QUIMICAORG2 - Unidade 5

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QuímicaQuímica OrgânicaOrgânica IIII
Prof. Diego Lomonaco
Introdução a reações de aldeídos e cetonasIntrodução a reações de aldeídos e cetonas
• Aldeídos e cetonas: bastante versáteisdo ponto de vista sintético, pois 
reagem com uma ampla série de nucleófilos.
• Em relação à reatividade, o grupo carbonila é considerado um eletrófilo:
Ressonância Indução
Reatividade da carbonila:
• Desequilíbrio de cargas
• Polarização da ligação C=O
• Efeitos de ressonância e de indução
• Aldeídos e cetonas sofrem, em grande parte, reações de adição nucleofílica a acila.
Introdução a reações de aldeídos e cetonasIntrodução a reações de aldeídos e cetonas
Face superior
Face inferior
possível novo 
centro quiral
• Carbonocom hibridação “sp2”: estrutura planar:
• possibilidade de sofrer ataque por duas faces (Re ou Si);
• Carbonopro-quiral;
• TrajetoriaBürgi-Dunitz (balanço entre repulsão vsmáxima sobreposição de orbitais).
(Trajetória Bürgi-Dunitz)
• Aldeídos são mais reativos que cetonas frente a nucleófilos. Dois efeitos devem ser 
considerados quando comparadas as reatividades de aldeídos e cetonas:
• Efeitos eletrônicos
• Efeitos estéricos
Reatividade de aldeídos e cetonasReatividade de aldeídos e cetonas
CETONA
Dois grupo alquila doadores de elétrons
estabilizando a carga parcial positiva
ALDEÍDO
Somenteum grupo alquila doador de 
elétrons estabilizando a carga parcial
positiva
• Aldeídos são mais reativos que cetonas frente a nucleófilos. Dois efeitos devem ser 
considerados quando comparadas as reatividades de aldeídos e cetonas:
• Efeitos eletrônicos
• Efeitos estéricos
Reatividade de aldeídos e cetonasReatividade de aldeídos e cetonas
Aldeídos sãomais
reativos devido à
presença de 
somente um grupo
volumoso ligado à
carbonila, ou seja, a 
aproximação do 
nucleófilo é mais
favorecida
• Reagem com uma série ampla de nucleófilos:
Reatividade de aldeídos e cetonasReatividade de aldeídos e cetonas
Oxigênio Enxofre Nitrogênio Hidrogênio Carbono
• Dependendo do nucleófilo, podem requerermeio ácido ou alcalino
• Haletos não são bons nucleófilos frente a carbonilas devido serem bons grupos de saída
• Dependo das condições reacionais, dois mecanismos básicos são observados:
• Meio ácido:
• Meio alcalino:
Reatividade de aldeídos e cetonasReatividade de aldeídos e cetonas
O grupo carbonila é atacado por um nucleófilo, 
formando um intermediário tetraédrico.
O intermediário tetraédrico é protonado 
com a presença de uma fonte de prótons.
O grupo carbonila é inicialmente
protonado, rendendo um melhor
eletrófilo.
O grupo carbonila protonado é atacado
pelo nucleófilo.
• Formação de hidratos (Reação com H2O):
• Aldeídos e cetonas reagem com água em meio neutro, porém o equilíbrio 
favorece a formação do composto carbonílico. No entanto, em meio ácido ou 
básico o equilíbrio favorece o produto hidratado.
• Meio básico:
Nucleófilos OxigenadosNucleófilos Oxigenados
O grupo carbonila é atacado pelo
hidróxido, formando o intermediário
tetraédrico.
O intermediário tetraédrico é protonado 
pela água para formar o hidrato e regenerar
o íon hidróxido.
• Formação de hidratos (Reação com H2O):
• Aldeídos e cetonas reagem com água em meio neutro, porém o equilíbrio 
favorece a formação do composto carbonílico. No entanto, em meio ácido ou 
básico o equilíbrio favorece o produto hidratado.
• Meio ácido:
Nucleófilos OxigenadosNucleófilos Oxigenados
O intermediário tetraédrico é 
desprotonado pela água para
formar o hidrato.
O grupo carbonila é 
inicialmente protonado, 
rendendo um melhor
eletrófilo.
O grupo carbonila protonado é 
atacado pela água, formando o 
intermediário tetraédrico.
• Formação de acetais (Reação com álcoois):
• Aldeídos e cetonas reagem em meio ácido com dois mols de álcoois, para formar 
acetais. Apesar de pouco nucleofílicos, álcoois reagem mais rapidamente com 
carbonilas protonadas. (ácidos comumente utilizados: H2SO4 ou p-TsOH).
