Quimica organica 4pdf

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DESCRIÇÃO
Características químicas e físicas dos ácidos carboxílicos e derivados e suas aplicações.
PROPÓSITO
Obter conhecimento e informações básicas sobre estrutura, nomenclatura, propriedades, métodos de
obtenção e reações de ácidos carboxílicos, bem como de seus derivados, com ênfase nos mecanismos
das reações, é importante para prever as características e a obtenção de compostos orgânicos dessa
classe com aplicações nos setores químico e farmacêutico.
OBJETIVOS
MÓDULO 1
Descrever as características químicas e físicas, reatividade e acidez dos ácidos carboxílicos e derivados
MÓDULO 2
Descrever os princípios mecanísticos gerais e as principais reações de substituição nucleofílica acílica
MÓDULO 3
Reconhecer as reações que envolvam a substituição do hidrogênio alfa (Hα) por eletrófilos e os princípios
mecanísticos gerais da condensação de Claisen e da descarboxilação aplicada ao ácido malônico
INTRODUÇÃO
Os ácidos carboxílicos e seus derivados estão entre os mais comuns de todas as moléculas, tanto no
laboratório quanto nas rotas biológicas, sendo comumente encontrados na estrutura de diversas
biomoléculas essenciais à vida. Além disso, estão presentes no nosso cotidiano quando se trata das
indústrias farmacêutica, química e de alimentos.
Neste tema, você terá a oportunidade de reconhecer as principais reações que envolvem os ácidos
carboxílicos e derivados, assim como de descrever os princípios mecanísticos de cada tipo de reação.
Abordaremos também alguns exemplos de reações e suas aplicações no nosso cotidiano.
MÓDULO 1
 Descrever as características químicas e físicas, reatividade e acidez dos ácidos carboxílicos e
derivados
INTRODUÇÃO À QUÍMICA DOS ÁCIDOS
CARBOXÍLICOS
Os ácidos carboxílicos ocupam um lugar central entre os compostos de carbonila, sendo comumente
encontrados na química e na bioquímica. Além disso, são materiais de partida na síntese de derivados de
acila, como cloretos ácidos, ésteres, amidas e tioésteres.
NO UNIVERSO BIOQUÍMICO PODEMOS CITAR OS
AMINOÁCIDOS PRESENTES EM NOSSA DIETA ALIMENTAR,
TAIS COMO O ÁCIDO L-GLUTÂMICO E O ÁCIDO Γ-
AMINOBUTÍRICO (GABA), QUE ATUAM COMO
NEUROTRANSMISSORES IMPORTANTES NO SISTEMA
NERVOSO. PODEMOS CITAR, TAMBÉM, AS
PROSTAGLANDINAS, QUE EXERCEM PAPÉIS IMPORTANTES
EM MUITOS PROCESSOS FISIOLÓGICOS, COMO, POR
EXEMPLO, O CONTROLE DA PRESSÃO SANGUÍNEA, O
PROCESSO INFLAMATÓRIO E A ATIVIDADE DO SISTEMA
DIGESTIVO.
COSTA et al. , 2003.
Na imagem a seguir, você pode ver a representação de fórmulas químicas das prostaglandinas dos tipos
D, E e F.
 
Fonte: chromatos/Shutterstock
 Prostaglandinas dos tipos D, E e F
Na natureza podemos encontrá-los nas plantas e nas frutas. O ácido oxálico, por exemplo, é um ácido
dicarboxílico tóxico que pode estar presente no espinafre. Mas não se assuste! A sua concentração no
espinafre é muito baixa para representar qualquer perigo; além disso, o ácido oxálico é um ótimo
removedor de manchas e ferrugens. Nas frutas, podemos encontrar os ácidos cítrico, málico e tartárico,
cujos sabores são acentuados e estão presentes em limões, maçãs e uvas, respectivamente.
Como explicado por COSTA et al., 2003, na indústria alimentícia, utilizamos, por exemplo, o glutamato
monossódico – para acentuar o sabor de uma série de produtos –, o ácido benzóico – como preservativo
de alimentos – e o ácido acético, presente no vinagre – usado na alimentação e no preparo de ketchup,
picles e molhos.
Como podemos ver, a compreensão das propriedades e reações dos ácidos carboxílicos é fundamental
para entendermos a Química Orgânica, uma vez que eles estão presentes em muitos processos
industriais e classes de produtos bioativos, além de serem utilizados como intermediários na síntese de
outros compostos.
ESTRUTURA E PROPRIEDADES DOS ÁCIDOS
CARBOXÍLICOS
GRUPO CARBOXILA
Na química orgânica, ácidos carboxílicos têm um grupo funcional formado pela presença de uma carbonila
e de uma hidroxila (-COOH), denominado grupo carboxila (figura 1).
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
 Figura 1. Fórmulas estruturais do ácido carboxílico
ESTRUTURA DO GRUPO CARBOXILA
Na estrutura do grupo carboxila, o carbono apresenta hibridização sp2 , em que os três átomos ligados ao
átomo de carbono ocupam o mesmo plano, com ângulos de ligação C-C=O e O=C-O de aproximadamente
120° (tabela 1). Possuem dois comprimentos de ligação carbono-oxigênio, sendo o comprimento de
ligação C=O mais curto, quando comparado à ligação C-O. (MCMURRY, 2011)
Ângulos de ligação Graus Comprimento de ligação pm
C-C=O 119 C-C 152
C-C-OH 119 C=O 125
O=C-OH 122 C-OH 131
 Atenção! Para visualizaçãocompleta da tabela utilize a rolagem horizontal
 Tabela 1. Parâmetros de ligação do ácido acético
ÁCIDOS CARBOXÍLICOS
Os ácidos carboxílicos podem reagir com bases, perdendo um próton para formar sais de carboxilato.
Essa reação ocorre pela quebra heterolítica da ligação O-H, ficando os elétrons no átomo de oxigênio
(figura 2).
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
 Figura 2. Síntese de um sal de ácido carboxílico
PROPRIEDADES FÍSICAS DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS
Esses compostos são substâncias polares, podendo formar ligações de hidrogênio intermoleculares
intensas (formação de dímeros cíclicos), proporcionando elevados pontos de ebulição. Já a solubilidade
em água decorre da formação de ligações de hidrogênio com a água, fazendo com que compostos com
baixa massa molecular apresentem notável miscibilidade com a água (tabela 2).
Nome IUPAC
Nome
comum
Estrutura
p.f.
(°C)
p.e.
(°C)
Solubilidade
em água*
pKa
Saturados
Ácido
metanoico
Ácido
fórmico
HCO2H 8 101 ∞ 3,75
Ácido etanoico
Ácido
acético
CH3CO2H 17 118 ∞ 4,76
Ácido Ácido CH3CH2CH2CO2H -6 163 ∞ 4,81
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javascript:void(0)
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butanoico butírico
Ácido 3-
metilbutanoico
Ácido
isovalérico
(CH3)2CHCH2COOH -29 177 5,0 -
Ácido
hexanoico
Ácido
caproico
CH3(CH2)4CO2H -3 205 1,08 4,84
Ácido
decanoico
Ácido
cáprico
CH3(CH2)8CO2H 31 269 0,015 4,84
Insaturados
Ácido 2-
propenoico
Ácido
acrílico
CH2=CHCO2H 14 141 8 -
Ácido
benzoico
Ácido
benzoico
C6H5CO2H 122 250 0,34 4,19
Ácidos graxos
Ácido
dodecanoico
Ácido
láurico
CH3(CH2)10CO2H 44 179 0,006 5,30
Ácido
tetradecanoico
Ácido
mirístico
CH3(CH2)12CO2H 59 200 0,002 -
Ácido
hexadecanoico
Ácido
palmítico
CH3(CH2)14CO2H 63 219 0,0007 6,46
Ácido
octadecanoico
Ácido
esteárico
CH3(CH2)16CO2H 70 383 0,0003 -
Ácidos dicarboxílicos
Ácido
etanodioico
Ácido
oxálico
HO2C-CO2H 189 - 9,0 -
Ácido
propanodioico
Ácido
malônico
HO2C-CH2-CO2H 136 - 74 -
Ácido cis-2-
butenodioico
Ácido
maleico
Cis-
HO2CCH=CHCO2H
140 - 79 -
*g 100 mL-1 de água, 25°C
 Atenção! Para visualizaçãocompleta da tabela utilize a rolagem horizontal
 Tabela 2. Propriedades físicas de alguns exemplos de ácidos carboxílicos
De acordo com a tabela 2, é possível observar que ácidos carboxílicos de baixo peso molecular são
líquidos e miscíveis com água devido à solvatação pela formação de ligações de hidrogênio com o
solvente; já seus homólogos superiores são sólidos em temperatura ambiente e insolúveis em água, pois
na medida em que aumenta o tamanho da cadeia hidrocarbônica, a solubilidade em água diminui.
ÁCIDOS GRAXOS
Dentre os homólogos superiores, estão os ácidos graxos (C12-C20), amplamente encontrados na
natureza sob a forma de ésteres do glicerol, sendo conhecidos como triglicerídeos. Os ácidos graxos
podem apresentar cadeias saturadas, sólidos em temperatura ambiente, ou insaturadas de configuração
cis , em geral óleos e gorduras, como os ácidos oleico, linoleico e linolênico.
Na figura 3, é possível observar que, nos ácidos graxos insaturados, a presença de uma ligação dupla
cis impede a formação de uma rede cristalina estável, proporcionado os baixos pontos de fusão desses
compostos.
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
 Figura 3. Exemplos de ácidos graxos com 18 carbonos
IUPAC
União Internacional de Química Pura e Aplicada que estabelece as regras de nomenclatura de
compostos orgânicos.QUEBRA HETEROLÍTICA
Cisão/Quebra heterolítica: é a ruptura eletronicamente desigual da ligação entre dois átomos, onde
apenas um deles (geralmente o mais eletronegativo) fica com o par de elétrons.
DÍMEROS CÍCLICOS
Que é composto de duas partes.
Molécula resultante da combinação de duas moléculas idênticas.
NOMENCLATURA DOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS
No sistema IUPAC, os ácidos carboxílicos derivados de hidrocarbonetos de cadeia aberta são
sistematicamente nomeados substituindo-se o sufixo -o da maior cadeia hidrocarbônica que contém a
carboxila pelo sufixo -oico, precedido da palavra ácido. Apesar dos nomes sistemáticos ou substitutivos
IUPAC, muitos ácidos carboxílicos apresentam nomes comuns derivados do latim ou grego que indicam
uma das suas fontes naturais (figura 4).
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
 Figura 4. Nomenclatura de alguns exemplos de ácidos carboxílicos
Para nomear compostos com cadeias ramificadas e/ou com ligações múltiplas (dupla ou tripla),
devemos numerar a cadeia principal, e o carbono do grupo -COOH sempre será a posição 1, veja a seguir
na figura 5.
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
 Figura 5. Nomenclatura de compostos derivados de ácidos carboxílicos-alifáticos
Quando o grupo -COOH estiver ligado a um anel, ele será considerado um substituinte da cadeia principal
e, nesses casos, o carbono do grupo -COOH será ligado ao C1 e não será numerado nesse sistema.
Por exemplo, um ciclobutano contendo COOH como substituinte é chamado de ácido
ciclobutanocarboxílico. Já os ácidos carboxílicos aromáticos são nomeados como derivados do anel
aromático correspondente e pode-se utilizar prefixos orto- (o-) , meta- (m-) e para- (p-) para designar
a posição dos substituintes. Veja alguns exemplos na figura 6.
Fonte: BARBOSA, 2020.
 Figura 6. Nomenclatura de compostos derivados de ácidos carboxílicos - cíclicos e aromáticos
Vamos ver uma curiosidade sobre o ácido benzóico?
O ácido benzóico faz parte da composição natural de diversos alimentos, como:
 
