Quí. Allan Rodrigues e Xandão Monitora: Thamiris Gouvêa

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1 Professor: Allan Rodrigues e Xandão Monitora: Thamiris Gouvêa

2 Reação orgânica: reação de adição 03 out RESUMO Nós já conhecemos, em geral, como as reações com compostos inorgânicos ocorrem, bem como os mecanismos que utilizam e a forma das equações que as representam. Na química orgânica, já que a variedade de funções existentes neste ramo é muito maior que na inorgânica, a quantidade de tipos de reação também é muito maior. Para nos ajudar a organizar esse universo de especificidades, dividiu-se as reações orgânicas em 4 TIPOS GERAIS, dos quais se desmembram todos os tipos mais específicos: Reações de adição Reações de substituição Reações de eliminação Reações de oxidação REAÇÕES DE ADIÇÃO Falando de uma forma genérica, as reações de adição ocorrem quando ADICIONAMOS um reagente (geralmente inorgânico) a um composto orgânico, formando um único produto. Para que isso ocorra, é necessário sempre haver uma LIGAÇÃO ENFRAQUECIDA NO REAGENTE ORGÂNICO, a qual se rompe, abrindo 2 valências livres. Ao mesmo tempo, o outro reagente adicionado ao orgânico também sofre uma cisão, e cada uma de suas partes se liga a uma valência livre do reagente orgânico. Veja o caso geral abaixo, em que a ligação fraca é uma LIGAÇÃO PI: IMPORTANTE À BEÇA: Quando o composto for ALCADIENO CONJUGADO (ou seja, em que 2 ligações duplas são intercaladas por 1 ligação simples) e participar de uma reação de adição incompleta (com 1 mol de reagente com fórmula genérica X 2 ), ocorrerá a chamada REAÇÃO 1,4, através da qual o produto formado em maior proporção sempre terá uma ligação dupla no lugar da ligação simples que intercalava as duplas no alcadieno reagente. Veja:

3 Agora veja outro caso geral, em que a ligação fraca é uma LIGAÇÃO TENSIONADA EM CADEIA FECHADA: OPA, tensão angular? Essa teoria é chamada de. Entenda: todos os carbonos dos ciclanos, por serem compostos cíclicos com ligações simples, possuem hibridização sp³, cujos ângulos entre os pares tetraédrica. No entanto, compostos de cadeia fechada possuem geometria que segue o padrão dos polígonos regulares, cada um com seus ângulos internos. Exemplo: Ciclopropano possui geometria triangular, cujos ângulos internos são 60, valor bem à ruptura. OBS: O ciclo-hexano sofre deformação em sua estrutura, adquirindo forma de bote/barco ou de cadeira, compensa a tensão angular, e a ligação entre os átomos de carbono deixa de ser fraca. Logo, não há tensão angular em anéis com 6 ou mais carbonos. I. Hidrogenação catalítica Ocorre com ADIÇÃO DE H 2 ao alceno, alcino, cicloalcano ou benzeno; Utiliza placa metálica de Pt, Ni ou Pd, que adsorve o H 2, funcionando como CATALISADOR DE SUPERFÍCIE; Só ocorre sob TEMPERATURA E PRESSÃO ELEVADAS; Em alceno, o produto formado é um alcano; Em alcino, o produto formado pode ser um alceno (caso se adicione 1 mol de H 2, o que configura uma hidrogenação PARCIAL) ou um alcano (caso se adicionem 2 mols de H 2, o que configura uma hidrogenação TOTAL);

4 Em cicloalcano, o produto formado é um alcano; Em benzeno, assim como em alceno e alcino, cada mol de H 2 provoca a ruptura de 1 ligação pi, podendo formar cicloalceno ou cicloalcano. II. Halogenação Ocorre com ADIÇÃO DE Cl 2, Br 2 ou I 2 (halogênios moleculares, genericamente: X 2 ) ao alceno, alcino ou cicloalcano; OBS: F 2 é tão reativo que gera uma reação explosiva, a qual não produz haletos; a reação com o I 2 é muito lenta, motivo pelo qual quase não ocorre. Conclusão: vamos tomar como exemplos apenas cloração e bromação. Não necessita de catalisador para alceno e alcino, mas utiliza ÁCIDOS DE LEWIS (FeCl 3, AlCl 3, etc) como catalisador para CICLOALCANO; Em alceno, o produto formado é um di-haleto saturado; Em alcino, o produto formado pode ser um di-haleto insaturado (caso se adicione 1 mol de X 2, o que configura uma halogenação PARCIAL) ou um tetra-haleto saturado (caso se adicionem 2 mols de X 2, o que configura uma halogenação TOTAL);