• O mecanismo de formação de acetais é longo e é divido na formação do 
hemiacetal, seguido pela formação do acetal:
Nucleófilos OxigenadosNucleófilos Oxigenados
O intermediário
tetraédrico é 
desprotonado 
para formar o 
hemiacetal.
O grupo carbonila é 
inicialmente protonado, 
rendendo um melhor
eletrófilo.
O grupo carbonila protonado 
é atacado pelo pelo álcool, 
formando o intermediário
tetraédrico.
3. O intermediário
tetraédricoé 
desprotonado para
formar o hemiacetal.
1. O grupo carbonila é 
inicialmente protonado, 
rendendo um melhor
eletrófilo.
2. A carbonila protonado é 
atacada pelo pelo álcool, 
formando o intermediário
tetraédrico.
4. A hidroxila é protonada, 
formando um bom grupo de saída.
5. Uma molécula de água é expulsa, 
atravésda regeneração da carbonila.
6. Uma segunda molécula de ácool
ataca a carbonila, gerando outro
intermediário tetraédrico.
7. O intermediário tetraédricoé 
desprotonado, formando o acetal
Nucleófilos SulfuradosNucleófilos Sulfurados
• Formação de tioacetais (Reação com tióis):
• Aldeídos e cetonas reagem em meio ácido com dois mols de tióis, para formar 
tioacetais.
• O mecanismo é similar ao de formação de acetais, com o átomo de enxofre no lugar 
do átomo de oxigênio:
Redução a álcoois (adição de hidretos)Redução a álcoois (adição de hidretos)
• Aldeídos e cetonas podem ser reduzidos a álcoois na presença de agentes 
redutores doadores de hidretos, como NaBH4 e LiAlH4.
Boroidreto de sódio
NaBH4
Hidreto de lítio e alumínio
LiAlH4
Redução a álcoois (adição de hidretos)Redução a álcoois (adição de hidretos)
• Aldeídos e cetonas podem ser reduzidos a álcoois na presença de agentes 
redutores doadores de hidretos, como NaBH4 e LiAlH4.
O hidreto de lítio e alumínio
funciona como uma fonte de 
hidreto (H-)
O intermediário tetraédrico
resultante é protonado para
formar um álcool.
Carbono como nucleófiloCarbono como nucleófilo
Reagentes de Grignard:
• Desenvolvidos por Grignard nos anos de 1910, esses reagentes 
são excelentes nucleófilos.
• Como o carbono é bem mais eletronegativo que o magnésio, 
uma carga parcial negativa é gerada no átomo de carbono, 
deixando-o mais nucleofílico. Essa diferença de 
eletronegatividade é tão grande que a ligação C-Mg pode ser 
tratada como iônica.
François Victor Grignard
Prêmio Nobel em 1912
Carbono como nucleófiloCarbono como nucleófilo
Reagentes de Grignard:
• Devem ser utilizados em solventes apróticos, visto o alto valor de pKa destes 
compostos:
• A fonte de prótons deve ser introduzida somente no fim da reação, após a adição 
nucleofílica do carbono.
Carbono como nucleófiloCarbono como nucleófilo
Reagentes de Grignard:
• O mecanismo é bastante similar ao de adição de hidretos:
O reagente de Grignard age 
como um nucleófilo e ataca o 
grupo carbonila
O alcóxido resultante é 
protonoado formando um 
álcool
Carbono como nucleófiloCarbono como nucleófilo
Formação de Cianoidrinas
• Arthur Lapworth observou no início dos anos 1900, que aldeídos e cetonas não 
impedidas reagiam com HCN (ácido cianídrico) formando cianoidrinas.
• Apesar desta reação ocorrer lentamente quando utilizado HCN puro, na presença 
de uma base em quantidade catalíticas (para gerar o nucleófilo, CN-), ou de KCN, a 
reação ocorria rapidamente.
O íon cianeto funciona como um nucleófilo e 
ataca o carbono carbonílico, formando um 
intermediário tetraédrico
O intermediário tetraédrico é 
protonado, gerando a cianoidrina
Carbono como nucleófiloCarbono como nucleófilo
Formação de Cianoidrinas
• As cianoidrinas são bastante importantes do ponto de vista sintético, já que podem 
ser transformadas em aminas por redução (LiAlH4),ou hidrolisadas a ácido 
carboxílico (α-hidroxiácido) em meio ácido sob aquecimento.
Carbono como nucleófiloCarbono como nucleófilo
Reação de Wittig:
• A reação de Wittig permite formar alcenos a partir de aldeídos 
ou cetonas, substituindo a dupla ligação C=O por uma C=C.
• Neste mecanismo, um reagente de Wittig, ilídio de fósforo
(R2C=P(C6H5)3), adiciona-se à carbonila formando um 
intermediário dipolar (betaína), que sofre ciclização 
intramolecular (formando uma oxafosfetana) e se decompõe 
imediatamente em um alceno e óxido de trifenilfosfina.