Fonte: 8photo/Freepik
COGUMELOS
 
Fonte: 8photo/Freepik
TOMATE
 
Fonte: Freepik/Freepik
IOGURTE
 
Fonte: Freepik/Freepik
CERVEJA
 
Fonte: Freepik/Freepik
VINHO
 
Fonte: Freepik/Freepik
MAÇA
 
Fonte: azerbaijan_stockers/Freepik
UVA
Outra opção de nomenclatura para designar as posições dos substituintes na cadeia principal é a
utilização das letras gregas alfa (α), beta (β), gama (γ), delta (δ), épsilon (ε) e ômega (ω).
A letra α (alfa) é a primeira a ser utilizada no carbono adjacente à carboxila, seguida pelas demais, β, γ, δ
e ε. Já a posição ω será sempre o carbono mais afastado da carboxila, independentemente do número de
carbonos da cadeia principal.
Já os ácidos dicarboxílicos, também chamados de diácidos, apresentam dois grupos –COOH. Para
os ácidos alifáticos, a nomenclatura deve ser realizada pela adição do sufixo –dioico ao nome do alcano
da cadeia principal (cadeia que possui os dois grupos –COOH), precedido pela palavra ácido. A cadeia
principal será numerada a partir do grupo –COOH que permitir a menor numeração para os substituintes.
Para os ácidos cíclicos, consideram-se as carboxilas substituintes da estrutura cíclica.
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
 Figura 7. Nomenclatura dos ácidos dicarboxílicos
REATIVIDADE QUÍMICA E ACIDEZ DOS ÁCIDOS
CARBOXÍLICOS E SEUS DERIVADOS
ACIDEZ DO GRUPO CARBOXÍLICO
Como o próprio nome diz, a propriedade principal dos ácidos carboxílicos é a acidez. Os ácidos
carboxílicos são ácidos de Brønsted-Lowry que se dissociam levemente em água para gerar o hidrônio,
H3O+, e os ânions carboxilatos, RCO2-.
Para a maioria dos ácidos carboxílicos, a constante de acidez, Ka é aproximadamente 10-4 a 10-5,
mostrando serem ácidos muitos mais fracos do que os ácidos inorgânicos, porém, muito mais fortes que
os álcoois. Temos, como exemplo, o etanol, que possui Ka de aproximadamente 10-16, tornando-o mais
fraco do que o ácido acético que possui Ka igual a 1,34 x 10-5.
CONSTANTE DE ACIDEZ (KA)
A constante de acidez (Ka) é proporcional à concentração dos íons formados. Portanto, quanto maior
o valor de Ka mais ionizado é o ácido; consequentemente, maior a sua força. Logo, quanto mais forte
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o ácido, maior o valor de Ka, menor o valor de pKa e mais fraca a sua base conjugada.
Segundo a teoria Brønsted-Lowry, ácidos são espécies (íons ou moléculas) doadoras de prótons (H+) e
bases são espécies aceptoras de prótons. Um ácido reage com uma base, levando à formação de um
ácido conjugado da base e uma base conjugada do ácido.
Em ambos os casos, a acidez é decorrente do fato de a base conjugada do ácido ser estabilizada por ter
sua carga negativa em um átomo de oxigênio fortemente eletronegativo. Entretanto, o etanol dissocia-se,
produzindo um íon etóxido, no qual a carga negativa está localizada em um átomo eletronegativo,
enquanto o ácido acético gera um íon acetato, no qual a carga negativa está deslocalizada sobre dois
átomos de oxigênio equivalentes. Sendo assim, o íon acetato é mais estável do que o íon etóxido, devido
ao efeito de ressonância.
O íon acetato apresenta duas estruturas canônias de mesma energia, distribuindo a carga negativa entre
dois átomos eletronegativos, enquanto no etóxido um único átomo de oxigênio porta a carga negativa
(figura 8). O efeito de ressonância torna o íon acetato mais estável que o íon etóxido, possuindo uma
energia mais baixa e sendo mais favorecido no equilíbrio de dissociação.
 
