Relembrando as reações de substituição Uma reação de substituição ocorre em cadeias saturadas e se caracteriza pela saída de um único elemento para entrar outro. Quando o composto orgânico é um hidrocarboneto, o elemento que sai é o hidrogênio. No caso de um haleto, sai o haleto. Carbono e oxigênio não saem. De um hidrocarboneto sai o hidrogênio do carbono menos hidrogenado. Substituição em alcanos Halogenação (presença de luz) Nitração (presença de ácido sulfúrico) Sulfonação (presença de SO 3 e calor) Substituição no benzeno Halogenação (FeX 3 ) Nitração (H 2 SO 4 ) Sulfonação (SO 3 e calor) Alquilação de Friedel-Crafts (AlX 3 ou FeX 3 ) Acilação de Friedel-Crafts (AlX 3 ou FeX 3 ) A substituição no anel benzênico ocorre com a seguinte condição : sem luz sem calor com catalisador (AlX 3 ou FeX 3 ) A substituição na ramificação do anel benzênico ocorre com a seguinte condição : com luz UV com calor sem catalisador CH 3 FeCl 3 Cl CH 3 + Cl 2 + HCl UV, calor CH 2 Cl Substituição em ciclanos Nos ciclos com 5 ou mais carbonos ocorrem reação de substituição com haletos (Cl 2, Br 2 ), sem quebrar o ciclo. + HCl + Br 2 Br + HBr
Reações de adição As reações de adição ocorrem em hidrocarbonetos insaturados e se caracteriza pela quebra da ligação mais fraca da insaturação : a ligação pi ( ). OBS : Na quebra de uma única ligação pi, sempre entrarão dois elementos. Se um dos elementos for o hidrogênio (como é o caso da água e dos hidretos de halogênios), este se sdicionará ao carbono mais hidrogenado da insaturação, segundo a regra de Markovnikov. 1- Hidrogenação A reação com hidrogênio (H 2 ) ocorre com aquecimento e na presença de catalisadores metálicos como a platina (Pt), o níquel (Ni) e o paládio (Pd). H 2 C = CH 2 + H 2 H 3 C CH 3 2- Halogenação (adição de X) A adição de haletos (Cl 2, Br 2 e I 2 ) em hidrocarbonetos insaturados ocorre de modo semelhante à hidrogenação. H 2 C = CH 2 + Br 2 H 2 CBr CH 2 Br 3- Hidrohalogenação (adição de HX) A adição de HX segue a regra de Markovnikov, quando necessário. H 3 C C CH + HCl H 3 C C = CH Cl H 4- Hidratação (adição de água) A reação de hidratação ocorre na presença de catalisadores e em meio ácido e a água se quebra em H OH. Na formação de um ENOL (um carbono com dupla ligação e presença de OH) a reação continua, rearranjando a molécula (tautomeria) até a formação de um composto estável. H 3 C C CH + H 2 O H 3 C C = CH H 3 C C CH 3 Alcino Enol Tautomeria OH H O Cetona 5- Adição em dienos conjugados Alcadienos ou simplesmente dienos, são hidrocarbonetos de cadeia aberta que apresentam duas duplas ligações entre carbonos. Conforme a localização das duplas na cadeia, os alcadienos são classificados em: Acumulados quando as ligações duplas estão em carbonos vizinhos (carbonos vicinais). H 2 C = C = CH 2 Isolados quando as ligações duplas estão separadas entre si por mais de uma simples ligação. H 2 C = CH CH 2 CH = CH 2 Conjugados quando as duplas ligações estão separadas por apenas uma única ligação simples. H 2 C = CH CH = CH 2 2
Em dienos conjugados existem 2 possibilidades de reação: a) Com reagente em excesso H 2 C = CH CH = CH 2 + 2Br 2 H 2 C CH CH CH 2 Br Br Br Br b) Com reagente em falta Ocorrem duas reações ao mesmo tempo: a adição 1,2 e a adição 1,4, que é predominante. Na adição do tipo 1,4, as duplas vão para o meio (entre os carbonos 2 e 3) e os reagentes se adicionam aos carbonos 1,4 da insaturação. Por isso essa reação é conhecida como Reação de adição 1,4. H 2 C = CH CH = CH 2 + Br 2 6- Adição em ciclanos A reação de adição em ciclanos só ocorre em ciclos de 3 e 4 carbonos. Caso a cadeia fechada seja saturada, o ciclo se rompe, abrindo e se transformando em cadeia aberta. A adição do reagente se dá nas extremidades. + Cl 2 Se a cadeia fechada for insaturada, a ligação pi se rompe e a adição ocorre nos carbonos da insaturação, sem abrir o ciclo. + H 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 Cl H