05 Reações de Substituição Acílica

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6. Substituição Nucleofílica Acílica
via Adição/Eliminação
6.1. Ácidos carboxílicos e derivados: nomenclatura.
6.2. Acidez de ácidos carboxílicos
6.3. Reações de derivados de ácido carboxílicos: reatividade.
6.4. Reação de haletos de acila
6.5. Reação de anidridos de ácido carboxílicos6.5. Reação de anidridos de ácido carboxílicos
6.6. Reação de ésteres de ácido carboxílicos
6.7. Formação de ésteres de ácido carboxílicos
6.8. Formação e Reações de Amidas
6.9. Ativação de Ácidos Carboxílicos
6.10. Reações de Oxidação e Redução
6.11. Reações com Organometálicos
1
6. 6. CompostosCompostos CarboxílicosCarboxílicos: : 
ÁcidosÁcidos CarboxílicosCarboxílicos e e DerivadosDerivados
Compostos carboxílicos são compostos carbonílicos contendo um 
bom grupo de partida (que pode ser substituídos por um nucleófilo)
2
6.1. 6.1. NomenclaturaNomenclatura de de ÁcidosÁcidos CarboxílicosCarboxílicos
3
ácido ciclohexanocarboxílico ácido trans-3-metilciclo-
pentanocarboxílico
ácido 1,2,4-benzeno-
tricarboxílico
HaletosHaletos de de AcilaAcila
C
Cl
O
H3C CH3CH2CHCH2
CH3
C
Br
O C
O
Cl
cloreto de etanoíla
cloreto de acetila
brometo de 3-metilpentanoíla
brometo de ββββ-metilvaleríla
cloreto de
ciclopentanocarbonila
AnidridosAnidridos de de ÁcidoÁcido
R
C
O
O
C
R
O
4
R = CH3: anidrido acético
R = C2H5: anidrido propanôico
R = C6H5: anidrido benzôico
ÉsteresÉsteres
ciclohexanocarboxilato 
de metila
etanoato de etila
(acetato de etila) propanoato 
e fenila
3-bromobutanoato de metila
(ββββ-bromobutirato de metila)
Sais de Sais de ÁcidosÁcidos CarboxílicosCarboxílicos
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metanoato de sódio
(formiato de sódio)
etanoato de potássio
(acetato de potássio) benzenocarboxilato de sódio
(benzoato de sódio)
ÉsteresÉsteres CíclicosCíclicos: : LactonasLactonas
C-4: butirolactona; C-5: valerolactona; C-6: caprolactona;
β, γ, δ: posição do grupo funcional -O-. 
γγγγ-butirolactonaββββ-butirolactonaδδδδ-caprolactona γγγγ-caprolactona
AmidasAmidas
6
β, γ, δ: posição do grupo funcional -O-. 
4-clorobutanamida
(γγγγ-clorobutiramida)
etanamida
(acetamida) benzenocarboxamida
(benzamida) cis-4-etilciclohexanoarboxamida
AmidasAmidas CíclicasCíclicas: : LactamasLactamas
AmidasAmidas substituídassubstituídas no no nitrogênionitrogênio
C
NH
O
CH3CH2
CH3CH2CH2CH2
C
NCH2CH3
O
CH3
N-ciclohexilpropanamida N-etil-N-metilpentanamida
AmidasAmidas CíclicasCíclicas: : LactamasLactamas
NH
O
NH
O
NH
O
αααα
ββββ
γγγγ
δδδδ
2-azaciclohexanona
δδδδ-valerolactama
2-azaciclopentanona
γγγγ-butirolactama
2-azaciclobutanona
ββββ-propiolactama 7
αααα
αααα
ββββ
ββββγγγγ
NitrilasNitrilas
CH3C N C N CH3CHCH2CH2CH2C N
CH3
etanonitrila
acetonitrila
cianeto de metila
benzenocarbonitrile
benzonitrila
cianeto de fenila
cianobenzeno
5-metilhexanonitrila
δ-metilcapronitrila
cianeto de iso-hexila
CH2 CHC N
propenonitrila
acrilonitrila
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6.2. Acidez 6.2. Acidez de Ácidos Carboxílicosde Ácidos Carboxílicos
Ácidos e Bases de Brønsted–Lowry
� Ácidos doam prótons e Bases recebem prótons
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• “Fortes reagem para dar fracos”
• Quanto mais fraca a base, mais forte o ácido conjugado