Fonte: Adaptado de McMurry, 2011/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 8. Estruturas canônicas do etanol e do ácido acético
Mas, por que o íon fenolato é menos estável do que o íon acetato, uma vez que o íon fenolato
apresenta mais estruturas de ressonância?
A resposta fica clara se observarmos a figura 9.
No fenolato, três das formas canônicas mostram a carga negativa situada em átomos de carbono, que
apresentam menor contribuição, ou seja, são menos eletronegativos e suportam menos a carga negativa.
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
 Figura 9. Estruturas canônicas do fenolato
EFEITO DO SUBSTITUINTE SOBRE A ACIDEZ
Como a dissociação de um ácido carboxílico é um processo de equilíbrio, qualquer fator que estabilize o
ânion carboxilato irá favorecer o deslocamento do equilíbrio no sentido da dissociação, aumentando a
acidez. Utilizaremos como base, para discussão deste tópico, os compostos da figura 10, a seguir.
VALORES DE PKA PARA ÁCIDOS CARBOXÍLICOS
 
Fonte: Adaptado de McMurry, 2011/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 10. Valores de pKa para alguns exemplos de ácidos carboxílicos
Observe na figura que os compostos que têm o cloro como substituinte apresentam um menor valor de
pKa em relação aos seus correspondentes sem o substituinte cloro. No ácido α-clorobutírico, por exemplo,
o caráter eletronegativo do cloro é o responsável por “puxar” elétrons da ligação C-Cl. O carbono, por sua
vez, puxa elétrons do carbono da carboxila, que irá puxar elétrons dos átomos de oxigênio, estabilizando o
carboxilato. Sendo assim, quanto maior o número de átomos de cloro em um mesmo carbono, menor será
o pka do composto e, consequentemente, maior a acidez.
Entretanto, observe: à medida que o átomo de cloro se afasta da posição α, os valores de pKa
aumentam, pois o efeito indutivo é transmitido por meio das ligações σ adicionais, diminuindo a
sua intensidade.
Como pôde ser visto na figura 9, o ácido α-fluoracético é o mais ácido entre os ácidos α-substituídos por
halogênios. Esse fato é decorrente do maior efeito polar do flúor sobre a estabilização do carboxilato, ou
seja, quanto maior a eletronegatividade do substituinte, maior a acidez do composto.
EFEITO DOS SUBSTITUINTES NO ÁCIDO BENZOICO P-
SUBSTITUÍDO
Os efeitos dos substituintes na acidez também são encontrados nos ácidos benzoicos substituídos.
Quando os sistemas aromáticos são substituídos por grupos doadores de elétrons (CH3, OH, CH3O,
NH2, N(CH3)2 ), tanto a reatividade quanto a acidez irão diminuir em relação ao ácido benzoico sem
substituintes.Por outro lado, substituições por grupos retiradores de elétrons (CF3, NO2, CN, CHO, Cl)
irão aumentar a eletrofilicidade da carbonila e sua acidez em relação ao produto não substituído.
 
Fonte: Adaptado de McMurry, 2011/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Tabela 3. Efeito dos substituintes no ácido benzoico p-substituído
REATIVIDADE QUÍMICA DOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS
E DERIVADOS
Os fatores estéricos e eletrônicos são de extrema importância na determinação da reatividade dos ácidos
carboxílicos e seus derivados.
REATIVIDADE DOS COMPOSTOS
Na figura 11, podemos observar que, ao compararmos uma série de ácidos similares, os compostos com
menor número de substituintes são mais reativos. Essa reatividade ocorre porque os grupos carbonila
estão mais desimpedidos estericamente.
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
 Figura 11. Reatividade dos compostos substituídos de um derivado de ácido carboxílico
INFLUÊNCIA DAS FORMAS
Do ponto de vista eletrônico, a reatividade química frente a nucleófilos depende da contribuição relativa
dessas estruturas, as quais dependem da natureza do grupo substituinte X. Por exemplo, os cloretos de
ácidos são mais reativos do que as amidas e os ésteres, pois o cloro, por ser mais eletronegativo, terá
mais força para retirar elétrons do carbono da carbonila, tornando-a mais δ+. Além disso, nesse caso,
dentre as suas formas canônicas, a contribuição da forma canônica C – onde todos os átomos estão com
o octeto completo e o carbono encontra-se neutro, o que diminui a eletrofilicidade – será muito pequena
(figura 12).
 
Fonte: Adaptado de Costa et al., 2003/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 12. Influência das formas canônicas dos ácidos carboxílicos e derivados na reatividade
Quando se trata de ésteres e amidas, a contribuição da estrutura C é mais expressiva em ambos os
compostos. Entretanto, a menor eletronegatividade do nitrogênio em relação ao oxigênio faz com que o
nitrogênio suporte melhor a carga positiva, aumentando a contribuição da estrutura C; sendo assim, os
ésteres serão mais reativos do que as amidas.
ORDEM DECRESCENTE DE REATIVIDADE
Agora, ao compararmos os tioésteres com os ésteres correspondentes, veremos que os primeiros são
mais reativos, pois a interação por ressonância dos pares de elétrons não compartilhados do enxofre com
a ligação C=O é pouco efetiva. Sendo assim, a contribuição da forma canônica C nos tioésteres será
pequena, prevalecendo a estrutura B, na qual o carbono está positivo e altamente eletrofílico (figura 13).
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
 Figura 13. Ordem decrescente de reatividade dos derivados de ácidos carboxílicos
Como consequência dessas diferenças de reatividade, podemos dizer que um derivado ácido mais reativo
pode ser convertido diretamente em um menos reativo, mas o inverso geralmente é mais difícil e, quando
possível, requer reagentes especiais.
Assista agora o vídeo sobre Nomenclatura e reatividades dos ácidos carboxílicos e derivados.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. ORGANIZE OS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS DESCRITOS A SEGUIR EM ORDEM
CRESCENTE DE ACIDEZ: 
 
FONTE: BARBOSA, 2020.
A) Ácido p-benzóico, ácido p-metoxibenzóico, ácido p-clorobenzóico, ácido p-nitrobenzóico
B) Ácido p-metoxibenzóico, ácido benzóico, ácido p-nitrobenzóico, ácido p-clorobenzóico
C) Ácido p-metoxibenzóico, ácido benzóico, ácido p-clorobenzóico, ácido p-nitrobenzóico
D) Ácido p-benzóico, ácido p-metoxibenzóico, ácido p-nitrobenzóico, ácido p-clorobenzóico
E) Ácido p-nitrobenzóico, ácido p-clorobenzóico, ácido benzóico, ácido p-metoxibenzóico
2. ESCOLHA A ALTERNATIVA QUE APRESENTA OS NOMES SISTEMÁTICOS
IUPAC DOS COMPOSTOS A SEGUIR: 
 
FONTE: BARBOSA, 2020.
A) I – ácido ciclobutilcarboxílico; II- ácido-cis-3-benzil-2-propenoico; III- ácido 3-etil-6-metiloctanoico
B) I – ácido ciclobutanocarboxílico; II- ácido-trans-3-benzil-2-propenoico; III- ácido 3-etil-6-
metiloctanadioico
C) I – ácido ciclobutanocarboxílico; II- ácido-trans-3-fenil-2-propenoico; III- ácido 3-etil-6-metiloctanedioico
D) I – ácido ciclobutilcarboxílico; II- ácido-cis-3-fenil-2-propanoico; III- ácido 3-etil-6-metiloctanoico
E) I – ácido butanoico; II- ácido-trans-3-fenil-2-propenoico; III- ácido 3-metil-6-metiloctanedioico
GABARITO
1. Organize os ácidos carboxílicos descritos a seguir em ordem crescente de acidez: 
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
A alternativa "C " está correta.
 
Um grupo retirador de elétrons(desativador) aumenta a acidez pela estabilização do ânion carboxilato e
um grupo doador de elétron (ativador) diminui a acidez pela estabilização do ânion carboxilato.O grupo
nitro, por apresentar maior efeito polar, irá alterar mais a acidez quando comparado aos halogênios.
2. Escolha a alternativa que apresenta os nomes sistemáticos IUPAC dos compostos a seguir: 
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
A alternativa "C " está correta.
 
De acordo com o sistema IUPAC, os ácidos carboxílicos derivados de hidrocarbonetos de cadeia aberta
devem ser nomeados substituindo-se o sufixo -o da maior cadeia hidrocarbônica que contém a carboxila
pelo sufixo -oico, precedido da palavra ácido. Para nomear compostos com cadeias ramificadas e/ou com
ligações dupla ou tripla, devemos numerar a cadeia principal, e o carbono do grupo -COOH sempre será a
posição 1. Já em sistemas aromáticos, quando o grupo -COOH estiver ligado a um anel, ele será
considerado um substituinte da cadeia principal, e o carbono do grupo -COOH será ligado ao C1 e não
será numerado nesse sistema.
MÓDULO 2
 Descrever os princípios mecanísticos gerais e as principais reações de substituição nucleofílica
acílica
REAÇÃO DE SUBSTITUIÇÃO NUCLEOFÍLICA
ACÍLICA
A substituição nucleofílica de acila descreve uma classe de reações de substituição envolvendo
nucleófilos, espécie química que doa um par de elétrons e compostos derivados de ácidos carboxílicos.
MECANISMO DE REAÇÃO DE SUBSTITUIÇÃO NUCLEOFÍLICA
DE ACILA
Nesse tipo de reação, os derivados de ácidos carboxílicos apresentam um carbono da acila ligado ao
grupo abandonador – Y, que pode sair como um ânion estável. Sendo assim, quando um nucleófilo é
adicionado ao composto de acila, o intermediário tetraédrico é formado e o grupo abandonador é
eliminado, gerando um novo composto de acila (figura 1).
 
