AULA 2 - Adicao nucleofilica a aldeidos e cetonas

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� Substâncias importantes contém o grupo
carbonila:
◦ Testosterona e progesterona
� Moléculas simples e importantes 
industrialmente: 
◦ Formaldeído: conservante em formulações de 
vacinas;
◦ Acetona: removedores de esmaltes de unha.◦ Acetona: removedores de esmaltes de unha.
� Substâncias contendo carbonila:
◦ Reagem com grande variedade de nucleófilos;
◦ Inúmeros produtos.◦ Inúmeros produtos.
◦ Reatividade versátil: papel central na síntese 
orgânica. 
� Aldeídos: alguns sabores e odores agradáveis:
◦ vanilina (grãos da baunilha),
◦ benzaldeído (amêndoas),
◦ cinamaldeído (canela).
◦ Acetaldeído: etanal – sensação desagradável de
ressaca.ressaca.
◦ Formaldeído: tóxico.
◦ Diferença entre causa química da ressaca e gosto do
sorvete de baunilha: grupo metila X grupo aromático
substituído.
� Nomenclatura:
Substância cíclica contendo um
grupo aldeído imediatamente
adjacente ao anel: carbaldeído.
� Nomenclatura:
� Reação característica dos aldeídos e cetonas.
� Características:
• Arranjo trigonal plano do C da carbonila
• Arranjo: C aberto ao ataque por cima ou por baixo.
• C carbonílico: carga + , suscetível ao ataque de Nu.• C carbonílico: carga + , suscetível ao ataque de Nu.
• O carbonílico: carga -, reação suscetível à catálise
ácida.
� Adição Nucleofílica ocorre de 2 modos:
◦ 1: Reagente é um Nu forte:
◦ Produto: conversão em produto tetraédrico.
◦ Nu: usa seu par de elétrons para formar ligação com C
carbonílico.carbonílico.
◦ Par elétrons da ligação π: desloca para O carbonílico;
◦ Hibridização do C e O passam de sp2 para sp3.
◦ Importante: O da carbonila é capaz de acomodar o par
de elétrons da ligação C=O.
� Mecanismo da reação:
◦ Reagente: Nu forte;
◦ Produto: conversão em produto tetraédrico.
◦ Adição de nucleófilo forte a aldeído ou cetona
� Adição Nucleofílica : Mecanismo catalisado por
ácido.
◦ Reagentes: ácidos fortes e Nu fracos.
◦ 1ª etapa: ácido doa próton ao par de elétrons do O da
carbonila = cátion oxônio.
◦ Cátion oxônio:◦ Cátion oxônio:
� O é muito mais básico. Possui carga negativa completa.
� C cátion oxônio mais suscetível ao ataque nucleofílico (mais
+, mais eletrofílico) que a carbonila da cetona de partida.
(carrega mais carga + do que o composto não protonado).
◦ Então: catalisador ácido e Nu fraco: reação do O da
carbonila com o ácido aumenta eletrofilicidade da
carbonila.
� Mecansimo da reação:
◦ Nu fraco e catálise ácida.
� Revesibilidade da reação:
◦ Reações reversíveis;
◦ Resultado: depende da posição de um equilíbrio.
� Reatividade relativa: aldeídos X cetonas
◦ Aldeídos mais reativos que cetonas;
◦ Fatores estéricos: H (pequeno) é um dos grupos
ligados ao C;
◦ C do produto tetraédrico: menos populoso e mais
estável;estável;
◦ Produto tetraédrico: favorecido no equilíbrio.
◦ Cetonas: 2 substituintes alquila no C carbonílico;
◦ maior impedimento estérico no produto
tetraédrico: menor estabilidade;
◦ Equilíbrio: menor concentração do produto
tetraédrico.
� Reatividade relativa: aldeídos X cetonas
◦ Fatores eletrônicos:
◦ Grupos alquila: doadores de elétrons.
◦ Aldeídos: 1 grupo alquila doador de elétrons,
neutraliza e estabiliza parcialmente a carga positiva
no C carbonílico.
◦ Cetonas:◦ Cetonas:
◦ Cetona: 2 grupos alquila com efeito I+;
◦ Mais estabilizadas;
◦ Cetona mais estável que produto tetraédrico;
◦ Equilíbrio: favorece formação do reagente (cetona).
◦ Reação menos favorável que a do aldeído.
◦ Carbono da carbonila de cetona é menos positivo
porque possui dois grupos doadores de elétrons.
� Reatividade relativa: aldeídos X cetonas
◦ Grupos retiradores de elétrons (CF3, CCl3)
favorecem formação do produto tetraédrico.
(porque?)
◦ δ+ de aldeído: menos estabilizado do que de
cetona.
◦ Aldeídos são mais eletrofílicos e, mais reativos.
� Adição de alcóois: hemiacetais e acetais
� Hemiacetais
◦ Aldeído ou cetona em álcool: produto – hemiacetal;
◦ Hemiacetal: produto da adição do O do álcool ao C
carbonílico do aldeído ou cetona.carbonílico do aldeído ou cetona.
◦ Estrutura do Hemiacetal : grupos OH e OR ligados
ao mesmo C (carbonílico).
◦ Formação dos hemiacetais: catalisada por ácidos e
bases.
◦ Hemiacetais cadeia aberta: instáveis;
◦ Cíclicos (anel de 5 ou 6): mais estáveis.
� Hemiacetais
◦ Mecanismo:
◦ Independente se reagente é aldeído ou cetona:
produto é hemiacetal.
� Hemiacetais
◦ Mecanismo catalisado por ácido.