• O reagente de Wittig pode é formado pela reação entre um 
haletode alquila e trifenilfosfina na presença de uma base 
forte (n-BuLi).
Georg Wittig
Prêmio Nobel em 1979
Carbono como nucleófiloCarbono como nucleófilo
Reação de Wittig:
1. Formação do reagente de Wittig (ilídio de fósforo ou fosforano)
A base forte (n-BuLi) 
desprotona o sal de fosfônio
formando o ilídio
Trifenilfosfina Reagente de Wittig
Trifenilfosfina
A estrutura de ressônancia 2 (C=P) não
contribui efetivamente para o híbrido, 
visto que os orbitais p do C e do P são
de tamanhos diferentes e sobrepõem-se 
ineficientemente
1 2
Carbono como nucleófiloCarbono como nucleófilo
Reação de Wittig:
2. Adição do ilídio e formação do alceno:
O reagente de Wittig atua como
um nucleófilo e ataca o carbono
carbonílico, formando um 
intermediário tetraédrico (betaína)
Betaína Oxafosfetana
Um par de elétrons livres do 
oxigênio funciona como
nucleófilo e ataca o átomo
de fósforo.
A oxafosfetana se 
decompõe produzindo um 
alceno e óxido de 
trifenilfosfina
• Como se trata de um processo SN2, haletos primários reagirãomais
rapidamente que secundários, enquanto que terciários não reagirão.
• A Reação de Wittig é útil no preparo de alcenos mono, di e trissubstituídos. 
Alcenos tetrassubstituídos são difíceis de serem obtidos devido o 
impedimento estérico nos estados de transição
Oxidação de aldeídos e cetonasOxidação de aldeídos e cetonas
• Aldeídos podem ser facilmente oxidados a ácidos carboxílicos, no entanto 
cetonas são geralmente inertes frente a agentes oxidantes.
• Isso se deve à presença do hidrogênio aldeídico, passível de abstração durante a 
oxidação:
• Os agentes oxidante mais utilizados são o CrO3 (trióxido de cromo) e o Ag2O 
(óxido de prata).
Oxidação de aldeídos e cetonasOxidação de aldeídos e cetonas
• O reagente mais comumente empregado na oxidação de aldeídos é o CrO3, 
utilizado em meio ácido e em baixas temperaturas.
• Uma desvantagem no uso de CrO3 é a utilização de meio ácido, o que pode gerar 
reações paralelas em moléculas que contenham grupos sensíveis a ácido.
Oxidação de aldeídos e cetonasOxidação de aldeídos e cetonas
• Uma alternativa ao uso de CrO3 é o Ag2O, mais conhecido como reagente de 
Tollens:
• As oxidações de aldeídos ocorrem com formação intermediária de hidratos (dióis), 
que são gerados através da adição de água à carbonila, e em seguida oxidados:
Oxidação de aldeídos e cetonasOxidação de aldeídos e cetonas
• Oxidação de Bayer-Villiger:
Descoberta por Adolf von Bayer e Victor Villiger em 1899.
Quando tratados com perácidos, aldeídos e cetonas podem ser convertidos a 
ésteres através da inserção de um átomo de oxigênio:
Oxidação de aldeídos e cetonasOxidação de aldeídos e cetonas
• Oxidação de Bayer-Villiger:
Mecanismo
O perácido age como um nucleófilo e 
ataca o grupo carbonila, formando
um intermediário tetraédrico
Ocorre a migraçãode um 
próton, através de um 
intermediário cíclico de 5 
membros
O grupo carbonila é 
então reformado com 
simultânea migração
do grupo alquila
Oxidação de aldeídos e cetonasOxidação de aldeídos e cetonas
• Oxidação de Bayer-Villiger:
No caso de cetonas assimétricas, a formação do éster será regioseletiva: o 
átomo de oxigênio será inserido exclusivamente em um dos lados da carbonila.