Fonte: Adaptado de Clayden et al., 2012/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 1. Mecanismo geral de uma reação de substituição nucleofílica de acila
Embora a reação total da substituição nucleofílica de acila seja superficialmente similar ao tipo de
substituição nucleofílica que ocorre durante uma reação SN2, os mecanismos das duas reações são bem
diferentes. A reação SN2 ocorre em uma única etapa e o nucleófilo ataca por trás, ou seja, pelo lado
diretamente oposto ao grupo abandonador; já na substituição nucleofílica de acila, a reação ocorre em
duas etapas, envolvendo a formação de um intermediário tetraédrico.
REAÇÃO SN2
Reação de substituição nucleofílica bimolecular.
MECANISMO DE REAÇÃO DE SUBSTITUIÇÃO NUCLEOFÍLICA
DE ACILA A PARTIR DE UM CLORETO DE ÁCIDO
O processo como um todo, no caso das substituições de acila, ocorre por intermédio de um mecanismo de
adição nucleofílica-eliminação, podendo acontecer em meio neutro, ácido ou básico. Entretanto, os meios
básico e ácido são as condições mais comuns, pois aceleram significativamente a velocidade da reação
(figura 2).
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Fonte: Adaptado de Clayden et al., 2012/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 2. Mecanismo de uma reação de substituição nucleofílica de acila a partir de um cloreto de
ácido
Na figura 2, temos um exemplo de uma reação de substituição nucleofílica de acila a partir de um cloreto
de ácido.
Abaixo veremos as etapas dessa reação:
 
Fonte: Garsya/Shutterstock
ADIÇÃO DO NUCLEÓFILO AO GRUPO CARBONILA
ELETROFÍLICO

 
Fonte: totojang1977/Shutterstock
FORMAÇÃO DO INTERMEDIÁRIO TETRAÉDRICO INSTÁVEL

 
Fonte: Shaiith/Shutterstock
REAÇÃO DE ELIMINAÇÃO DO ÍON CLORETO PARA
FORMAÇÃO DO ÉSTER
 SAIBA MAIS
A presença da base, como,por exemplo, a piridina, será importante para a remoção do próton do álcool
adicionado à carbonila.
Podemos observar, também, que as substituições em grupos carbonil trigonais passam por um
intermediário tetraédrico e depois para um produto trigonal.
Chamamos o intermediário de tetraédrico pois o átomo de carbono trigonal – configuração sp2 – da
carbonila passa a ser um carbono tetraédrico – configuração sp3 .
CONVERSÃO DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS EM
CLORETOS DE ÁCIDO
No módulo anterior, vimos que, devido às diferenças de reatividade, para que um derivado ácido mais
reativo seja convertido em um menos reativo, é necessária a utilização de reagentes especiais que
transformem um grupo abandonador ruim em um grupo abandonador melhor do que aquele presente no
produto da reação.
Os ácidos carboxílicos podem ser convertidos em cloretos de ácido pelo tratamento com o cloreto de
tionila (SOCl2), tricloreto de fósforo (PCl3) ou pentacloreto de fósforo (PCl5), em ambos os casos as
reações envolvem adição nucleofílica-eliminação de um íon cloreto em um intermediário altamente reativo:
um clorossulfito de acila protonado, um clorofosfito de acila protonado ou um clorofosfato de acila
protonado (Figura 3).
 
Fonte: Adaptado de McMurry, 2011/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 3. Mecanismo de reação da síntese de cloreto de acila
Como podemos observar no mecanismo de reação, o ácido carboxílico irá atacar o enxofre do cloreto de
tionila por este ser eletrofílico, uma vez que apresenta um átomo de oxigênio e dois cloros ligados a ele,
formando um intermediário instável e altamente eletrofílico. A reprotonação do intermediário instável irá
proporcionar-lhe maior eletrofilicidade para que ocorra a reação, mesmo com um nucleófilo fraco Cl-.
REAÇÕES DE CLORETOS DE ÁCIDOS
Uma vez preparado, o cloreto de ácido ou cloreto de acila, o mais reativo dentre os derivados de ácidos
carboxílicos, reage facilmente e com bons rendimentos com vários nucleófilos, podendo ser convertido aos
derivados menos reativos.
Sendo assim, devido a sua reatividade, na maioria dos casos a melhor rota sintética para um anidrido,
amida ou éster envolverá a síntese inicial do cloreto de acila do ácido e, posteriormente, a conversão ao
derivado ácido desejado (figura 4).
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
 Figura 4. Cloreto de ácido e suas reações
Além das reações representadas na figura 4, os cloretos de acila podem reagir com água ou com base
aquosa – reação denominada hidrólise –, mas essas reações normalmente são pouco realizadas, pois
regeneram o ácido carboxílico, destruindo a utilidade do reagente cloreto de acila. Nesse caso, a utilização
da base tem como objetivo remover o ácido clorídrico formado e evitar que ele provoque reações laterais
(figura 5).
 
Fonte: Adaptado de McMurry, 2011/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 5. Mecanismo de formação de um ácido carboxílico a partir de um cloreto de acila
A reação de cloretos de ácidos com álcoois, denominada alcoólise, provavelmente é o método mais
comum para preparação de ésteres em laboratório. As reações são geralmente realizadas na presença de
piridina ou hidróxido de sódio (NaOH) para reagir com o ácido formado, assim como ocorre na hidrólise.
Nesse caso, a escolha do álcool a ser utilizado irá influenciar na velocidade da reação, pois álcoois com
grupos mais volumosos tornam a reação consideravelmente mais lenta, devido ao impedimento estérico,
resultando em uma ordem de reatividade: álcool primário > álcool secundário > álcool terciário. Na figura 6,
podemos observar que é possível esterificar um álcool na presença de um álcool mais impedido. Nesse
caso, o álcool secundário é mais impedido e menos reativo, enquanto o álcool primário é menos impedido
e mais reativo.
 
Fonte: Adaptado de McMurry, 2011/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 6. Reação de formação de éster a partir de cloreto de ácido e álcool
Para a síntese de amidas, podemos reagir o cloreto de ácido com amônia ou aminas; entretanto, apenas
aminas mono- e dissubstituídas podem ser utilizadas. Assim como nas reações anteriores, para a síntese
de amidas ocorre a formação de HCl, sendo necessário neutralizá-lo. Para isso, são utilizados dois
equivalentes de aminas: um para reagir com o cloreto de ácido e outro para neutralizar o HCl, formando o
sal de cloreto de amônio. Contudo, dependo do valor agregado da amina, pode-se utilizar um equivalente
de uma base barata, como, por exemplo, o hidróxido de sódio.
CONVERSÃO DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS EM
ÉSTERES
Reações de esterificações de Fischer são caracterizadas pela síntese de ésteres a partir de ácidos
carboxílicos e álcoois. Elas ocorrem muito lentamente, pois os ácidos carboxílicos não são reativos o
suficiente para sofrerem diretamente uma adição nucleofílica, porém atingem o equilíbrio em poucas horas
quando uma pequena quantidade de ácido forte, HCl ou H2SO4, é adicionada ao meio.
O ácido inorgânico é responsável por protonar uma pequena porcentagem de átomo de oxigênio do grupo
carbonila, tornando-a extremamente suscetível ao ataque, mesmo por um nucleófilo fraco como o álcool.
O álcool realiza o ataque nucleofílico, formando o intermediário tetraédrico instável. Note que nenhum dos
grupos de saída (R, HO, RO) do intermediário é muito bom; sendo assim, a ajuda está novamente no
ácido que irá protonar o oxigênio (OH), convertendo-o em um bom grupo de saída (água). A perda de um
próton e a expulsão de H2O regeneram o catalisador ácido e geram o éster como produto.
O mecanismo da reação é mostrado na Figura 7.
 