5 Em cicloalcano, o produto formado é um di-haleto saturado; III. Hidro-halogenação Ocorre com ADIÇÃO DE HCl ou HBr (genericamente: HX) ao alceno, alcino ou cicloalcano; Não necessita de catalisador; Caso ocorra na AUSÊNCIA DE PERÓXIDO (peróxido de benzoíla, peróxido de hidrogênio, etc), utilizase a regra de MARKOVNIKOV; OPA, Markovnikov? Diz que quando a ligação dupla for assimétrica (isto é, o ligante de um lado da dupla é diferente do ligante do outro), o produto principal será aquele em que o H se adiciona ao CARBONO MAIS HIDROGENADO da dupla, enquanto o halogênio se liga ao menos hidrogenado. Como o produto secundário (em que o halogênio se liga ao carbono mais hidrogenado e o H se liga ao menos hidrogenado) é formado em quantidade muito menor, considera-se a formação apenas do produto principal. Caso ocorra na PRESENÇA DE PERÓXIDO, utiliza-se a regra de ANTI-MARKOVNIKOV ou regra de KARASH-MAYO; OPA, Kharasch-Mayo? Diz que quando a ligação dupla for assimétrica e a hidro-bromação ocorrer na presença de peróxido, o produto principal formado será aquele em que o H se adiciona ao CARBONO MENOS HIDROGENADO da dupla, enquanto o bromo se liga ao mais hidrogenado. Da mesma forma, o produto secundário (em que ocorre o inverso) é formado em quantidade muito menor, motivo pelo qual desconsideramos sua formação. Em alceno, o produto formado é um haleto saturado; Em alcino, o produto formado pode ser um haleto insaturado (caso se adicione 1 mol de HX, o que configura uma hidro-halogenação PARCIAL) ou um di-haleto saturado com 2 halogênios ligados ao mesmo carbono (caso se adicionem 2 mols de HX, o que configura uma hidro-halogenação TOTAL);

6 Em cicloalcano, o produto formado é um haleto saturado. OBS: Ciclopentano e ciclohexano não sofrem hidro-halogenação. IV. Hidratação Ocorre com ADIÇÃO DE ÁGUA (para fins didáticos, vamos representá-la por HOH) ao alceno, alcino ou cicloalcano; Só ocorre em MEIO ÁCIDO e sob AQUECIMENTO; Em compostos assimétricos, vale a regra de MARKOVNIKOV; Em alceno, há formação de álcool;

7 Em alcino, há formação de enol, que entra em equilíbrio dinâmico (tautomeria) com aldeído ou cetona; Em cicloalcano, há formação de álcool. OBS: Ciclopentano e ciclo-hexano não sofrem hidratação. V. Reação de Grignard Ocorre com a ADIÇÃO DE HALETO DE MAGNÉSIO (também chamado reagente de Grignard, e com fórmula molecular RMgX, em que R é um radical orgânico e X é um halogênio) e, posteriormente, de ÁGUA a um composto que contenha carbonila (aldeído ou cetona); Sempre há formação de um álcool e um hidroxi-haleto de magnésio (de fómula molecular MgOHX); Ocorre em 2 reações, entre as quais se forma um composto intermediário; Vejamos como ocorre a reação de adição de cloreto de etilmagnésio ao etanal: EXERCÍCIOS DE AULA 1. A fórmula molecular estrutural da vitamina A é:

8 Para a hidrogenação de 1 mol da vitamina A, sem perda da função alcoólica, quantos mols de H 2 são necessários? a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 2. Sobre um alcadieno, sabe-se que: I) sofre adição 1,4; II) quando hidrogenado parcialmente, produz, em maior quantidade, o hex-3-eno. O nome desse dieno é a) hexa-1,2-dieno b) hexa-1,3-dieno c) hexa-2,4-dieno d) hexa-1,4-dieno e) hex-1-eno 3. Os alcenos podem reagir com várias substâncias como mostrado abaixo originando produtos exemplificados como B, C e D. Sobre os alcenos e os produtos exemplificados, podemos afimar que: a) O alceno A corresponde ao propano. b) O produto (B) da reação do reagente A com H 2 é o propeno. c) O produto (C) da reação do reagente A com Br 2 é o 1,2-dibromopropano. d) O produto (D) da reação do reagente A com HCl é o 2-cloropropano, pois segue a regra de Kharasch-Mayo. e) Apenas as duas primeiras reações são classificadas como de adição. 4. O propeno, um derivado do petróleo, é um composto de grande importância na indústria química, principalmente na produção de plásticos (polímeros). A reação do propeno com HBr na presença de peróxido forma o produto: a) CH 3 CH = CHBr b) CH 3 CHBrCH 2 c) CH 2 BrCHBrCH 3 d) CH 3 CH 2 CH 2 Br e) CH 3 C(Br) 2 CH 3 5. Uma reação típica de alquenos é a de adição à ligação dupla C = C. Em relação a essa classe de reações, podemos afirmar o que segue. a) O propeno sofre reação de adição de HBr gerando 1-bromopropano. b) O 2-metil-2-buteno sofre reação de adição de Br 2 gerando o 2,3-dibromo-2-metilpropano. c) O 2-pentanol pode ser obtido a partir da reação de hidratação (adição de água em meio ácido) do penteno.

