Reações do ácido carboxílico e seus derivados

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Reações do ácido carboxílico e seus
derivados
RECONHECER COMPOSTOS CARBOXÍLICOS E DERIVADOS DO ÁCIDO CARBOXÍLICO. APRENDER O
MECANISMO GERAL DA REAÇÃO DE SUBSTITUIÇÃO NUCLEOFÍLICA EM COMPOSTOS CARBONÍLICOS, EM
ESPECIAL AS REAÇÕES DE HIDRÓLISE E ESTERIFICAÇÃO. CONHECER AS REAÇÕES DE SAPONIFICAÇÃO E
DE DESCARBOXILAÇÃO.
Carboxila e derivados do ácido carboxílico
Nesta aula nós vamos estudar as reações e propriedades do ácido carboxílico e de seus compostos
derivados. O ácido carboxílico contém o grupo carboxila, formado por uma carbonila (ou seja, um átomo de
carbono ligado via ligação dupla a um átomo de oxigênio) e uma hidroxila (ou seja, um - OH). Os derivados
do ácido carboxílico são grupos funcionais que também contêm uma carbonila, mas em que a hidroxila foi
substituída por outros grupos. Veja na figura a seguir uma representação de uma carboxila e um exemplo
dos principais grupos funcionais derivados do ácido carboxílico.
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Reação de substituição nucleofílica em derivados do
ácido carboxílico
A principal característica do ácido carboxílico em comum com os seus derivados é que a carbonila está
ligada a grupos que são, ou podem facilmente se transformar em, bons grupos de partida (átomos e/ou
grupos em verde). Essa característica faz com que a reatividade destes compostos seja semelhante, pois ao
sofrerem um ataque nucleofílico no carbono da carbonila, ao invés de ocorrer a adição nucleofílica (como
ocorria com aldeídos e cetonas) esses compostos podem sofrer uma substituição nucleofílica. Veja na figura
a seguir uma comparação entre compostos que têm um grupo de partida ligado na carbonila e os aldeídos e
cetonas que não têm grupos de partida ligados na carbonila.
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As reações de substituição nucleofílica ocorrem em duas partes. A primeira ocorre exatamente igual às
reações de adição nucleofílica que estudamos na aula anterior, ou seja, um nucleófilo ataca o carbono da
carbonila formando um intermediário tetraédrico alcóxido (conforme explicado anteriormente, esse ataque
acontece porque o carbono da carbonila tem uma carga parcial positiva e o nucleófilo tem pares de elétrons
livres que têm carga negativa). A diferença entre as duas reações acontece na segunda etapa da reação em
que, em vez do alcóxido intermediário atacar um hidrogênio ácido para formar uma hidroxila, os elétrons
do alcóxido voltam a formar uma ligação dupla com o carbono da carbonila, expulsando o grupo de partida,
que sai levando consigo os elétrons da sua ligação com o carbono da carbonila. Veja uma representação
genérica deste mecanismo.
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Entendendo este mecanismo básico, uma série de reações diferentes podem ser explicadas e
compreendidas, uma vez que elas vão seguir os mesmos princípios estabelecidos aqui. Na prática, qualquer
derivado do ácido carboxílico pode ser convertido em qualquer outro derivado, apenas trocando o reagente
de partida e o nucleófilo que vai fazer o ataque na carbonila. Vamos olhar para alguns exemplos
importantes destas reações.
Reação de esterificação e hidrólise
Na reação de esterificação, um ácido carboxílico (ou um derivado de ácido carboxílico) sofre um ataque
nucleofílico de um álcool para a formação de um éster. Veja na próxima figura um exemplo de uma reação
de esterificação.
Repare que depois do ataque do álcool à carbonila existe uma transferência de um átomo de hidrogênio
entre a hidroxila que veio do álcool (-OH) e a hidroxila que estava ligada na carbonila (-OH).