Fonte: Adaptado de McMurry, 2011 e Clayden et al., 2012/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 7. Mecanismo de reação de esterificação de Fischer
Uma vez que a posição de equilíbrio controla a quantidade de éster formada, ela será favorecida quando
um excesso de álcool for utilizado como solvente. Entretanto, a formação de um ácido carboxílico será
beneficiada quando um excesso de água estiver presente. Você poderá ver na figura 8.
Assim, o resultado a ser obtido dessa reação irá depender das condições escolhidas.
SE VOCÊ DESEJA ESTERIFICAR UM ÁCIDO
javascript:void(0)
Utilize excesso de álcool e, se possível, remova a água à medida que ela seja formada.
SE VOCÊ DESEJA HIDROLISAR UM ÉSTER
Utilize de um grande excesso de água (refluxo com uma solução aquosa de HCl ou H2SO4).
 
Adaptado de McMurry, 2011 e Clayden et al., 2012/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 8. Hidrólise de éster catalisada por ácido
Observe, no mecanismo de reação, que:
A hidrólise de éster catalisada por ácido é a reação inversa da esterificação de Fischer.

A primeira etapa da reação é a ativação da carbonila por meio da protonação, ocorrendo o ataque
nucleofílico pela água, formando o intermediário tetraédrico.

A protonação do –OR’ irá convertê-lo em um bom grupo abandonador e com isso ocorre a expulsão do
álcool e a formação do ácido carboxílico.
javascript:void(0)
REAÇÕES DE ÉSTERES
Como vimos no tópico anterior, os ésteres podem sofrer hidrólise catalisada por ácido, formando um ácido
carboxílico, mas, também, sofrem hidrólise promovida por base, denominada saponificação (figura 9).
 
Fonte: Adaptado de McMurry, 2011/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 9. Mecanismo de hidrólise de éster induzida por base
No refluxo de um éster em hidróxido de sódio aquoso, o íon hidróxido ataca a carbonila do éster para
formar o intermediário tetraédrico. Então, a perda do íon alcóxido irá gerar um ácido carboxílico que será
desprotonado pelo alcóxido formado, originando o íon carboxilato. O íon carboxilato, por ser pouco reativo,
faz com que a hidrólise de um éster promovida por base seja uma reação essencialmente irreversível. Por
fim, a protonação do íon carboxilato pela adição de um ácido em uma etapa separada forma o ácido
carboxílico.
Já na presença de aminas primárias, secundárias ou amônia, os ésteres sofrem reação de substituição
nucleofílica de acila, formando amidas. Entretanto, essa reação não é utilizadacom frequência, pois é
mais lenta do que as de cloretos de acila.
REAÇÃO E MECANISMO DE TRANSESTERIFICAÇÃO
Os ésteres também podem ser sintetizados por meio de transesterificação, que nada mais é do que a
reação em que se obtém um éster através de outro éster. O mecanismo dessa reação consiste
simplesmente em adicionar um álcool e eliminar o outro álcool formado, ambas as etapas catalisadas por
ácido.
 
Fonte: Adaptado de Clayden et al., 2012/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 10. Reação e mecanismo de transesterificação
No exemplo acima, podemos deslocar o equilíbrio para a direita, destilando da mistura o metanol – álcool
de menor ponto de ebulição.
 SAIBA MAIS
O processo de transesterificação é importante para a geração de biodiesel a partir de óleos vegetais.
REAÇÕES DE ANIDRIDO DE ÁCIDO
Veja alguns exemplos dessas reações que resultam em medicamentos conhecidos:
SÍNTESE DA ASPIRINA
SÍNTESE DO TYLENOL
Os anidridos de ácidos carboxílicos reagem com álcoois para formar ésteres, sem a necessidade de um
catalisador ácido, como ocorre na esterificação (figura 11). O uso de um ácido forte pode ocasionar
reações laterais, dependendo de quais outros grupos funcionais estejam presentes na molécula.
Um exemplo clássico desse tipo de reação é a síntese da aspirina (ácido acetilsalicílico) pela acetilação do
ácido o -hidroxibenzoico (ácido salicílico) com o anidrido acético.
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
 Figura 11. Síntese da aspirina
Outra reação clássica utilizada pela indústria farmacêutica é conversão de anidrido acético em amida para
a formação do Tylenol (acetominofeno). Nessa reação a p-hidroxianilina reage com o anidrido acético na
presença base, em que o grupo -NH2, mais nucleofílico que o -OH, ataca a carboxila do anidrido.
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
 Figura 12. Síntese do Tylenol
A seguir, assista ao vídeo Reações de substituição nucleofílica acílica aplicadas à Indústria
CONVERSÃO DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS EM AMIDAS
As amidas podem ser sintetizadas utilizando-se vários métodos que envolvem a substituição nucleofílica
de acila a partir de cloretos de ácidos, ésteres, anidridos (como visto nos itens anteriores), ácidos
carboxílicos e sais carboxilatos.
FORMAÇÃO DE AMIDAS A PARTIR DE UM ÍON
CARBOXILATO
A síntese de amidas a partir de ácidos carboxílicos é de difícil de preparo, pois as aminas utilizadas no
método convertem os ácidos carboxílicos em seus ânions carboxilatos não reativos, não ocorrendo reação
adicional em solução aquosa. Sendo assim, para que ocorra a formação de amidas, é necessária a
evaporação da água e, subsequentemente, o aquecimento do sal seco, ocasionando a sua desidratação
(figura 13).
 
Fonte: Adaptado de Solomons & Fryhle, 2006/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 13. Formação de amidas a partir de um íon carboxilato
REAÇÃO DE FORMAÇÃO DE UM DIPEPTÍDEO
Por ser um procedimento muito pobre, geralmente, o preparo de amidas é realizado a partir de cloretos de
ácidos ou a partir de ácidos carboxílicos na presença de dicicloexilcarboiimida (DCC), que será
responsável por ativá-lo (figura 14). A utilização de DCC na formação de amidas é a principal etapa de
síntese laboratorial de pequenas proteínas ou peptídeos.
 
Fonte: Adaptado de McMurry, 2011/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 14. Reação de formação de um dipeptídeo
MECANISMO DE FORMAÇÃO DE AMIDA A PARTIR DE UM
ÁCIDO
No mecanismo de reação mostrado na figura 15, a seguir, podemos observar que o ácido carboxílico irá se
juntar à ligação C=N do DCC para que, posteriormente, ocorra a substituição nucleofílica de acila.
 
Fonte: Adaptado de McMurry, 2011/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 15. Mecanismo de formação de amida a partir de um ácido carboxílico e DCC
REAÇÕES DE AMIDAS
Assim como os cloretos de ácidos e ésteres, as amidas também sofrem hidrólise; entretanto, as condições
necessárias são mais severas, normalmente necessitam de condições forçadas de aquecimento, e ácido
ou base forte. A hidrólise ocorre quando as amidas em solução aquosa ácida ou básica são aquecidas,
formando ácidos carboxílicos mais amônia ou amina. As etapas da hidrólise são reversíveis com o
equilíbrio deslocado no sentido do produto.
Os mecanismos para a hidrólise ácida e básica estão descritos na figura 16. Na hidrólise ácida, a água
age como um nucleófilo e ataca a amida protonada; posteriormente, ocorre a transferência de um próton
do oxigênio ao nitrogênio, tornando-o um melhor grupo abandonador. Já a hidrólise básica é mais difícil de
ocorrer, pois o íon amideto (-NH2) é um grupo abandonador fraco, dificultando a eliminação.
 
Fonte: Adaptado de McMurry, 2011/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 16. Mecanismo de hidrólise ácida e básica
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. COMO VOCÊ PODERIA PREPARAR OS SEGUINTES COMPOSTOS USANDO
UMA REAÇÃO DE SUBSTITUIÇÃO NUCLEOFÍLICA DE ACILA DE UM CLORETO
ÁCIDO? 
 
FONTE: BARBOSA, 2020.
A) Cloreto de fenila + etanol; cloreto de propanoíla + metilamina
B) Cloreto de benzoíla + etanol; cloreto de propanoíla + metilamina
C) Cloreto de benzoíla + etanol; cloreto de propila + metilamina
D) Cloreto de fenila + etanol; cloreto de propila + etanamida
E) Cloreto de fenila + etanol; cloreto de propila + N-metil-formamida
2. COMO VOCÊ PREPARARIA OS SEGUINTES ÉSTERES A PARTIR DOS ÁCIDOS
CORRESPONDENTES? 
 
FONTE: BARBOSA, 2020.
A) Ácido acético + 1-butanol; ácido butanoico + metanol
B) Ácido metanoico + 1-butanol; ácido propanoico + metanol
C) Ácido etanoico + 1-butano; ácido butanoico + metano
D) Ácido metanoico + cloreto de butanoíla; ácido propanoico + cloreto de metanoíla
E) Ácido acético + 1-butanol; ácido propanoico + cloreto de metileno
GABARITO
1. Como você poderia preparar os seguintes compostos usando uma reação de substituição
nucleofílica de acila de um cloreto ácido? 
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
A alternativa "B " está correta.
 
O cloreto de ácido reage facilmente– e traz bons rendimentos– com vários nucleófilos, podendo ser
convertido aos derivados menos reativos. A reação de cloretos de ácidos com álcoois, denominada
alcoólise, é o método mais comum para a preparação de ésteres em laboratório. Para a síntese de
amidas, podemos reagir o cloreto de ácido com amônia ou aminas; entretanto, apenas aminas mono - e
dissubstituídas podem ser utilizadas.
2. Como você prepararia os seguintes ésteres a partir dos ácidos correspondentes? 
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
A alternativa "A " está correta.
 
Reações de esterificações de Fischer são caracterizadas pela síntese de ésteres a partir de ácidos
carboxílicos e álcoois.
MÓDULO 3
 Reconhecer as reações que envolvam a substituição do hidrogênio alfa (Hα) por eletrófilos e os
princípios mecanísticos gerais da condensação de Claisen e da descarboxilação aplicada ao ácido
malônico
REAÇÕES ENVOLVENDO A SUBSTITUIÇÃO DO
HΑ POR ELETRÓFILOS
Os derivados dos ácidos carboxílicos, principalmente em meio básico, podem ter o átomo de Hα
substituído por eletrófilos, sendo intermediados pelos respectivos enolatos.
Antes de discutirmos melhor este assunto, vamos entender sobre a acidez dos hidrogênios α?
Ligações C-H em alcanos são pouco ácidas, pois o átomo de carbono não estabiliza o carbânion gerado,
mas a presença de certos grupos funcionais, como ésteres e amidas, em posição adjacente à ligação C-H,
irá influenciar muito no valor de pKa. Ou seja, quanto maior for a habilidade desses grupos em estabilizar a
carga negativa da base conjugada por ressonância, maior será a acidez dos hidrogênios.
Na figura 1, podemos observar a forma de ressonância em que o oxigênio fica com a carga negativa –
enolatos – é a que mais contribui para a dissociação da ligação C-Hα, pois o oxigênio é mais
eletronegativo do que o carbono. Nesse caso, em que o hidrogênio α está entre duas carbonilas, o enolato
será duplamente estabilizado, tornando-o mais estável.
 
Fonte: Adaptado de Costa et al., 2005/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 1. Reação de dissociação do Hα em ésteres
Sendoassim, em ésteres e amidas terciárias, é possível gerar os respectivos enolatos por meio do
tratamento com base, sendo que a posição do equilíbrio irá depender da força da base utilizada. A seguir,
analisaremos as reações de condensação de Claisen e a síntese do éster malônico, que envolvem,
justamente, a substituição do hidrogênio α.
REAÇÃO DE CONDENSAÇÃO DE CLAISEN
As reações de condensação de carbonila, de maneira geral, são muito encontradas nas rotas metabólicas
para biossíntese de carboidratos, lipídeos, proteínas, ácidos nucleicos, entre outros, e têm grande
importância, pois são um dos poucos métodos gerais para a formação de ligações carbono-carbono,
possibilitando assim a construção de moléculas maiores a partir de precursores menores. (McMurry, 2011)
PRINCÍPIOS DAS REAÇÕES DE CONDENSAÇÃO DE CLAISEN
Dentre as reações de condensação, temos a reação de condensação de Claisen, que consiste no
tratamento de um éster contendo pelo menos um átomo de hidrogênio na posição α ao grupo carboxílico
com uma base, formando de maneira reversível o enolato correspondente. Na ausência de outras
espécies eletrofílicas e em condições apropriadas, o enolato reagirá com o éster que lhe deu origem,
formando o β-cetoéster correspondente. Ou seja, as condensações de Claisen envolvem o carbono α de
uma molécula e o grupo carbonila de outra (figura 2).
 
Fonte: Adaptado de Solomons & Fryhle, 2006/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 2. Síntese de um β-cetoéster
MECANISMO DE CONDENSAÇÃO DE CLAISEN
Já a figura 3, que veremos a seguir, descreve o mecanismo da reação de condensação de Claisen, que
envolve basicamente a adição nucleofílica de um íon enolato de éster no grupo carbonila de uma segunda
molécula de éster.
 
Fonte: Adaptado de McMurry, 2011/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 3. Mecanismo de condensação de Claisen
No mecanismo de condensação, uma base alcóxido é utilizada para retirar um átomo de hidrogênio alfa
(hidrogênio ácido) de uma molécula de éster, gerando um íon enolato nucleofílico.
A base alcóxido utilizada para formar o enolato deve ter o mesmo grupo alquila que o éster (etóxido
para um éster de etila), pois, caso contrário, pode ocorrer a transesterificação que resultaria em mistura de
cetoésteres ao final do processo.
O íon enolato, em uma reação de adição nucleofílica, irá atacar o carbono da carbonila de uma segunda
molécula de éster, formando um intermediário alcóxido tetraédrico. O intermediário tetraédrico expulsará o
íon etóxido, resultando na substituição do alcóxido pelo grupo derivado do enolato – formação do
acetoacetato de etila.
Até aqui, se analisarmos em detalhes, veremos que o mecanismo de condensação de Claisen é um
exemplo clássico de substituição nucleofílica de acila.
Entretanto, o equilíbrio global para o processo é desfavorável e pouco produto seria obtido se o processo
envolvesse apenas essas duas etapas. Mas o íon etóxido é básico o suficiente para converter o produto β-
cetoéster em seu respectivo ânion (base mais fraca) estabilizado por ressonância (etapa altamente
favorável), deslocando assim o equilíbrio e completando a reação.
O álcool formado na reação, à medida que se forma, pode ser retirado por destilação, ajudando
ainda mais o equilíbrio no sentido do produto desejado.
Por fim, ocorre a protonação do íon enolato pela adição de um ácido aquoso em uma etapa separada,
formando o produto de condensação de Claisen.
Mas como sabemos que a desprotonação do β-cetoéster é a responsável por impulsionar a
reação?
Se o éster utilizado no exemplo da figura 2 tivesse dois substituintes no carbono α (C2 do éster), o íon
enolato estável não seria formado. Um éster com apenas um hidrogênio α não terá um hidrogênio ácido
para que ocorra a terceira etapa do mecanismo e, como podemos esperar, o equilíbrio estará
completamente desfavorável. Sendo assim, a reação não irá ocorrer sob as condições normais (EtO- em
EtOH).
Entretanto, a reação pode ocorrer se uma base mais forte o suficiente para converter o éster em seu
enolato – como, por exemplo, trifenilmetaneto de sódio – for utilizada. A reação do enolato com uma
segunda molécula de éster formará o β-cetoéster com bom rendimento (figura 4). A segunda etapa da
reação também poderia ser tratada com um cloreto de acila.
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
 Figura 4. Reação de condensação de Claisen a partir de éster com C-2 dissubstituído
CONDENSAÇÕES DE CLAISEN INTRAMOLECULARES
As condensações de Claisen intramoleculares, denominadas ciclização de Dieckmann, constituem-se
em excelente método de síntese de cetonas cíclicas, particularmente ciclopentanonas e
cicloexanonas. Na ciclização de Dieckmann, o átomo de carbono α e o grupo éster para condensação
vêm da mesma molécula, em que um 1,6-diéster dá origem a um β-cetoéster cíclico com um anel de cinco
membros, e a ciclização de um 1,7-diéster produz um β-cetoéster cíclico com um anel de seis membros. A
formação de anéis menores é desfavorável devido à tensão angular do anel. Já os anéis maiores são
entropicamente menos favoráveis devido ao maior número de conformações disponíveis para um
precursor de cadeia mais longa. O mecanismo da ciclização de Dieckmann é semelhante ao da reação de
Claisen (figura 5).
 
Fonte: Adaptado de McMurry, 2011/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 5. Mecanismo de condensação de Claisen intramolecular
Veja como funciona o mecanismo descrito na figura 5:
1 - A base retira o próton ácido do carbono α de um dos dois grupos ésteres, gerando o íon enolato.
2 - Em seguida, ocorre a adição nucleofílica intramolecular de um íon enolato ao grupo carbonila do
éster da outra extremidade da cadeia, dando origem ao intermediário cíclico tetraédrico.
3 - Ocorre a perda de um íon alcóxido do intermediário , isso leva à formação de um β-cetoéster
cíclico, que será, posteriormente, desprotonado pelo alcóxido.
4 - O íon enolato estável é então protonado pela adição de um ácido aquoso ao final da reação para
gerar o β-cetoéster cíclico neutro.
 Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem horizontal
No exemplo a seguir (figura 6), podemos formar dois compostos β-cetoéster cíclico diferentes a partir de
um mesmo éster. Na primeira reação, a 2-carboetoxiciclopentanona é sintetizada a partir do adipato de
etila por refluxo em etanol na presença de etóxido de sódio e, por fim, o íon enolato é tratado com ácido
aquoso. Já na segunda reação, o íon enolato formado é tratado com iodeto de etila, levando à formação
da 2-etil-2-carboetoxiciclopentanona.
 
Fonte: Costa et al., 2003. / Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 6. Reação de formação de β-cetoéster cíclicos
CONDENSAÇÕES CRUZADAS DE CLAISEN
A condensação cruzada de Claisen ocorre entre dois ésteres diferentes; entretanto, um deles não deve
conter átomo de hidrogênio α e, consequentemente, será incapaz de formar um íon enolato e sofrer
autocondensação.
REAÇÃO DE CONDENSAÇÃO CRUZADA DE CLAISEN
Na figura 7, temos a reação do benzoato de etila com o acetato de etila. Nesse caso, o benzoato de etila
não poderá produzir o íon enolato, comportando-se como receptor eletrofílico, ou seja, o parceiro de
acilação.
Esse tipo de reação, porém, é limitado ao caso – além das restrições entre os tipos de ésteres – em que a
adição do éster capaz de gerar o enolato é feita lentamente ao meio reacional contendo o éster não
enolizável e a base. Dessa forma, será garantido um excesso do éster não enolizável durante a reação,
evitando a autocondensação de Claisen do éster enolizável.
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
 Figura 7. Reação de condensação cruzada de Claisen
REATIVIDADE DOS ÉSTERES SEM HΑ
Para a realização desse tipo de condensação, existem vários tipos de ésteres reativos que não podem
formar íons enolatos. Os quatro mais importantes estão descritos na figura 8.
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
 Figura 8. Reatividade dos ésteres sem Hα
Os três primeiros são mais eletrofílicos do que a maioria dos ésteres; sendo assim, são capazesde
realizar a acilação em um enolato de forma mais rápida do que o éster que está sendo enolizado. Os
oxalatos são muito reativos, pois cada grupo carbonila torna o outro mais eletrofílico. Nos formiatos, o
átomo de hidrogênio os torna muito eletrofílicos, pois não há a conjugação σ e o impedimento estérico dos
ésteres simples. Já os carbonatos são bastante úteis na introdução do grupo CO2R em um enolato. Por
fim, os aromáticos serão os menos reativos por causa da conjugação do anel aromático, reduzindo a
eletrofilicidade dos ésteres.
CONDENSAÇÃO DE CLAISEN ENTRE UM ÉSTER E UMA
CETONA
As reações de condensações de Claisen são acilações que sempre envolvem ésteres, mas enolatos de
cetonas, por exemplo, podem funcionar tão bem quanto. Na reação a seguir (figura 9), entre um éster e
uma cetona, apenas a cetona pode ser enolizada, e o éster utilizado, carbonato de dietila, é mais
eletrofílico do que outra molécula de cetona.
 
Fonte: Adaptado de Clayden et al., 2012/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 9. Condensação de Claisen entre um éster e uma cetona
CONDENSAÇÃO DE CLAISEN ENTRE UM ÉSTER E UMA
CETONA ASSIMÉTRICA
No caso de cetonas assimétricas, um único produto será formado, pois a reação geralmente ocorre no
lado menos substituído. No exemplo a seguir (figura 10), há a possibilidade de formação de dois produtos;
entretanto, sob as condições de equilíbrio, apenas um deles pode formar um enolato estável.
 
Fonte: Adaptado de Clayden et al., 2012/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 10. Condensação de Claisen entre um éster e uma cetona assimétrica
SÍNTESE DO ÉSTER MALÔNICO
ÉSTER MALÔNICO (PROPANODIOATO DE DIETILA)
A síntese do éster malônico é um dos métodos mais antigos e úteis para alquilação de carbonilas. É um
método utilizado para o preparo de ácidos carboxílicos empregando ésteres do ácido malônico (figura 11).
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
 Figura 11. Éster malônico (propanodioato de dietila)
MECANISMO DA SÍNTESE DE ALQUILAÇÃO DO ÉSTER
MALÔNICO
O éster malônico, também conhecido como malonato de dietila, contém hidrogênios α entre dois grupos
carbonila, proporcionando maior acidez (pKa~13) frente aos compostos monocarbonílicos. Essa
característica faz com que o éster malônico seja facilmente convertido em seu íon enolato mediante
tratamento com bases moderadas, como alcóxidos de sódio ou potássio (pKa~16-18). O íon enolato, por
ser um bom nucleófilo, reage rapidamente com haletos de alquila reativos (metila, primários, secundários,
alílicos e benzílicos), gerando ésteres do ácido α-alquilmalônico. O mecanismo mais detalhado da reação
é mostrado a seguir na figura 12.
 
Fonte: Adaptado de Solomons & Fryhle, 2006/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 12. Mecanismo da síntese de alquilação do éster malônico
ETAPA DE FORMAÇÃO DO ÉSTER MALÔNICO DIALQUILADO
Como mostrado na figura 12, o malonato de dietila forma um ânion enolato relativamente estável que pode
ser alquilado em uma reação SN2. O produto dessa reação apresenta um átomo de hidrogênio α
remanescente, de maneira que o processo de alquilação, sob condições básicas, pode ser repetido para
formar um éster malônico dialquilado, se desejado, conforme mostra a figura 13.
 
Fonte: Solomons & Fryhle, 2006. / Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 13. Etapa de formação do éster malônico dialquilado
ETAPA DE FORMAÇÃO DE DESCARBOXILAÇÃO DO ÁCIDO
MALÔNICO
A transformação de ésteres de ácidos malônicos mono- ou dissubstituídos nos ácidos monocarboxílicos
correspondentes ocorre por meio da hidrólise ácida ou básica para os respectivos derivados de ácido
malônico, e os ácidos malônicos substituídos descarboxilam-se rapidamente.
 
Fonte: Adaptado de Solomons & Fryhle, 2006/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 14. Etapa de formação de descarboxilação do ácido malônico
A descarboxilação não é uma reação geral de ácidos carboxílicos; pelo ao contrário, ela só pode ocorrer
em compostos que apresentam um segundo grupo carbonila na posição β do ácido. Isto é, apenas os
ácidos malônicos e os β-cetoácidos sofrem perda de –CO2 sob aquecimento. Usando esse método, os β-
cetoácidos fornecem cetonas e os ácidos malônicos fornecem ácidos carboxílico simples (ocorre apenas
uma descarboxilização). Observe na figura 15, a seguir, que a descarboxilização ocorre por um
mecanismo cíclico e envolve a formação inicial de um enol.
 
Fonte: Adaptado de McMurry, 2011/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 15. Descarboxilização de um ácido malônico e um β-cetoácido
No vídeo que você verá agora, poderá se aprofundar na Síntese do éster malônico: síntese de ácidos
acéticos substituídos.
SÍNTESE DE ÉSTER MALÔNICO UTILIZANDO
DIALOALCANOS
Neste item iremos mostrar dois exemplos da síntese de éster malônico que fazem uso de dialoalcanos.
Na síntese do ácido glutárico, dois equivalentes em quantidade de matéria do sal de sódio do éster
malônico reagem com um dialoalcano. Nesse caso, ocorrerão duas alquilações consecutivas,
originando um tetraéster. Em seguida, ocorrerá a hidrólise e a descarboxilação do tetraéster,
fornecendo um ácido dicarboxílico.
 
Fonte: Adaptado de Solomons & Fryhle, 2006/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 16. Síntese de éster malônico do ácido glutárico
No segundo exemplo, veremos que a síntese do éster malônico também pode ser usada na
preparação dos ácidos cicloalcanocarboxílicos, a partir de um dialoalcano. Veja a seguir como isso
acontece:
1ª ETAPA
Utilizar um equivalente em quantidade de matéria do sal do éster malônico para reagir com um equivalente
de um dialoalcano, fornecendo um éster haloalquilmalônico.
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2ª ETAPA
Etapa de alquilação: ocorre de maneira intramolecular, gerando um produto cíclico.
3ª ETAPA
Ocorre a hidrólise e a decarboxilação para fornecer o produto, ácido ciclopentanocarboxílico.
Esse método é frequentemente utilizado para preparar anéis de três, quatro, cinco e seis membros;
entretanto, o rendimento diminui para anéis maiores.
 
Fonte: Adaptado de McMurry, 2011/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 17. Síntese de éster malônico do ácido ciclopentanocarboxílico
BIOSSÍNTESE DE ÁCIDOS GRAXOS
Como mencionamos no início do módulo, as reações de condensação de carbonila, de maneira geral, são
muito encontradas nas rotas metabólicas, como, por exemplo, a formação de ácidos graxos utilizando a
condensação de Claisen para a formação de ligações C-C. A maioria dos ácidos graxos naturais é
constituída por um número par de átomos de carbono, reforçando a ideia, apresentada em 1893 e
confirmada muitos anos depois, de que sejam montados a partir de unidades de acetato (CH3CO2-).
(SOLOMONS & FRYHLE, 2006)
ESTRUTURA DA ACETIL-COENZIMA A
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Hoje, sabe-se que a biossíntese de ácidos graxos começa com a acetil-coenzima A, um tioéster da
coenzima A (figura 18).
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
 Figura 18. Estrutura da acetil-coenzima A
TRANSFERÊNCIA DE GRUPO
Antes de a síntese de ácidos graxos começar, porém, devemos observar a transferência dos grupos acila
da acetilCoA e MalonilCoA para outros grupos tiois presentes no sistema enzimático responsável pela
biossíntese de ácidos graxos (figura 19).
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
 Figura 19. Transferência de grupo acila da acetilCoA e malonilCoA para outros grupos tiois
DESCARBOXILAÇÃO DO MALONILTIOÉSTER E REAÇÃO DE
CONDENSAÇÃO DE CLAISEN
Em seguida, a ausência de espécies básicas no meio fisiológico é suprida pela descarboxilação do
maloniltioéster (figura 20), garantindo a formação do enlato necessário para realização da condensação de
Claisen. A condensação do acetil-SR e do malonil-SR é altamente exotérmica, e a posição de equilíbrio
localiza-se bem para a direita, sendo termodinamicamente favorável porque a reação produz o dióxido de
carbono, substância altamente estável. Por fim, com o enolato formado, espécie nucleofílica, ocorre a
adição à carboxila do tioéster derivado da acetilCoA, como explicado por COSTA, 2005.
 
Fonte: Adaptado de Costa et al.,2005/Elaboração: BARBOSA, 2020.
 Figura 20. Descarboxilação do maloniltioéster e reação de condensação de Claisen
REAÇÕES PARA FORMAÇÃO DE NOVO ÉSTER
Após a formação do β-cetoéster, ocorre uma série de reações (reduções e desidratação) para formação de
um novo éster com quatro átomos de carbono na sua cadeia principal (figura 21). Esse novo éster sofre
uma série de reações semelhantes às descritas anteriormente, agora formando um novo tioéster contendo
seis átomos de carbono na cadeia principal.
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
 Figura 21. Etapas de redução e desidratação da biossíntese de para de ácidos graxos.
Essa sequência de reações é repetida até que o tioéster apresente uma quantidade apropriada de
carbono, lembrando que a cada repetição há um aumento de dois carbonos na cadeia principal. Por fim,
esse tioéster sofrerá transesterificação com o glicerol para formar óleos, gorduras e fosfolipídeos
essenciais ao metabolismo.
Neste módulo vimos que, assim como a condensação de Claisen, a descarboxilção representa um papel
importante nas rotas metabólicas, principalmente na síntese de ácidos graxos.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. A SEGUINTE CONDENSAÇÃO DE CLAISEN CRUZADA OCORRE MELHOR
QUANDO UM DOS REAGENTES DE PARTIDA ESTÁ EM EXCESSO. QUAL
REAGENTE SERIA? POR QUÊ? 
 
FONTE: BARBOSA, 2020.
A) Carbonato de dietila; para garantir o excesso do éster enolizável, evitando a condensação cruzada com
o fenilacetato de etila
B) Fenilacetato de etila; para garantir o excesso do éster enolizável e sua autocondensação
C) Carbonato de dietila; para garantir o excesso do éster não enolizável, evitando a reação do íon enolato
com o seu respectivo éster (autocondensação do fenilacetato de etila)
D) Fenilacetato de etila; para garantir o excesso do éster não enolizável, evitando a reação do carbonato
de dietila com o íon enolato
E) Fenilacetato de etila; para evitar o excesso do éster não enolizável, evitando a reação do íon enolato
com o seu respectivo éster (autocondensação do fenilacetato de etila)
2. IDENTIFIQUE OS COMPOSTOS A E B DA REAÇÃO A SEGUIR: 
 
FONTE: BARBOSA, 2020.
A) A = sol. 50% NaOH / B = butanoato de etila
B) A = etóxido de sódio / B = butanoato de etila
C) A = cloreto de etanoíla / B = ácido butanoico
D) A = etóxido de sódio / B = ácido butanoico
E) A = sol. 50% NaOH / B = ácido propanoico
GABARITO
1. A seguinte condensação de Claisen cruzada ocorre melhor quando um dos reagentes de partida
está em excesso. Qual reagente seria? Por quê? 
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
A alternativa "C " está correta.
 
Esse tipo de reação deve ser realizado com excesso do éster não enolizável para que não ocorra a
condensação de Claisen do íon enolato com o seu respectivo éster. Dessa forma, há garantia de que
ocorra a condensação cruzada de Claisen– reação do carbonato de dietila com o íon enolato oriundo do
fenilacetato de etila.
2. Identifique os compostos A e B da reação a seguir: 
 
Fonte: BARBOSA, 2020.
A alternativa "D " está correta.
 
O éster malônico é convertido em seu íon enolato mediante tratamento com bases moderadas, como
alcóxidos de sódio ou potássio. O íon enolato reage rapidamente com haletos de alquila reativos, gerando
ésteres do ácido α - alquilmalônico. Em seguida, por meio da hidrólise, ocorre a transformação de ésteres
de ácidos malônicos nos respectivos derivados de ácidos malônicos, que são rapidamente
descarboxilados, gerando ácidos monocarboxílicos.
CONCLUSÃO
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Neste tema, abordamos as principais reações envolvendo ácidos carboxílicos e seus derivados, e
discutimos os princípios mecanísticos de cada uma, destacando sua importância no entendimento da
Química Orgânica.
Por fim, apresentamos as principais fontes e rotas metabólicas desses compostos. Ao concluir o estudo
deste tema, você deve ter percebido que os ácidos carboxílicos e seus derivados apresentam rotas e usos
bastantes diversificados e participam da rotina dos laboratórios e indústrias.
REFERÊNCIAS
CLAYDEN, J.; GREEVES, N.; WARREN, S. Organic chemistry. 2. ed. New York: Oxford University Press,
2012.
COSTA, P.; FERREIRA, V.; ESTEVES, P.; VASCONCELLOS, M. Ácidos e base em Química Orgânica.
Porto Alegre: Bookman, 2005.
COSTA, P.; PILLI, R.; PINHEIRO, S.; VASCONCELLOS, M. Substâncias carboniladas e derivados.
Porto Alegre: Bookman, 2003.
MCMURRY, J. Química Orgânica. 7. ed. vol. 2. São Paulo: Cengage Learning, 2011.
SOLOMONS, T. W. G.; FRYHLE, C. B. Química Orgânica. 8. ed. vol.2. Rio de Janeiro: LTC, 2006.
EXPLORE+
“Proposta de preparação e caracterização de ésteres: um experimento de análise orgânica na
graduação”, de Phelipe Matheus Moraes Calvalcante e outros autores.
“A importância da síntese de fármacos”, de Ricardo Menegatti, Carlos Alberto Manssour Fraga e
Eliezer J. Barreiro.
CONTEUDISTA
Gabriela de Andrade Danin Barbosa
 CURRÍCULO LATTES
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