9 d) A adição de HBr ao 2-metil-2-buteno gera um composto que apresenta um carbono assimétrico. e) A adição de Br 2 ao 2-metil-2-buteno gera produtos sem carbono assimétrico (quiral). 6. Pela reação entre cloreto de metilmagnésio com um composto A e posterior hidrólise, obteve-se o propan- 2-ol. O composto A é: a) propanona b) etanol c) metanal d) etanal e) propanal EXERCÍCIOS DE CASA 1. Uma substância apresentou as seguintes características: I Descora solução de Br 2 4. II Absorve apenas 1 mol de H 2 quando submetida à reação de hidrogenação catalítica. III Pode apresentar isomeria óptica. Uma fórmula estrutural possível para essa substância é: 2. A adição de 1 mol de cloro a 1 mol de alcino forneceu uma mistura dos isômeros cis e trans do mesmo alceno diclorado. Entre as opções abaixo, qual é aquela que contém o alcino ou derivado de alcino que não foi utilizado nesta adição? a) Acetileno b) Metilacetileno c) Dimetilacetileno d) Cloroacetileno e) Dietilacetileno

10 3. A reação entre um mol de propino, HC C CH 3, e dois mols de bromo, Br 2, na ausência de luz ou calor, produz: a) CHBr 2 CBr 2 CH 3 b) CH 2 Br CBr 2 CH 2 Br c) CBr 2 = CH CHBr 2 d) CHBr = CBr CHBr 2 e) CH 2 Br CHBr CHBr 2 4. Dois hidrocarbonetos insaturados, que são isômeros, foram submetidos, separadamente, à hidrogenação catalítica. Cada um deles reagiu com H 2 na proporção, em mols, de 1:1, obtendo-se, em cada caso, um hidrocarboneto de fórmula C 4 H 10. Os hidrocarbonetos que foram hidrogenados poderiam ser: a) but-1-ino e but-1-eno b) buta-1,3-dieno e ciclobutano. c) but-2-eno e 2-metilpropeno. d) but-2-ino e but-1-eno. e) but-2-eno e 1-metilpropano. 5. Tanto o ciclopropano como o etileno reagem com o HBr. Os derivados resultantes devem ser, respectivamente: 6. A fórmula e o nome do produto final que se obtém quando 1 mol de gás acetileno reage com 1 mol de água, usando-se ácido sulfúrico com sulfato mercúrico como catalisador, é:

11 7. A reação de um composto de Grignard com formaldeído, seguida de hidrólise, produz: a) álcool primário. b) álcool secundário. c) álcool terciário. d) aldeído. e) cetona CH = CH 2, obtém-se como produto principal o composto abaixo: A explicação para esse resultado é que o átomo de carbono secundário é: a) menos hidrogenado e mais positivo. b) menos hidrogenado e mais negativo. c) mais hidrogenado e mais positivo. d) mais hidrogenado e mais negativo. e) menos hidrogenado e menos positivo. QUESTÃO CONTEXTO A vitamina D é um regulador muito importante do organismo humano, pois atua em processos como fixação de cálcio nos ossos e manutenção da integridade de centros nervosos como o responsável pela nossa memória. Analise sua estrutura representada abaixo e aponte quantos mols de H 2 é necessário adicionar para torná-la saturada.

12 GABARITO Exercícios de aula 1. e 2. c 3. c 4. d 5. c 6. d Exercícios de casa 1. c 2. d 3. a 4. c 5. e 6. a 7. a 8. a Questão contexto 3 mols de H 2, já que a molécula possui 3 insaturações.