
APOSTILA(reacoesOrg_macromoleculas)
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Química Orgânica 1 REAÇÕES ORGÂNICAS PRINCIPAIS REAÇÕES ORGÂNICAS As reações orgânicas podem ser classificadas de várias maneiras. Alguns dos tipos mais comuns são: substituição, adição e eliminação. \u2022 Substituição: Nesse tipo de reação um átomo ou grupo de átomos é substituído. \u2022 Adição: Nesse tipo de reação temos a união de duas ou mais moléculas e a formação de um único produto. \u2022 Eliminação: Nesse tipo de reação ocorre uma diminuição na quantidade de átomos na molécula do reagente orgânico. -eliminação de hidrogênio (desidrogenação) - eliminação de halogênios (de-halogenação) - eliminação de água (desidratação de álcool) (desidratação de álcool) (desalogenação) REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO As reações de substituição são típicas de alcanos e de hidrocarbonetos aromáticos. Estudaremos cinco casos de substituição: a halogenação, a nitração, a sulfonação, a alquilação e a acilação. Essas reações possibilitam a substituição de um hidrogênio por, respectivamente, um halogênio, um grupo nitro, um grupo ácido sulfônico, um grupo alquila e um grupo acila. As reações de substituição permitem transformar hidrocarbonetos derivados do petróleo em outros compostos, que são empregados como matérias-primas. Por isso, tais reações são relevantes para a indústria petroquímica. Esquematizando a substituição de uma maneira genérica, temos: Substituição de alcanos Química Orgânica 2 Quando o alcano apresenta mais de uma possibilidade de hidrogênios a serem substituídos, obtêm-se uma mistura de produtos isômeros, como no exemplo a seguir: A ordem de facilidade com que o hidrogênio é liberado da molécula será então: Substituição em aromáticos i. Halogenação As reações químicas de substituição são também uma característica química dos hidrocarbonetos aromáticos. Veja a equação química que representa a halogenação do benzeno: Química Orgânica 3 Na halogenação são usados catalisadores como AlCl3, FeCl3 ou FeBr3. ii. Nitração e sulfonação A reação entre um hidrocarboneto aromático e o HNO3 é denominada nitração. Trata-se de um processo no qual um hidrogênio do hidrocarboneto é substituído por um grupo nitro, -NO2. (H2SO4 é o catalisador) E a reação entre um hidrocarboneto aromático e o H2SO4 é chamada de sulfonação. Nela, um átomo de hidrogênio é substituído por um grupo ácido sulfônico, -SO3H. iii. Acilação e alquilação de Friedel-Crafts As duas equações químicas a seguir ilustram a reação de um haleto de alquila com um hidrocarboneto aromático e a de um haleto de acila com um hidrocarboneto aromático. Na primeira reação, chamada de alquilação, um hidrogênio é substituí do por um grupo alquila, e na segunda, chamada de acilação, um hidrogênio é substituído por um grupo acila. Dirigêngia em aromáticos O primeiro substituinte (átomo ou grupo de átomos) de um hidrogênio do anel benzênico orientará a posição na qual irá ocorrer a segunda substituição. Esse primeiro substituinte será denominado grupo dirigente e poderá ser de dois tipos: Química Orgânica 4 -(G) orto, para dirigentes: -NH2 -OH -OCH3 radicais alquila (-CH3, -CH2CH3...) halogênios (-F, -Cl, -Br...) -(G) meta dirigentes: -NO2 -SO3H -COOH -CHO -CN Exemplos: Certos grupos facilitam a reação e orientam a entrada de um segundo grupo para as posições orto e para. É o caso, por exemplo, do grupo -OH existente no fenol. A hidroxíla (-OH) é um grupo orto, para dirigente. Como existem duas posições orto no anel, o produto orto- bromofenol, é o produto majoritário. , Outros grupos dificultam a reação e orientam a entrada de um segundo grupo para a posição meta. É o