Isso tem que acontecer, pois a hidroxila por si só não é um bom grupo de partida, mas ao receber um
hidrogênio, ela se transforma em um íon -OH , que é um excelente grupo de partida, saindo na forma de
uma molécula de água. Repare também que todas essas reações são de equilíbrio, ou seja, elas podem
facilmente ocorrer em qualquer sentido. Quando essa reação segue no sentido do éster para o ácido (e não
do ácido para o éster) ela ganha o nome de hidrólise (pois uma molécula de água é quebrada neste
processo). Na reação de hidrólise os reagentes e os produtos são os mesmos e apenas trocam de posição,
mas as setas indicando os movimentos de elétrons são diferentes. Veja como seria o mecanismo da
hidrólise:
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Repare que o mecanismo geral é o mesmo, ou seja, o derivado do ácido carboxílico é o éster que sofre um
ataque nucleofílico de uma molécula de água. Observe que novamente deve ocorrer a transferência de um
átomo de hidrogênio entre as hidroxilas para tornar o álcool um bom grupo de partida.
Como estas são reações de equilíbrio, para que se determine para que lado elas vão seguir, basta aumentar a
concentração de um dos reagentes para que a reação se desloque para a formação dos produtos.
Adicionalmente, assim como nas reações de adição nucleofílica que vimos na aula anterior, estas reações
também podem sofrer catálise ácida ou básica.
Uma variação importante deste mecanismo acontece quando o nucleófilo que ataca o derivado do ácido
carboxílico é uma amina; neste caso, o produto final da reação vai ser uma amida. Esta reação é importante,
pois é a reação que forma a ligação peptídica entre dois aminoácidos usada na síntese de proteínas. De
modo análogo à reação de esterificação, o caminho reverso da formação da ligação amida, é a reação de
hidrólise de uma ligação peptídica, que ocorre quando existe a degradação (digestão) de proteínas.
Acidez do ácido carboxílico e a reação 
de saponificação
Como seu nome já indica, os ácidos carboxílicos são ácidos e podem sofrer reações com uma base para
formar um sal. Essa reação de neutralização de um ácido carboxílico é importante, pois é a usada para a
produção dos sabões (por isso são também conhecidas como reações de saponificação). Para a produção de
um sabão, um ácido carboxílico de cadeia longa reage com uma base para a formação de um sal carboxilato.
Veja no exemplo a seguir a reação de formação do sabão de coco (dodecanoáto de sódio), a partir do óleo de
coco (ácido dodecanóico):
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Reação de descarboxilação
A última reação de ácidos carboxílicos que vamos estudar é a reação de descarboxilação. Nela o grupo
carboxila que forma o ácido carboxílico é eliminado na forma de gás carbônico (CO ) e a cadeia de carbonos
em que o ácido estava ligado é diminuída em um átomo de carbono. Esta reação é importante em diversos
processos biológicos como na respiração celular aeróbica e na fermentação anaeróbica. O processo reverso
da descarboxilação é usado por plantas durante a fotossíntese para fixar o CO e produzir açucares como a
glicose. As reações de descarboxilação no sistema biológico são normalmente catalisadas por enzimas
chamadas de descarboxilases.
Chegamos ao fim desta aula, agora faça os exercícios propostos. Se ficar com dúvidas, não deixe de
esclarecê-las com o seu professor.
Depois de rever o conteúdo desta aula, solucione os exercícios de múltipla escolha propostos.
Lembre-se de que você poderá postar suas dúvidas no Fórum e ter auxílio de seus colegas e
professor.
EXERCÍCIO (https://ead.uninove.br/ead/disciplinas/web/_g/quiorg68_100/a17ex01_quiorg68_100.htm)
REFERÊNCIA
MORRISON, R. T. e BOYD, R. N. Química Orgânica. 14. ed. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, 2005.
SOLOMONS, T. W. G. Química Orgânica, vol. 1, 10. ed. Rio de Janeiro:LTC, 2012.
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