Reações Orgânicas!

Reações Orgânicas de Substituição

1- substituições em alcanos:

Alcanos são poucos reativos porque são apolares, e só fazem reações de substituição em condições energéticas

Halogenação em alcanos: é a substituição de um ou mais átomos de hidrogênio de um alcano por um ou mais átomos de de halogênios.  É utilizada para a obtenção de haletos orgânicos saturados. É feita principalmente com cloro, Cl2, e com bromo Br2, na presença de luz solar, ultravioleta ou de forte aquecimento (300°).

Ex: reação de monoclororação do metano formando metano (cloreto de metila) e cloreto de hidrogênio (ácido clorídrico).

 
    H                                         H
     |                       Luz               |
H-C-H + Cl-Cl ----------> H-C-Cl + H-Cl
     |                                           |
    H                                         H
Metano  Cloro                Monoclorometano   Cloreto de Hidrogênio

Se o reagente (cloro) estivesse em excesso, surgiriam outras substituições de outros hidrogênios da molécula formando diclorometano, triclorometano ou tetraclorometano.

Obs: 

Flúor: muito reativo. Destrói a matéria orgânica.

Iodo: Pouco reativo. Reação lenta.

Nitração em alcanos: é a substituição de um ou mais átomos de hidrogênios de um alcano por um ou mais grupos nitro, -NO2. A reação é feita na presença de ácido nítrico, concentrada e a quente, e forma nitroalcanos e água.

Ex:

         H                                                 NO2
          |                                                    |
CH3-C-CH2-CH3 + HNO3 --> CH3-C-CH2-CH3 + H2O
          |                                                    |
         H                                                CH3
                                                        Produto principal: 2-nitroisopentano

Sulfonação em alcanos: é a substituição de um ou mais átomos de hidrogênio de um alcano, por um ou mais grupos sulfônicos, -SO3H. É feita na presença de ácido sulfônico concentrado e a quente e forma ácidos sulfônicos.

Ex:
        H                                                     SO3H
         |                                                        |
CH3-C-CH2-CH3 + H2SO4 ----> CH3-C-CH3 + H2O
         |                                                        |
        H                                                      H
                                                  produto principal: Ác. 2-propano sulfônico
                                                  produto secundário: Ác. 1-propano sulfônico

2- Reações de substituições em aromáticos

Halogenação no benzeno: é possível obter a substituição de um de nitrogênio do anel aromático por um átomo de cloro ou de bromo por meio de um catalisador adequado, como o ferro metálico, Fe(s).

Nitração no benzeno: substituição de um hidrogênio do anel aromático por um grupo nitro, -NO2, usando ácido nítrico (HNO3) e ácido sulfônico (H2SO4).

Sulfonação no benzeno: é a substituição de um hidrogênio do anel aromático por um grupo sulfônico, estando presentes na reação um grupo sulfônico -SO3H, na presença de H2SO4 com tróxido de enxofre, SO3(g).

Alquilação no benzeno: substituição de um halogênio do anel aromático por um grupo alquila. A reação produz hidrocarbonetos aromáticos homólogos do benzeno.

Acilação do benzeno: substituição de um átomo de hidrogênio do anel aromático por um grupo acila. Ocorre na presença de cloreto de ácido e catalisadores como o cloreto de alumínio.

                                  Reações de Adição 

1- Reações de adição em alcenos

Adição de hidrogênio: Os alcenos possuem uma ligação dupla entre carbonos e sofrem adição de hidrogênios na presença de catalisadores metálicos, como o níquel em pó, formando compostos saturados, os alcanos. Ex: adição de hidrogênio ao eteno produzindo etano.

H     H                             H   H

|        |            Ni(pó)        |     |
C =  C + H2 --------> H-C - C - H 
|        |                              |      |
H     H                            H    H  

Adição de halogênios: Cl2(g), Br(l) e I2(g). A adição de halogênios é ativada na presença de luz. Ex: adição do cloro ao eteno produzindo 1,2 - dicloetano.