• Ácidos (bases) estáveis são fracos
Acidez de Ácidos CarboxílicosAcidez de Ácidos Carboxílicos
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CH3COH
O
CH3CH2OH
pKa = 4.76 pKa = 15.9
acetic acid ethanol
CH3C
O
O
CH3C
O
O
Acidez de Ácidos CarboxílicosAcidez de Ácidos Carboxílicos
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Equilíbrio Ácido / BaseEquilíbrio Ácido / Base
[H2O][HA]
[H3O
+
][A
-
] [H3O
+
][A
-
]
 [HA]
H2O + HA H3O
+
 + A
-
K = Ka =
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K: Constante de equilíbrio
Ka: Constante de dissociação do ácido HA
[H2O][HA] [HA]
pKa = -log Ka
Acidez de Ácidos CarboxílicosAcidez de Ácidos Carboxílicos
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• O efeito indutivo atraente de elétrons dos halogênios aumenta 
a acidez devido a estabilização da base conjugada;
•O efeito depende da eletronegatividade e da distância. 
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6.3. Reatividade de Derivados de Ácidos 6.3. Reatividade de Derivados de Ácidos 
CarboxílicosCarboxílicos
Ressonância de Ésteres, 
Ácidos e Amidas 15
Reatividade de Derivados de Ácidos CarboxílicosReatividade de Derivados de Ácidos Carboxílicos
•derivados de ácidos carboxílicos são geralmente menos reativos frente 
adição nucleofílica de que aldeídos e cetonas; 
•Efeito estabilizador de substituintes em relação aos aldeídos e cetonas:
X: NH2, OR, OH : estabilização π (+M) alta e efeito -I baixo:
C O
R
X
C O
R
X
C O
X
R
+ -
+
-
_
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X: NH2, OR, OH : estabilização π (+M) alta e efeito -I baixo:
mais estáveis 
X: O C R, Cl, etc.
O
estabilização π (+M) baixa e efeito -I alto:
menos estáveis 
O
Z– será expelido se for uma base mais fraca do que Y– (k–1 >> k2) 
Reatividade de Derivados de Ácidos CarboxílicosReatividade de Derivados de Ácidos Carboxílicos
Reação não catalisada ou catálise básicaReação não catalisada ou catálise básica
Y– será expelido se for uma base mais fraca do que Z– (k2 >> k–1)
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Todos compostos carboxílicos reagem pelo mesmo mecanismo
Mecanismo geral de reação de derivados de Mecanismo geral de reação de derivados de 
ácidos carboxílicos: ácidos carboxílicos: Catálise BásicaCatálise Básica
Mecanismo de Adição / Eliminação com um intermediário tetrahedral, do qual será 
eliminado o melhor grupe de partida (a base mais fraca). 
Formulado aqui para a hidrólise por catálise básica, porém com outro nucleófilo, o 
mecanísmo é análogo. 
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6.4. 6.4. ReaçõesReações de de HaletosHaletos de de AcilaAcila
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Mecanismo da Reação de Haletos Mecanismo da Reação de Haletos de de AcilaAcila
Conversão em anidridos
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Conversão em ésteres
FormaçãoFormação de de AmidasAmidas a a PartirPartir de de HaletosHaletos de de 
AcilaAcila
Aminas terciárias não podem formar amidas:
PorquePorque seráserá????
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6.5. 6.5. ReaçõesReações de de AnidridosAnidridos de de ÁcidoÁcido
Anidridos não reagem com cloreto ou brometo de sódio
Porque?? Porque?? Qualidade do grupo de partida??Qualidade do grupo de partida??