H Predominante H 2 C CH CH = CH 2 Br Br H 2 C CH = CH CH 2 Br Adição 1,2 Adição 1,4 OBS : Em ciclos com mais de 5 carbonos, não há reação de adição e sim de substituição. Não há quebra da cadeia e sim a substituição de um átomo pelo outro, preservando o ciclo. CH 3 + HCl CH 3 H 7- Adição de HBr na presença de peróxidos (H 2 O 2 ) A Regra de Karasch só se aplica na presença de peróxido de hidrogênio e HBr e é conhecida, também, como Regra anti-markovnokov. Aqui, o H entra no carbono menos hidrogenado. H 3 C CH = CH 2 + HBr H 2O 2 H 3 C CH CH 2 Carbono menos hidrogenado Carbono mais hidrogenado Exercícios 1- Escreva as reações químicas e dê o nome dos produtos formados. 1) Ciclobutino + ácido bromídrico 2) 2-metil-but-2-eno + ácido bromídrico e peróxido 3) But-2-eno + hidrogênio 4) 1,2-dimetil-ciclobutano + brometo de hidrogênio 5) Propino + água 3
6) Ciclopropano + cloreto de hidrogênio 7) 2-metil-but-1-eno + bromo 8) Metil-ciclopropeno +brometo de hidrogênio e peróxido 9) Metil-ciclopropano + hidrogênio 10) Ciclobuteno + bromo 11) Propino + bromo 12) But-1-ino + brometo de hidrogênio e peróxido 13) Metil-ciclo-hexeno + cloro 14) 3-metil-but-1-ino + água 15) 1,2-dimetil-ciclobutano + cloro 16) Ciclopropano + bromo 17) 2-metil-but-1-eno + HBr e peróxido 18) Metil-ciclopropeno + ácido clorídrico 19) But-1-ino + ácido clorídrico total 20) Metil-propeno + água 21) 2-metil-but-2-eno + hidrogênio 22) Propino + brometo de hidrogênio e peróxido 23) Metil-ciclo-hexeno + ácido clorídrico 24) Ciclobutino + gás hidrogênio (total) 25) Metil-propeno + ácido clorídrico 26) 3-metil-but-1-ino + brometo de hidrogênio e peróxido 27) Metil-ciclopropano + cloro 28) But-1-ino + cloro total 29) But-2-ino + água 30) Metil-ciclo-hexeno + hidrogênio 31) 2-metil-but-2-eno + ácido clorídrico 32) Metil-ciclopropeno + bromo 33) 2-metil-but-1-eno + cloreto de hidrogênio 34) Metil-propeno + ácido bromídrico e peróxido 35) Ciclopropano + hidrogênio 36) But-1-ino + água 37) Metil-ciclopropano + ácido bromídrico 38) Propino + bromo total 39) Metil-ciclo-hexeno + HBr na presença de peróxido 40) 3-metil-but-1-ino + cloro 41) Ciclobutino + cloro total 42) Metil-ciclopropeno + hidrogênio 43) 2-metil-but-2-eno + água 44) Propino + ácido bromídrico e peróxido 45) 1,2-dimetil-ciclobutano + hidrogênio 46) Metilpropeno + bromo 47) Ciclobuteno + ácido clorídrico 4
2- Escreva a fórmula estrutural e o nome oficial dos reagentes para o produto obtido. a) 2-bromo-propano b) 2,3-dicloro-but-2-eno c) 3-metil-butanona d) Aldeído acético e) Propanona ou acetona 3- Escreva as reações químicas e dê o nome dos produtos formados. a) Buta-1,3-dieno + bromo b) Penta-1,3-dieno + 2 hidrogênios c) 2-metil-buta-1,3-dieno + 2 HBr d) Buta-1,3-dieno + cloreto de hidrogênio e) Penta-1,3-dieno + brometo de hidrogênio f) 2-metil-buta-1,3-dieno + HCl g) Penta-1,3-dieno + 2 cloretos de hidrogênio h) 2-metil-buta-1,3-dieno + Cl 2 i) Buta-1,3-dieno + 2 cloros j) Penta-1,3-dieno + bromo k) 2-metil-buta-1,3-dieno + 2 Br 2 Lista 2 1)Escreva as equações das reações de halogenação(cloração) do etil-benzeno e a halogenação ocorra: indique as condições para que a) no anel benzênico; b) na cadeia lateral dessa molécula. 2)Indique os produtos das seguintes equações de reação: a) Tolueno + Br 2 b) Nitrobenzeno + Br 2 3)Complete as seguintes equações envolvendo reações de haletos orgânicos: a) CH 3 Br + CH 3 -CH 2 ONa b) C 2 H 5 I + HC CNa c) CH 3 Cl + NaCN 4)Escreva as equações de adição envolvendo alcenos,indicando seus respectivos produtos: 5