H    H                            Cl   Cl
 |      |                               |     |
C = C + Cl2 --------> H-C - C - H 
|       |                               |      |
H   H                              H    H  

Adição de haletos de hidrogênio: segundo a regra do químico russo Markovnikov, na adição de um haleto de hidrogênio a um alceno, o hidrogênio do haleto liga-se ao átomo de carbono mais hidrogenado da dupla (o que possui mais ligações com hidrogênios).

2- Reações de adição em alcinos.

Adição de hidrogênios a alcinos:

Parcial: produz alcenos:

                        

                                              H   H

                            Ni (pó)        |     |

H-C≡C-H + H₂ ----------->  C=C

                                                |    |

                                              H   H

Ex: adição de hidrogênio ao etino produzindo eteno.

Total: produz alcanos:

                                                   H   Cl

                              Ni(pó)            |   |

H-C≡C-H + 2H₂ ----------> H-C-C-H

                                                    |   |

                                                  H  H

Ex: adição de hidrogênio ao etino produzindo etano.

Adição de haletos de hidrogênio:

Parcial: produz compostos com halogênio ligado a átomo de carbono insaturado. Ex: adição de cloreto de hidrogênio ao etino  produzino cloroetano.

                                                H Cl

                                                 |   |

H-C≡C-H + 2HCl ----------> C-C

                                                 |   |

                                               H  H

Total: produz compostos com dois halogênios no mesmo átomo de carbono. Ex: adição doe cloreto de hidrogênio ao etino produzindo 1,1 - dicloetano.

                                                     H Cl

                                                      |   |

H-C≡C-H + 2HCl ----------> H-C-C-Cl

                                                      |   |

                                                     H  H

 3- Reação de adição em alcadienos

Alcadienos conjugados são aqueles que apresentam ligações duplas alternadas por ligação simples. Fazem um tipo especial de reação de adição: reações de adição 1,4 que ocorre quando um dos elétrons compartilhados nas ligações de cada carbono da dupla, adicionam  um substituinte e os outros formam uma nova ligação dupla entre os carbonos.

                        

                                                           H    H

                                                            |     |

 H₂CººC-CººCH₂ + H₂ ------> H₂C - CººC-CH₂

                                                            |     |

                                                           H    H

 ºº = elétrons

                                Reações de Eliminação

Um único composto orgânico forma um composto orgânico e outro inorgânico.

1- Desidratação intramolecular de álcoois: ocorre quando uma molécula de álcool elimina água, formando um alceno.

Facilidade em sofrer desidratação:

1- Terciários (-OH ligado a um carbono terciário) - caráter δ¹⁺

2- Secundários (-OH ligado a um carbono secundário) - caráter δ⁰

3- Primário (-OH ligado a um carbono primário) - caráter δ^1-

Quanto maior o caráter nagativo do carbono, mais fraca será a ligação com o oxigênio

Ex:

    H  OH                                                            H  CH3

      |    |                    H2SO4(conc.)                     |     |

H2C-C-CH3   ----------------------->  H2O + C=C             

         |                      170ºC                                 |     |
      CH3                                                            H   CH3

Metilpropan-2-ol                                                     metilpropeno

2- Desidratação intermolecular de álcoois:

Para ocorrer:

- presença de ácido forte, produzindo éteres.
- com uma mistura de dois ou mais álcoois.

Ex: 

                             CH3                                                                        CH3   CH3
                               |           H2SO4(conc.)                                              |        |
H3C-C-OH + HO-C-CH3 --------------> H3C-C-O-C-CH3 + H3C-C-O-C-CH3
         |                     |               140ºC                     |        |                        |        |
       H2                 CH3                                       H2    H2                    CH3   CH3
Etanol             metilpropan-2-ol                        éter etílico                      éter di-t-butílico

3- Desidratação de  ácidos carboxílicos: ocorrem em ácidos carboxílicos na presença de agentes desidratantes como o pentóxido de difósforo, P2O5, ou ácido fosfórico, H3PO4, produzindo anidridos de ácido carboxílico.