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Conversão de Conversão de Anidridos Anidridos em em ÉsteresÉsteres
Mecanismo da conversão de um anidrido para um éster (e um ácido carboxílico): 
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6.6. Reação de Ésteres: 6.6. Reação de Ésteres: Catálise ÁcidaCatálise Ácida
Hidrólise
Transesterificação
Aminólise
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Mecanismo da Hidrólise Mecanismo da Hidrólise de de Ésteres Ésteres 
Catalisada por ÁcidoCatalisada por Ácido
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Constante de Equilíbrio na Constante de Equilíbrio na Esterificação Esterificação e e 
Hidrólise Hidrólise de de ÉsteresÉsteres
K ~1
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Deslocar o equilíbrio: 
•Excesso de água desloca o equilíbrio para o lado do ácido 
carboxílica;
•Excesso de álcool desloca o equilíbrio para o lado do éster;
•Remoção de água ou álcool desloca o equilíbrio para o lado do 
ácido carboxílico e éster, respectivamente. 
Hidrólise Hidrólise de de Ésteres: Ésteres: Catalisada por BaseCatalisada por Base
Mecanismo:Mecanismo:Mecanismo:Mecanismo:
K >> 1
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Hidrólise de Ésteres Catalisada por BaseHidrólise de Ésteres Catalisada por Base
SaponificaçãoSaponificação
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Reação correspondente com álcoois (transesterificação) muito importante 
para a obtenção de biodiesel (ésteres metílicos ou etílicos de ácidos graxas).
gorduras ou óleos
triésteres de glicerina
glicerol
(glicerina)
sais de ácidos graxas
sabão
6.7. Formação de Ésteres: 6.7. Formação de Ésteres: Catalisada por Ácido Catalisada por Ácido 
Esterificação de ácidos carboxílicos: 
Esterificação Intramolecular: Formação de Esterificação Intramolecular: Formação de LactonasLactonas
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Mecanismo da Esterificação: Mecanismo da Esterificação: Catalisada por ÁcidoCatalisada por Ácido
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Inverso da hidrólise de ésteresInverso da hidrólise de ésteres
Equilíbrio Equilíbrio na na EsterificaçãoEsterificação
K ~1
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Deslocar o equilíbrio: 
•Excesso de álcool desloca o equilíbrio para o lado do éster;
•Remoção de água desloca o equilíbrio para o lado do éster. 
Reação de Transesterificação
Transesterificações têm normalmenteuma constante de equilíbrio cerca
de 1, mas em alguns casos o equilíbrio pode ser deslocado.
Como isso poderia ser feito?
O mecanismo destas reações é análogo ao de hidrólise.
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6.8. 6.8. FormaçãoFormação e e ReaçõesReações de de AmidasAmidas
Formação a partir de ácidos carboxílicos: 
Ácidos carboxílicos não sofrem reações de substituição acílica direta
com aminas. Reação ocorre via sal de amônio. 
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250 ºC, 15 atm
Preparação Preparação de Amidas a partir de Ácidos de Amidas a partir de Ácidos 
Carboxílicos: AplicaçãoCarboxílicos: Aplicação
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A reação ocorre melhor por catálise ácida:
Grupo de partida amônia é boa; amideto não
é bom grupo de partida. 
MecanismoMecanismo dada HidróliseHidrólise de de AmidasAmidas
é bom grupo de partida. 
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6.9. 6.9. AtivaçãoAtivação de de ÁcidosÁcidos CarboxílicosCarboxílicos: : 
PreparaçãoPreparação de de HaletosHaletos de de AcilaAcila
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HaletosHaletos de de AcilaAcila nana PreparaçãoPreparação de de DerivadosDerivados
CarboxílicosCarboxílicos
37
6.10. Reações de Oxidação e Redução de 6.10. Reações de Oxidação e Redução de 
Compostos OrgânicosCompostos OrgânicosCompostos OrgânicosCompostos Orgânicos
38
Número de Oxidação ‘Formal’ de Compostos OrgânicosNúmero de Oxidação ‘Formal’ de Compostos Orgânicos
39
Porém: existe outra escala 
para os números de oxidação 
formais que é mais adequada. 