� Hemiacetais
◦ Mecanismo catalisado por base.
� Hidratos de aldeído: gem-dióis
◦ Dissolução de aldeído em água: hidrato;
◦ Hidrato: 1,1-diol ou gem-diol.
◦ Não são isolados: evaporação da água desloca
equilíbrio para reagentes.
◦ Compostos com fortes grupos retirantes: gem-dióis
estáveis.
H
� Hidratos de aldeído: gem-dióis
� Acetais
◦ Aldeído ou cetona em HCl gasoso ou anidro + álcool:
hemiacetal.
◦ 2ª reação: hemiacetal reage com álcool – acetal.
◦ Acetal: 2 grupos OR ligados ao C carbonílico.
◦ Formação de acetal por aldeído: reversível
� Mecanismo de formação do acetal:
◦ Etapas separadas:
� 1. Saída do grupo abandonador e formação de um 
intermediário estabilizado por ressonância.
� 2. ataque nucleofílico.
� Acetais como grupos de proteção
◦ Estáveis em soluções básicas.
◦ Proteção de grupos aldeído e cetona de reações
indesejadas (soluções básicas).
◦ Proteção: converter o aldeído ou cetona em acetal,
realizar a reação na outra parte da molécula e
hidrolisar o acetal com ácido.hidrolisar o acetal com ácido.
� Acetais cíclicos:
◦ Cetona ou aldeído + 1,2 diol e traços de ácido.
� Acetais como grupos de proteção
� Acetais como profármacos:
◦ Profármaco: substância farmacologicamente inativa que é 
convertida pelo organismo em substâncias ativas.
◦ Fluocinonida: profármaco que contém o grupo acetal e é 
comercializada na forma de creme para o tratamento de 
eczemas. 
◦ Fármacos que contém –OH: baixa permeabilidade dérmica.
◦ Alternativa: grupos –OH convertidos em acetal.
◦ Após absorção: acetal é hidrolizado, liberando o fármaco 
ativo.
� Tioacetais:
◦ Aldeídos e cetonas + tióis.
� Tioacetais:
◦ Importantes: reagem com Níquel de Raney.
◦ Produtos: hidrocarbonetos.
◦ Níquel de Raney: catalisador de Ni com hidrogênio
adsorvido.
◦ Formação de tioacetal e dessulfurização com H e Ni
de Raney: método adicional para conversão dede Raney: método adicional para conversão de
carbonilas em grupos CH2.
� Adição de derivados da amônia:
◦ Aldeídos e cetonas: reação com aminas primárias
(RNH2);
◦ Produto: compostos com ligação dupla C-N – iminas;
◦ Reação catalisada por ácido.
� Adição de derivados da amônia:
◦ Formação de imina
� Adição de derivados da amônia:
� Adição de derivados da amônia:
� Adição de cianeto de H (ácido cianídrico)
◦ HCN ou CN- + aldeído ou cetona:
cianohidrinas.
◦ Cetonas muito impedidas não reagem.
� Adição de ilídeos – reação de Wittig:
� Ilídeo: molécula neutra que possui C negativo
adjacente a um heteroátomo positivo.
� Método valioso na síntese de alcenos.
� Vantagem: não há dúvidas na localização da� Vantagem: não há dúvidas na localização da
dupla.
� Prática: fácil realização, mesmo recipiente
poucas horas.
� Adição de ilídeos – reação de Wittig:
◦ Mecanismo:
� cicloadição (ciclo 4 membros: oxafosfetano).
� Oxafosfetano decompõe: alqueno e óxido de
trifenilfosfina.
Força motriz da reação: forte ligação entre O e P.� Força motriz da reação: forte ligação entre O e P.
� Adição de ilídeos – reação de Wittig:
� Oxidação de aldeídos e cetonas
◦ Aldeídos:
� oxidados com mais facilidade;
� Agentes oxidantes fortes: KMnO4;
� Agentes oxidantes moderados: Ag2O.2
� Oxidação: perdem H ligado à carbonila.
◦ Cetona:� Não possui H,
� Mais resistente à oxidação.
� Oxidação de aldeídos e cetonas
◦ Aldeídos:
� oxidados com mais facilidade;
� Agentes oxidantes fortes: KMnO4;
� Agentes oxidantes moderados: Ag2O.2
� Reagentes de Grignard:
◦ Haletos de organomagnésio.
◦ Preparados pela reação de haleto orgânico e Mg
metálico em éter anidro.
� Betacaroteno e a visão
◦ Substância de ocorrência natural encontrada em
frutas e verduras de cor laranja.
◦ Metabolizado no fígado: vitamina A (retinol).
◦ Oxidação da vitamina A, isomerização de dupla
ligação – aldeído.ligação – aldeído.
◦ Aldeído reage com grupo amino: imina (rodopsina).
◦ Rodopsina:
� absorve fóton;
� Fotoisomerização da dupla: sinal detectado pelo
cérebro e interpretado como visão.
� Falta de vitamina A: cegueira noturna, olhos não se
ajustam a ambientes com pouca luz.
H
Reações de adição à dupla CReações de adição à dupla C--OO
� EXERCÍCIOS
� SOLOMONS: 16.7; 16.8; 16.10; 16.22; 16.23;
16.24;16.26.
Reações de adição à dupla CReações de adição à dupla C--OO
� EXERCÍCIOS
� BIBLIOGRAFIA:
� SOLOMONS, G.; FRYHLE, C; Química Orgânica.
10ed. Editora LTC: Rio de Janeiro, RJ. Vol.2,
2000. (CAPÍTULO 16).2000. (CAPÍTULO 16).