos os ácidos carboxílicos e derivados 
reagem pelo mesmo mecanismo: 
adição nucleofílica - eliminação
Se o nucleófilo for neutro…
Se o nucleófilo for carregado negativamente…
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O intermediário tetraédrico 
elimina a base mais fraca.
Porque?
Porque bons grupos abandonadores são bases fracas.
Para ocorrer a adição nucleofílica - eliminação o grupo acila deve ter um 
bom grupo abandonador ou um grupo que possa ser convertido em um 
bom grupo abandonador.
Reatividade dos derivados de ácido carboxílico
Grupos abandonadores
-NH2
-OR O-
C
R´
O
-Cl
Base mais 
fraca
Melhor nucleofugo
Como regra geral, o menos reativo dos derivados acilas 
podem ser sintetizados pelos mais reativos derivados.
Aldeídos e cetonas não podem reagir por este mecanismo 
porque não têm bons grupos abandonadores.
Estas reações 
raramente 
ocorrem
Íon 
hidreto
Íon 
alcaneto
Aldeídos e cetonas sofrem adição na carbonila e não 
adição-eliminação.
Reações gerais dos ácidos carboxílicos Reações de substituição nucleofílica do grupamento 
acila de ácidos carboxílicos.
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A protonação do 
oxigênio da
carbonila ativa o 
ácido carboxílico 
ataque nucleofílico
por álcool, rendendo um
intermediário tetraédrico.
A transferência de um 
próton de um
átomo de oxigênio para 
outro dá
origem a um segundo 
intermediário
tetraédrico e converte o 
grupo OH em
um bom grupo de saída.
ESTERIFICAÇÃO DE FISCHER ESTERIFICAÇÃO DE FISCHER
O excesso de água forçará o equilíbrio para a direita.
Esterificação / Hidrólise ácida
A hidrólise de ésteres pode ser tanto ácida como básica.
Obs: Não existe espécie carregada
negativamente na reação 
Porque????
Mecanismo para hidrólise de ésteres catalisada por ácido
Mecanismo para hidrólise de ésteres catalisada por base
O mecanismo é reversível até que o álcool seja formado.
A protonação do alcóxido formado torna a reação
irreversível.
SAPONIFICAÇÃO Saponificação de gorduras
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Algumas reações de substituição nucleofílica de cloretos 
de ácidos.
CH
CH3
CH3
C
O
Cl
+ 2 NH3 CH
CH3
CH3
C
O
NH2
+ NH4
+
 Cl_
Reações gerais de derivados do ácido carboxílico
Mecanismo da condensação de Claisen
Condensação de ésteres:
Condensação de Claisen X Condensação aldólica
Formação da ligação pipipipi
pela expulsão do RO- Protonação do O-
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Preveja o produto da condensação de Claisen dos seguintes ésteres:
C
O
O
CH2
CH3CH2
CH
CH3
CH3
O
O
CH3
1) -OCH2CH3
2) H3O+
1) -OCH2CH3
2) H3O+