Nesta escala o H é contado 
com polarização positiva. 
ReduçãoRedução de de CompostosCompostos OrgânicosOrgânicos::
HidrogenaçãoHidrogenação catalíticacatalítica, , hidretoshidretos complexoscomplexos, Wolff, Wolff--KishnerKishner
40
OxidaçãoOxidação de de CompostosCompostos OrgânicosOrgânicos::
BromoBromo, , ácidoácido crômicocrômico
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ReduçãoRedução porpor HidrogenaçãoHidrogenação CatalíticaCatalítica
42
ReduçãoRedução porpor HidrogenaçãoHidrogenação CatalíticaCatalítica
43
ReduçãoRedução de de CompostosCompostos CarbonílicosCarbonílicos::
AdiçãoAdição de de ÍonÍon HidretoHidreto, , seguidoseguido de de protonaçãoprotonação
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ReduçãoRedução de de CompostosCompostos CarboxílicosCarboxílicos::
UtilizandoUtilizando--se se HidretoHidreto de de LítioLítio AlumínioAlumínio
LiAlH4 é agente redutor mais forte do que NaBH4; 
LiAlH4 é usado para reduzir composto que não reagem com NaBH4
como ácidos carboxílicos. 
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ReduçãoRedução de de DerivadosDerivados de de ÁcidosÁcidos CarboxílicosCarboxílicos
Mecanismo da Redução de Ésteres com HidretoMecanismo da Redução de Ésteres com Hidreto
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Redução de Ésteres para Redução de Ésteres para 
Aldeídos: DIBALHAldeídos: DIBALH
ReduçãoRedução de de ÉsteresÉsteres e e CloretosCloretos de de ÁcidoÁcido parapara o o 
AldeídoAldeído CorrespondenteCorrespondente com com DIBALDIBAL
DIBAL permite a adição de somente um hidreto ao éster. 
A substituição de hidrogênios do LiAlH4 por grupos OR 
leva a uma diminuição da reatividade do reagente.
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Mecanismo da Redução de Ácidos Carboxílicos com HidretoMecanismo da Redução de Ácidos Carboxílicos com Hidreto
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Mecanismo da Redução de Amidas com HidretoMecanismo da Redução de Amidas com Hidreto
FormaçãoFormação de de AminasAminas porpor ReduçãoRedução
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ReduçãoRedução SeletivaSeletiva de de AldeídosAldeídos e e CetonasCetonas
com NaBHcom NaBH44
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OxidaçãoOxidação de de AlcóoisAlcóois com com ÓxidosÓxidos de de CromoCromo
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OxidaçãoOxidação SeletivaSeletiva de de AlcóoisAlcóois PrimáriosPrimários parapara
AldeídosAldeídos com com PCCPCC
A oxidação de um álcool primário pode ser interrompida no aldeído 
se piridínio clorocromato (PCC) for usado como agente de oxidação.
NH
ClCrO
3
-
+
52
OxidaçãoOxidação de de AldeídosAldeídos
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OxidaçãoOxidação de de AldeídosAldeídos
Prata metálica
O Reagente de Tollens é seletivo para a oxidação de aldeídos e usado 
como teste qualitativo para presença destes compostos. 
54
Prata metálica
(espelho de prata)
6.12. 6.12. Reações com Reações com OrganometálicosOrganometálicos
Reação de Ésteres com Organometálicos de Magnésio e de Lítio:
55
Etapa 1: Substituição Nucleofílica Acílica:
Mecanismo da Reação Mecanismo da Reação de Ésteres com de Ésteres com 
Organometálicos de Magnésio e de Lítio:Organometálicos de Magnésio e de Lítio:
Etapa 2: Adição Nucleofílica:
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Preparação Preparação de Cetonas: de Cetonas: Reação Reação de de 
CarboxilatosCarboxilatos com com OrganolítioOrganolítio
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