Isso se deve à aptidão migratória dos grupos ligados à carbonila:
H > 3° > 2° ; fenil > 1° > Metila
Reações no carbono αReações no carbono α
• Formação de enolatos:
Quando tratadas com bases fortes, a posição α de aldeídos ou cetonas pode ser 
desprotonadagerando um enolato:
Enolato
(estabilizado por ressonância)
Reações no carbono αReações no carbono α
• Formação de enolatos:
Os enolatos são formados devido à relativa acidez dos hidrogênios α: 
Reações no carbono αReações no carbono α
• Formação de enolatos:
Bases utilizadas para formação de enolatos:
Diisopropilamina Lítio diisopropilamida
(LDA)
Reações no carbono αReações no carbono α
• Formação de enolatos:
Bases utilizadas para formação de enolatos:
Reações no carbono αReações no carbono α
• Condensação aldólica:
Quando em condições alcalinas, aldeídos ou cetonas podem sofrer um processo 
chamado condensação aldólica, produzindo um aldol (aldeído + álcool). No 
entanto, se esta reação ocorrer sob aquecimento dará origem a compostos
carbonílicos α-β insaturados:
Reações no carbono αReações no carbono α
• Condensação aldólica:
1°: Adição aldólica:
A posição alfa é 
desprotonada, formando
um enolato
O enolato age como um 
nucleófilo, atacando a carbonila 
aldeídica e formando um 
intermediário tetraédrico
O alcóxido formado é 
protonado
Reações no carbono αReações no carbono α
• Condensação aldólica:
2°: Desidratação:
A posição alfa é 
desprotonada, 
formando um 
enolato
O hidróxido é rejeitado
formando o produto
Reações no carbono αReações no carbono α
• Condensação aldólica:
Reações no carbono αReações no carbono α
• Condensação aldólica cruzada:
Nucleófilos nitrogenadosNucleófilos nitrogenados
• Formação de iminas (reações com aminas primárias):
Em condições moderadamente ácidas, aldeídos ou cetonas reagem com aminas
primárias para dar origem a iminas, também chamadas de bases de Schiff.
A formação de iminas ocorre a partir de ummecanismode 6 etapasque envolve
inicialmente a protonação da carbonila seguida por ataque nucleofílico da 
amina, resultando em uma carbinolamina. A imina é formadaa partir da 
protonação da hidroxila e posterior desidratação.
Nucleófilos nitrogenadosNucleófilos nitrogenados
• Formação de iminas
Mecanismo:
A carbonila é protonada
tornando-se mais
eletrofílica
A amina ataca a carbonila 
protonada formando um 
intermediário tetraédrico
O intermediário
tetraédrico é 
desprotonado formando
a carbinolamina
Carbinolamina
Nucleófilos nitrogenadosNucleófilos nitrogenados
• Formação de iminas
Mecanismo:
A carbonila é protonada
tornando-se mais
eletrofílica
A amina ataca a carbonila 
protonada formando um 
intermediário tetraédrico
O intermediário
tetraédrico é 
desprotonado formando
a carbinolaminaCarbinolamin
a
Imina
A hidroxila é 
protonada se 
tornando um bom
grupo de saída
Água é liberada, 
formando a dupla
ligação C=N
O intermediário é 
desprotonado 
formando a imina
Nucleófilos nitrogenadosNucleófilos nitrogenados
• Formação de iminas (reações com aminas primárias):
É importante observar a importância do pH para a ocorrência da formação de 
iminas. Se o pH for muito alto, não haverá a protonação da carbonila nem da 
carbinolamina. No entanto, se for muito baixo, toda a amina estará protonada
(ácido-base):
Nucleófilos nitrogenadosNucleófilos nitrogenados
• Formação de enaminas (reações com aminas secundárias):
Em condições moderadamente ácidas, aldeídos ou cetonas reagem com aminas
secundárias para dar origem a enaminas, compostos nos quais os elétrons livres do 
nitrogênio estão deslocalizados pela presença de uma ligação C=C adjacente:
Enamina
Nucleófilos nitrogenadosNucleófilos nitrogenados
• Formação de enaminas (reações com aminas secundárias):Mecanismo:
A carbonila é protonada
tornando-se mais
eletrofílica
A amina ataca a carbonila 
protonada formando um 
intermediário tetraédrico
O intermediário
tetraédrico é 
desprotonado formando
a carbinolamina
Carbinolamina
Nucleófilos nitrogenadosNucleófilos nitrogenados
• Formação de enaminas (reações com aminas secundárias):
Mecanismo:
Carbinolamin
a
Imina
A hidroxila é 
protonada se 
tornando um bom
grupo de saída
Água é liberada, 
formando a dupla
ligação C=N
O intermediário é 
desprotonado 
formando a 
enamina
Enamina
Nucleófilos nitrogenadosNucleófilos nitrogenados
• Formação de enaminas vs formação de iminas:
Nucleófilos nitrogenadosNucleófilos nitrogenados
• Formação de hidrazonas e oximas:
Outros produtos podem ser obtidos se utilizados outros compostos nitrogenados
nos quais o grupo R não seja um grupo alquila. Como é o caso das hidrazinas
(N-N) e hidroxilaminas (N-OH), que dão origem a hidrazonas e oximas, 
respectivamente. O mecanismo envolvido é o mesmo observado para a síntese de 
iminas: 
oxima hidrazona
Nucleófilos nitrogenadosNucleófilos nitrogenados
• Formação de hidrazonas e oximas: