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ÁLCOOIS 1 Farmácia – QMC 1104 • Álcoois são substâncias que possuem um grupo hidroxila (OH) ligado a átomos de carbono sp3. • Um grande número de substâncias que ocorrem naturalmente contêm o grupo hidroxila. ÁLCOOIS 2 1. Identificar e nomear a cadeia principal. 2. Identificar e nomear os substituintes. 3. Atribuir um localizador para cada substituinte. 4. Distribuir o nome dos substituintes em ordem alfabética. • Quando nomear a cadeia principal, substituir o sufixo “o” por “ol”, para indicar a presença de um grupo hidroxila. • Quando numerar a cadeia principal de um álcool, o grupo hidroxila deve receber o menor número possível, NOMENCLATURA 3 • A nomenclatura da IUPAC reconhece os nomes comuns de muitos álcoois. NOMENCLATURA 4 Fórmula Nomenclatura Nome comum CH3OH metanol álcool metílico C2H5OH etanol álcool etílico C3H7OH propan-2-ol álcool iso-propílico • Os álcoois são também designados como primário, secundário ou terciário, dependendo do número de grupos alquila ligados diretamente à posição alfa (α) (o átomo de carbono ligado ao grupo hidroxila). • Álcoois cíclicos são numerados a partir da posição que suporta o grupo hidroxila. NOMENCLATURA 5 ISOMERIA 6 • Metanol é o mais simples dos álcoois. É tóxico e a sua ingestão, mesmo em pequenas quantidades, pode causar cegueira e morte. O metanol pode ser obtido a partir do aquecimento de madeira na ausência de ar, sendo por isso chamado de “álcool de madeira”. Industrialmente, o metanol é preparado através da reação entre o dióxido de carbono (CO2) e o hidrogênio gasoso (H2) na presença de catalisadores apropriados. • Etanol também chamado álcool de grãos, é produzido a partir da fermentação de cereais, frutos, ou cana-de-açúcar, um processo que tem sido largamente utilizado há milhares de anos. Industrialmente, o etanol é obtido através da hidratação de etileno catalisada por ácido. O etanol, que é próprio para beber, é altamente tributado pela maioria dos governos. Álcoois Importantes Comercialmente 7 • Um poliol é um álcool contendo múltiplos grupos hidroxila; • Compostos com 2 hidroxilas são chamados de glicóis ou dióis; • Compostos com 3 hidroxilas são chamados de trióis. Álcoois Poli-hídricos (poliol) 8 1,2,3-propanotriol (glicerina, glicerol) nitroglicerina Dinamite • As propriedades físicas dos álcoois são bastante diferentes das propriedades físicas dos alcanos. Por exemplo, compare os pontos de ebulição do etano e do etanol. • O ponto de ebulição do etanol é muito mais elevado do que os das outras duas substâncias por causa das interações, através de ligação de hidrogênio, que ocorrem entre as moléculas de etanol. PROPRIEDADES FÍSICAS 9 PONTO DE EBULIÇÃO 10 Composto Estrutura Peso Molecular aprox. (g/mol) Ponto de Ebulição P.e. (oC) n-Pentano CH3(CH2)3CH3 72,0 35-36 Dietiléter CH3CH2OCH2CH3 74,0 35-36 1-Cloropropano CH3CH2CH2Cl 78,0 45-46 n-Butanol CH3CH2CH2CH2OH 74,0 117-118 Tabela comparativa entre pontos de ebulição PROPRIEDADES FÍSICAS 11 • Por exemplo, o metanol é miscível com água, o que significa que o metanol pode ser misturado com água em qualquer proporção. No entanto, nem todos os álcoois são miscíveis com água. Para entender o motivo, temos de perceber que cada álcool tem duas regiões. • A região hidrofóbica não interage bem com água, enquanto a região hidrofílica interage com a água através de ligação de hidrogênio. • À medida que o tamanho da região hidrofóbica aumenta, a solubilidade em água diminui. Por exemplo, o octanol exibe uma solubilidade extremamente baixa em água à temperatura ambiente. Álcoois com mais de oito átomos de carbono, tais como nonanol e decanol, são considerados como insolúveis em água. PROPRIEDADES FÍSICAS 12 • Industrialmente Métodos de Obtenção 13 Métodos de Obtenção 14 • Laboratorial a) A partir de alcenos por oximercuração-desmercuração b) Hidroboração-Oxidação Métodos de Obtenção 15 • Laboratorial c) Hidroxilação de Alcenos – Formação de Dióis 16 17 Métodos de Obtenção 18 • Laboratorial d) A partir de Reagente de Grignard Métodos de Obtenção 19 • Laboratorial e) Hidrólise de haletos de alquila f) Redução de compostos Agentes de redução: Métodos de Obtenção 20 • Laboratorial f) Redução de compostos 1) Reações a partir da quebra R--OH a) Conversão de álcoois a haletos de alquila Quando os álcoois reagem com um haleto de hidrogênio, ocorre uma substituição produzindo um haleto de alquila e água: Reações de Álcoois 21 • A ordem de reatividade dos álcoois é 3o > 2o > 1o > metila. • A ordem de reatividade dos haletos de hidrogênio é HI > HBr > HCl 1) Reações a partir da quebra R--OH a) Conversão de álcoois a haletos de alquila Exemplos: Reações de Álcoois 22 1) Reações a partir da quebra R--OH a) Conversão de álcoois a haletos de alquila Outros reagentes: PBr3 Reações de Álcoois 23 Sn2: Inversão da configuração. 1) Reações a partir da quebra R--OH a) Conversão de álcoois a haletos de alquila Outros reagentes: O cloreto de tionila (SOCl2) e piridina Reações de Álcoois 24 Sn2: Inversão da configuração. 1) Reações a partir da quebra R--OH b) Eliminação - Desidratação de álcoois para formação de alcenos Reações de Álcoois 25 1) Reações a partir da quebra R--OH b) Eliminação - Desidratação de álcoois para formação de alcenos Reações de Álcoois 26 2) Reações a partir da quebra de RO--H a) Acidez de álcoois: A base conjugada de um álcool é chamada de íon alcóxido e apresenta uma carga negativa no átomo de oxigênio. Reações de Álcoois 27 Exemplo: 2) Reações a partir da quebra de RO--H a) Acidez de álcoois Reações de Álcoois 28 • Quanto mais estável o íon alcóxido, mais ácido o álcool de origem; • A estabilidade não é analisada a partir do efeito +I, mas sim pela capacidade de solvatação; • Ânions volumosos tem a carga negativa pouco acessível, sendo mais difícil a solvatação, e consequentemente mais instáveis são estes ânions. 2) Reações a partir da quebra de RO--H b) Formação de ésteres: b1) A partir de ácidos inorgânicos: b2) A partir de ácidos orgânicos: “Reação de esterificação” Reações de Álcoois 29 Reações de Álcoois 30 b3) Conversão de álcoois a Tosilatos da Alquila (leaving group = Grupo de saída) : Resumindo: transforma ¨-OH ¨ em ¨-OTs¨ Reações de Substituição e Eliminação usando Tosilatos 31 Exemplos de Reações de Substituição usando Tosilatos 32 3) Reações de oxidação • O resultado de um processo de oxidação depende se o álcool de partida é primário, secundário ou terciário. Reações de Álcoois 33 3.1) Álcool primário: 3.2) Álcool secundário: 3.3) Álcool terciário: REAÇÕES DE OXIDAÇÃO EM COMPOSTOS CONTENDO O, S, N e Halogênios 34 35 3) Reações de oxidação a) Álcool com boa solubilidade em água: • Dicromato de sódio em H2SO4 aquoso: • Quando um álcool primário é oxidado com dicromato de sódio, obtém-se um ácido carboxílico. Reações de Álcoois 36 373) Reações de oxidação • A fim de produzir o aldeído como um produto final, é necessário usar um reagente oxidante mais seletivo, que irá reagir com o álcool, mas não reagir com o aldeído. Muitos desses reagentes estão disponíveis, incluindo o clorocromato de piridínio (PCC). Reações de Álcoois 38 3) Reações de oxidação b) Álcool com baixa solubilidade em água: 1) Reagente de Jones: Usa CrO3 em acetona, mais H2SO4. • moléculas não sensíveis à H+ = oxidante forte Reações de Álcoois 39 3) Reações de oxidação b) Álcool com baixa solubilidade em água: 2) Reagente de Sarret: Usa CrO3 mais piridina. • moléculas sensíveis à H+ = oxidante brando 3) Reagente de Collins: Usa CrO3 mais piridina em diclorometano. Exemplos: Reações de Álcoois 40 Vantagem: também não afetam (oxidam) ligações duplas: 3) Reações de oxidação Reagentes para oxidação de álcoois primários e secundários. • PCC • PDC Reações de Álcoois 41 Reações de Álcoois 42 3) Reações de oxidação OXIDAÇÃO DE SWERN: Dimetil sulfóxido na presença de cloreto de oxalila em meio básico (aminas) promovem a oxidação de álcoois primários a aldeídos e de álcoois secundários à cetonas de forma branda. Reações de Álcoois Mecanismo da oxidação de Swern 43 3) Reações de oxidação c) Para baixa e alta solubilidade. • Utilização de permanganato de potássio (KMnO4) • É um reagente mais forte que o K2Cr2O7 ou Na2Cr2O7. • Importância: Oxida álcoois primários até ácidos carboxílicos. d) Dióxido de manganês (MnO2) • Ataca somente álcoois benzílicos e alílicos. Não ataca duplas ligações e transforma álcoois primários em aldeídos. Reações de Álcoois 44 Ligações duplas do anel não sofrem ataque devido a alta estabilidade. 3) Reações de oxidação e) Clivagem de glicóis. • Quebra a ligação C – C e depois oxida. Reações de Álcoois 45 Reações de Álcoois 46 3) Reações de oxidação f) Rearranjo Pinacol-Pinacolona: Desidratação de Glicóis seguido de oxidação em meio ácido aquoso. Reações de Álcoois Oxidação com Hipoclorito de Sódio (Água Sanitária) 47 3) Reações de oxidação g) Formação de Éteres • A desidratação para formar um éter geralmente ocorre à uma temperatura mais baixa do que a desidratação para produzir um alqueno. A temperatura ideal depende de cada álcool. Reações de Álcoois 48 Reações de Álcoois 49 50 Redução e Oxidação de Álcoois: Resumo RESUMO REACIONAL 51
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