caso, por exemplo, do grupo -COOH existente no ácido benzóico. Grupos meta dirigentes dão origem a um único produto de uma mono-substituição. Em ambos os casos, o excesso de reagentes e a temperatura do meio, podem favorecer multiplas substituições. Os grupos orto, para dirigentes permitem no máximo três substituições no anel aromático: 2 em orto e 1 em para. O trinitrotolueno (TNT), pode ser obtido pela nitração total do tolueno. Exercícios 1. Quantos isômeros planos devem ser esperados na reação de monocloração (substituição de um H por um Cl) do: a)propano b)butano c)pentano d)metil-propano e)metil-butano f)etano 2. (Cesgranrio-RJ) No 3-metil-pentano, cuja estrutura está representada abaixo, o hidrogênio mais facilmente substituível por halogênio está situado no carbono de número: Química Orgânica 2 a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 6 3. Escreva a(s) fórmula(s) estrutural(is) e o(s) nome(s) do(s) produto(s) orgânico(s) que completa(m) as equações abaixo. a. b. 4. (Mackenzie-SP) No sistema de equações a seguir, as substâncias A e B são, respectivamente: a) metano e bromo-metano. b) etano e bromo-etano. c) eteno e bromo-etano. d) propeno e 2-bromo-propeno. e) eteno e etino. REAÇÕES DE ADIÇÃO Essas reações são características de hidrocarbonetos insaturados: alquenos, alquinos e dienos, e ocorrem com a quebra da ligação pi (\u3c0) Obs.: Os ciclanos de três ou quatro carbonos, como apresentam anéis instáveis, também sofrem esse tipo de reação devido à quebra de uma ligação sigma (\u3c3) entre carbonos do anel, originando compostos de cadeia aberta. Adição de H2 ou hidrogenação catalítica Consiste na reação de alceno com gás hidrogênio (H2), que é catalisada por níquel (Ni), platina (Pt) ou paládio (Pd). Daí o nome hidrogenação catalítica. (hidrogenação parcial) Química Orgânica 2 (hidrogenação total) Adição de halogênios Os halogênios Cl2 e Br2 reagem com alcenos em reações de adição. O produto obtido é um di-haleto no qual os átomos de halogênio estão posiciona dos em carbonos vizinhos, chamado de di-haletovicinal. Ao contrário da hidrogenação, não há necessidade de catalisadores para que essa reação seja viável. Adição de haletos de hidrogênio (HX) HCl, HBr e HI adicio nam-se a alcenos conforme o exemplo a seguir. Essa reação é catalisada pelos íons H+ libe rados pelo próprio haleto de hidrogênio HX. Trata-se de um método para obter um mono-haleto em laboratório. Regra de Markovnikov: o hidrogênio do HX adiciona-se ao carbono mais hidrogenado da dupla ou tripla ligação. Adição de água Essas reações consistem na adição de água (H2O ou HOH), na presença de catalisadores e em meio ácido, aos hidrocarbonetos alcenos e alcinos. A adição de água, também conhecida como hidratação, acontece de modo semelhante à adição de HX. Esse método permite obter álcoois a partir de alcenos e cetonas ou aldeídos a partir de alcinos. Química Orgânica 3 Adição em aromáticos Os aromáticos, devido à ressonância, normalmente sofrem reações de substituição; porém, em condições enérgicas ou em condições especiais, podem sofrer reações de adição. Veja os exemplos: REAÇÕES DE ELIMINAÇÃO As reações de eliminação são reações orgânicas em que ocorre a eliminação de átomos ou grupos de átomos de moléculas, num processo inverso às reações de adição. Eliminação de hidrogênio ou desidrogenação Nesse tipo de reação ocorre a eliminação de dois átomos de hidrogênio (H), ao contrário da hidrogenação. Através da eliminação de hidrogênio é possível converter gorduras saturadas em insaturadas, álcoois em cetonas ou aldeídos (oxidação), alcanos em alcenos reações muito úteis em diversos ramos da indústria. Eliminação de halogênios ou de-halogenação