Ex:
             O
            //                                                      O

H3C-C            H2SO4 (conc.)                    //

           \           ------------------->  H3C-C  + H2O
           OH           140°C                              \
             +                                                     O
          OH                                                    /     
          /                                             H3C-C
H3C-C                                                        \\                               
           \\                                                       O
            O

 4- Eliminaçao em haletos orgânicos: os haletos orgânicos reagem com hidróxido de potássio (KOH), na presença de álcool etílico (como solvente), produzindo alcenos.

Ex:
         Br  H
           |   |                          álcool
 H3C-C-CH2 + KOH  ----------> KBr + HOH + H3C-C=CH2
           |                                                                             |
          CH3                                                                       CH3

                           Reações de Oxidação e Redução

Relembre os conceitos de oxidação e redução antes de estudar essa parte de reações orgânicas!

1- Ozonólise de alcenos: reação com ozônio (O3(g)), catalisada com zinco metálico, forma aldeídos e/ou cetonas e também peróxido de hidrogênio, H2O2.

O produto vai depender da localização da ligação dupla do alceno. Observe:

1)
H3C  HC3                                               O              O
      |    |                                                    //               //
     C=C  + O3(g) + H2O(l) ----> H3C-C  + H3C-C + H2O2
     |     |      ozônio                                   |                |
    H   H                                                 H              H
But-2-eno                                       Etanal          Etanal   Peróxido de hidrogênio

Observe que a ligação dupla se encontra entre dois carbonos não ramificados, ou seja, a reação formará como produto apenas aldeídos!

2)
H3C  CH3                                       O                O
      |    |                                             ||                  ||
     C=C + O3(g) + H2O(l) ----->    C      +        C   + H2O2
      |    |                                            /   \              /   \
 H3C  CH3                               H3C   CH3  HC3  CH3
2,3 dimetilbut-2-eno                 Propanona    Propanona

Observe que a ligação dupla se encontra entre dois carbonos ramificados. Então, o produto orgânico formado será apenas cetonas.

3)

H3C  CH3                                               O           O

      |    |                                                     //            ||

     C=O + O3(g) + H2O(l) ----->  H3C-C   +       C  + H2O2

      |    |                                                     \           /    \

 H3C  CH3                                              H    H3C    CH3

2-metilbut-2-eno                         etanal            propanona

Se a ligação dupla se encontra entre um carbono não ramificado e outro terciário, obtém-se no produto aldeídos e cetonas.

2- Oxidação branda em alcenos: 

É feita com catalisador KMNO4 em meio básico.

                                                                       OH OH 

                                             HOH                      |    |

CH3-C=C-CH3 + 2[O] ----------------> CH3-C-C-CH3

        H    H                      KMNO4/OH

But-2-eno                                                Butan-2,3-diol

3- Oxidação energética de alcenos:

O produto resultante da oxidação energética de um alceno depende da localização da dupla ligação no alceno.

1- 

HC3     HCH                                         O              O

     \        /                HOH(l)                  //                //

     C = C  + 4[O] ------------> H3C-C    + H3C-C 

    /        \               KMNO4                  \                  \

H          H                em meio                OH              OH

But-2-eno                ácido                    

4[O] = oxigênio nascente

 Observe que a ligação dupla entre dois carbonos não ramificados resultará no produto ácidos carboxílicos.

2-

HC3     HCH                                  O                   O
     \        /                HOH(l)             ||                    ||
     C = C  + 2[O] ------------>      C          +       C
    /        \               KMNO4          /      \              /    \
H3C     CH3                              CH3  CH3     CH3  CH3

2,3-dimetilbut-2-eno                Propanona    
Observe que a ligação dupla se encontra entre dois carbonos ramificados origina cetonas como produto.

3- 

HC3     HCH                                              O                 O
     \        /                HOH(l)                       //                    ||
     C = C  + 3[O] ------------>    CH3-  C          +        C
    /        \               KMNO4                   /  \                    /  \
H3C     CH3                                  CH3    CH3       CH3    CH3


Quando a ligação dupla se encontra entre um carbono ramificado e outro não, forma ácido carboxílico e cetona no produto.

Videos!

Exercícios: http://www.4shared.com/file/bq2STNkk/Reaes_orgnicas.html?