a) Propeno + Br 2 b) Metil- propeno + HCl c) 2-metil-2-buteno + H 2 O(em presença de H 2 SO 4 ) 5)Escreva as equações abaixo e complete-as,indicando seus respectivos produtos: a) Propino + HCl(em falta) b) Propino + HCl ( em excesso) c) 2-Butino + H 2 O ( em presença de H 2 SO 4 / HgSO 4 ) d) 1,3-Butadieno + HBr e) Ciclopropano + Cl 2 Lista 3 1. Quantos produtos orgânicos diferentes podem ser obtidos na monobromação do dimetil-propano? 2 O trinitrotolueno (mais conhecido como TNT) é um sólido cristalino incolor ou ligeiramente amarelado que se estende até o marrom, é insolúvel em água, porém, solúvel em solventes polares tem massa molecular de 227,3 g/mol, seu ponto de fusão é de 80,7 C, e ponto de ebulição de 240 C, é uma substância química que apresenta alta instabilidade energética e quando submetido a choques mecânicos intensos e calor excessivo, causa instantaneamente a expansão de material, o que o torna altamente explosivo, motivo este que o levou a ser usado em guerras. O trinitrotolueno é famoso por causa da alusão feita a seu poder explosivo em desenhos animados sob a sigla TNT escrita nos detonadores. fonte:http://www.infoescola.com/compostos-quimicos/trinitrotolueno-tnt/ A obtenção deste composto é através da reação orgânica de nitração exaustiva(reação em que um grupo nitro substitui um átomo de hidrogênio) do tolueno com o composto X e formando o composto Y, segundo a equação química abaixo: Qual alternativa abaixo representa, respectivamente, o composto X e Y: a) HNO 2 e H 2 b) HNO 3 e H 2 c) HNO 3 e H 2 O 6
d) HNO 2 e H 2 O e) NO 2 e H 2 O 3. Escreva a fórmula estrutural e o nome do composto orgânico que completa corretamente as equações a seguir: a) CH 3 -CH 3 + Cl 2 A + HCl c) CH 3 -CH 2 -CH 3 + Br 2 B + HBr b + HNO 3 C + H 2 O d) + Br 2 D + HBr 7
4. (FUVEST) A adição de HBr a um alceno pode conduzir a produtos diferentes caso, nessa reação, seja empregado o alceno puro ou o alceno misturado a uma pequena quantidade de peróxido. metil-propeno + ácido bromídrico (na ausência de peróxido) 2-bromo-metil-propano metil-propeno + ácido bromídrico (na presença de peróxido) 1-bromo-metil-propano Com base nestas informações, responda: a) o 1-metilciclopenteno reage com HBr de forma análoga. Escreva, empregando fórmulas estruturais, as equações que representam a adição de HBr a esse composto na presença e na ausência de peróxido b) dê as fórmulas estruturais dos metilciclopentenos isoméricos (isômeros de posição) c) indique o metilciclopenteno do item b que forma, ao reagir com ácido bromídrico, quer na presença, quer na ausência de peróxido, uma mistura de metilciclopentanos monobromados, que são isômeros de posição. Justifique. 5. (UNICAMP) A reação do propino com bromo (Br 2 ) pode produzir dois isômeros cis-trans que contém um dupla ligação e dois átomos de bromo nas respectivas moléculas. a) formule a equação dessa reação química entre propino e bromo b) represente a fórmula estrutural de cada um dos isômeros cis-trans. 6. (UFU) O estireno é um composto obtido a partir do petróleo, e é empregado na síntese de muitos derivados químicos. O nome desse composto, de acordo com a IUPAC, é etenilbenzeno.(em sua apostila tem esta estrutura) Pede-se: a) a fórmula estrutural do estireno. b) A reação de hidrogenação catalítica da ligação dupla alcênica c) O nome (IUPAC) do produto obtido na reação do item B. 7. (UFU) O citronelal é o constituinte principal do óleo essencial de eucaliptos e sua estrutura é a seguinte: Pede-se: A) escreva a fórmula molecular do citronelal. B) equacione a reação da ligação dupla presente no composto com o HBr. C) dê o nome, de acordo com a IUPAC, do citronelal e do produto obtido no item B. 8. Tolueno (metil-benzeno) é um líquido incolor com odor muito característico e extremamente tóxico. É amplamente utilizado para produção de medicamentos, perfumes, TNT e detergentes. Além disso é utilizado como anti-detonante na gasolina. O ácido benzóico é utilizado como conservantes de alimentos e como matéria prima para produção do ácido acetilsalicílico (aspirina). Analise atentamente a estrutura dos compostos citados: A B CH 3 O OH Metil-benzeno (ou tolueno) Em relação a estes compostos, represente: Ácido benzóico I. A reação do composto A com cloro gasoso (Cl 2 ). II. A reação do composto B sofre reação com bromo gasoso (Br 2 ). 8