Entre os compostos orgânicos que sofrem reações de substituição destacam-se Entre os compostos orgânicos que sofrem reações de substituição destacam-se.

Apresentação em tema: "Entre os compostos orgânicos que sofrem reações de substituição destacam-se Entre os compostos orgânicos que sofrem reações de substituição destacam-se."— Transcrição da apresentação:

1

2

3 Entre os compostos orgânicos que sofrem reações de substituição destacam-se Entre os compostos orgânicos que sofrem reações de substituição destacam-se ❖ Os alcanos. ❖ O benzeno e seus derivados. ❖ Os haletos de alquila. ❖ Os alcoóis. ❖ Os ácidos carboxílicos.

4 É quando substituímos um ou mais átomos de hidrogênio de um alcano por átomos dos halogênios C LUZ Cl H H + H HC H H + H H

5 Podemos realizar a substituição dos demais átomos de hidrogênio sucessivamente, resultando nos compostos Podemos realizar a substituição dos demais átomos de hidrogênio sucessivamente, resultando nos compostos CH 4 Cl 2 HCl H 3 CCl Cl 2 HCl H 2 CCl 2 Cl 2 HCl HCCl 3 Cl 2 HCl CCl 4

6 A reatividade depende do CARBONO onde ele se encontra; a preferência de substituição segue a seguinte ordem: A reatividade depende do CARBONO onde ele se encontra; a preferência de substituição segue a seguinte ordem: Nos alcanos de cadeias maiores, teremos vários átomos de hidrogênios possíveis de serem substituídos LUZ I I H CH 3 – C – CH 3 + Cl 2 CH 3 C terciário > C secundário > C primário produto principal I I ClCl CH 3 – C – CH 3 + HCl CH 3

7 01) No 3 – metil pentano, cuja estrutura está representada a seguir: O hidrogênio mais facilmente substituível por halogênio está situado no carbono de número: a) 1. b) 2. c) 3. d) 4. e) 6. CH 2 H3CH3C 41325 6 CH CH 2 CH 3 Pág.269 Ex. 14 Pág.269 Ex. 14

8 02)(UFMS) Um químico faz uma reação do terc-butano (metilpropano) com Br 2, na presença de luz solar ou aquecimento a 300°C. Admitindo- se que ocorra apenas monossubstituição, é correto afirmar que o número de produtos formados nessa reação é: a)1. b)3. c)2. d)4. e)5. + Br 2 CH 3 CHCH 3 Br CH 3 C BrCH 3 CHCH 2 CH 3

9 λ 03)(Mackenzie-SP) (a) CH 4 + (b) C l 2 CHC l 3 + (c) HC l Da halogenação acima equacionada, considere as afirmações I, II, III e IV. I. Representa uma reação de adição. II. Se o coeficiente do balanceamento (a) é igual a 1, então (b) e (c) são iguais a 3. III. O produto X tem fórmula molecular HC l. IV. Um dos reagentes é o metano. Das afirmações feitas, estão corretas: a) I, II, III e IV. b) I e IV, somente. c) II, III e IV, somente. d) II e III, somente. e) I, II e III, somente.

10 04) Considere a reação de substituição do butano: BUTANO + Cl 2 X + Y ORGÂNICOINORGÂNICO LUZ O nome do composto X é: a) cloreto de hidrogênio. b) 1-cloro butano. c) 2-cloro butano. d) 1,1-cloro butano. e) 2,2-dicloro butano. Cl2Cl2 + CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 3 carbono secundário é mais reativo que carbono primário carbono secundário é mais reativo que carbono primário LUZ CH 3 – CH – CH 2 – CH 3 + HCl ClCl 2 – cloro butano 1 234

11 + C l 2 AlCl3AlCl3 AlCl3AlCl3 Neste caso todos os átomos de hidrogênios são equivalentes e originará sempre o mesmo produto em uma mono – halogenação + HC l ClCl

12 + HNO 3 H 2 SO 4 + H 2 O NO 2 Consiste na reação do benzeno com ácido nítrico (HNO 3 ) na presença do ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ), que funciona como catalisador

13 Consiste na reação do benzeno com o ácido sulfúrico concentrado e a quente + H 2 SO 4 H 2 SO 4 + H 2 O SO 3 H

14 Consiste na reação do benzeno com haletos de alquila na presença de ácidos de Lewis AlCl3AlCl3 AlCl3AlCl3 + CH 3 Cl + HCl CH 3

15 Consiste na reação do benzeno com haletos de acila na presença de ácidos de Lewis AlCl3AlCl3 AlCl3AlCl3 + CH 3 CCl + HCl CH 3 C // O O

16 Cl 2 Cl Halogenação + HCl HO-NO 2 NO 2 + H 2 O Nitração HO-SO 3 H SO 3 H + H 2 O Sulfonação CH 3 Cl CH 3 + HCl Alquilação CH 3 COCl COCH 3 + HCl Acilação

17 01) Fenol (C 6 H 5 OH) é encontrado na urina de pessoas expostas a ambientes poluídos por benzeno (C 6 H 6 ). Na transformação do benzeno em fenol ocorre a) substituição no anel aromático. b) quebra na cadeia carbônica. c) rearranjo no anel aromático. d) formação de ciclano. e) polimerização. +... OHOH BENZE NO FEN OL

18 02) Considere a experiência esquematizada a seguir, na qual bromo é adicionado a benzeno (na presença de um catalisador apropriado para que haja substituição no anel aromático): a) Equacione a reação que acontece. b) Qual é a substância produzida na reação que sai na forma de vapor e chega até o papel indicador de pH, fazendo com que ele adquira cor característica de meio ácido? + Br 2 A l Br 3 + HBr Br HBr Pág.273 Ex. 22 Pág.273 Ex. 22

19 ❖ Diferem na velocidade de ocorrência e nos produtos obtidos que dependem do radical presente no benzeno que orientam a entrada dos substituintes + HNO 3 NO 2 H2SO4H2SO4 H2SO4H2SO4 + HNO 3 H2SO4H2SO4 H2SO4H2SO4 ORIENTADOR

20 Assim teremos: ORIENTADORES ORTO – PARA ( ATIVANTES ) ORIENTADORES ORTO – PARA ( ATIVANTES ) – OH – NH 2 – CH 3 – Cl – Br – I ( DESATIVANTES ) ORIENTADORES META ( DESATIVANTES ) ORIENTADORES META ( DESATIVANTES ) – NO 2 – SO 3 H – CN – COOH Os orientadores META possuem um átomo com ligação dupla ou tripla ligado ao benzeno

21 ORIENTADORES ORTO – PARA ( ATIVANTES ) ORIENTADORES ORTO – PARA ( ATIVANTES ) – OH – NH 2 – CH 3 – Cl – Br – I ( DESATIVANTES ) ORIENTADORES META ( DESATIVANTES ) ORIENTADORES META ( DESATIVANTES ) – NO 2 – SO 3 H – CN – COOH + Cl 2 OH AlCl3AlCl3 AlCl3AlCl3 AlCl3AlCl3 AlCl3AlCl3 – Cl ClCl ORIENTADOR ORTO – PARA ORIENTADOR ORTO – PARA + HCl MONOCLORAÇÃO DO FENOL

22 ORIENTADORES ORTO – PARA ( ATIVANTES ) ORIENTADORES ORTO – PARA ( ATIVANTES ) – OH – NH 2 – CH 3 – Cl – Br – I ( DESATIVANTES ) ORIENTADORES META ( DESATIVANTES ) ORIENTADORES META ( DESATIVANTES ) – NO 2 – SO 3 H – CN – COOH + Cl 2 NO 2 ORIENTADOR META ORIENTADOR META NO 2 – Cl + HCl MONOCLORAÇÃO DO NITROBENZENO AlCl3AlCl3 AlCl3AlCl3

23 01. (UFRJ) Os nitrotoluenos são compostos intermediários importantes na produção de explosivos. Os mononitrotoluenos podem ser obtidos simultaneamente, a partir do benzeno, através da seguinte sequência de reações: a) Escreva a fórmula estrutural do composto A e o nome do composto B. b) Identifique o tipo de isomeria plana presente nos três produtos orgânicos finais da sequência de reações. Pág 273 Ex. 23 Pág 273 Ex. 23

24 02) (UFU-MG) Considere as informações a seguir: Com relação aos benzenos monossubstituídos acima, as possíveis posições nas quais ocorrerá monocloração em I, II e III são, respectivamente: a)2 e 4; 2 e 4; 3. b)2 e 4; 2 e 5; 4. c) 3 e 4; 2 e 5; 3. d) 3 e 4; 2 e 4; 4. Pág 277 Ex. 25 Pág 277 Ex. 25

25 03. (PUC-PR) A monocloração do nitro-benzeno produz: a) o – cloro – nitro – benzeno. b) m – cloro – nitro – benzeno. c) p – cloro – nitro – benzeno. d) uma mistura equimolecular de o – cloro – nitro - benzeno e p - cloro – nitro – benzeno. e) cloro – benzeno. Pág 278 Ex. 31 Pág 278 Ex. 31

26 04.(Unifor-CE) A fórmula CH 3 CH 2 OH representa um composto: I. combustível II. pouco solúvel em água III. que pode ser obtido pela hidratação do eteno É correto afirmar: a)I, somente. b)II e III, somente. c) II, somente. d) I, II e III. e) I e III, somente. Pág 287 Ex. 13 Pág 287 Ex. 13

27 05) (UNICAP-98) O clorobenzeno, ao reagir por substituição eletrofílica com: 0 0 HNO 3, em presença de H 2 SO 4, produz 2-nitroclorobenzeno. 1 1 Cl 2, em presença de FeCl 3, produz preferencialmente metadiclorobenzeno 2 2 CH 3 Cl, em presença de AlCl 3, produz 4-metilclorobenzeno. 3 3 H 2 SO 4, em presença de SO 3, produz 2-hidrogenosulfato de clorobenzeno. 4 4 Br 2, produz preferencialmente, em presença de FeCl 3 3-bromo, cloro benzeno. ClCl o “cloro” é orientador orto-para e desativante 1 2 3 4 5 6 V F V V F

28 06) Da nitração [ HNO 3 (concentrado) + H 2 SO 4 (concentrado), a 30°C ] de um certo derivado do benzeno equacionada por: A 1 2 3 4 5 6 NO + 2 + A 2 Fazem-se as seguintes afirmações: I. O grupo “A” é orto-para-dirigente. o “nitro” entrou na posição “3” então “A” é orientador meta F V V F II. O grupo “A” é meta-dirigente. III. Ocorre reação de substituição eletrofílica. IV. Ocorre reação de adição nucleófila. V. Ocorre reação de eliminação. F São corretas as afirmações: a) II e IV. b) I e III. c) II e V. d) I e IV. e) II e III.

29 LISTA EXERCÍCIOS DO 20 ATÉ FINAL

30 X

31 X

32 X

33 X

34 V F V V X

35 X

36 X

37 X

38

39 ab c d X

40 X

41

42

43

44

45 X

46

47

48

49

50 REAÇÕES DE ADIÇÃO As reações de adição mais importantes ocorrem nos... ❖ alcenos ❖ alcinos ❖ alcadienos ❖ aromático

51 H C H C H HH + H C H H H C H C H H C H H HH CCl 4 o produto formado é o propano Essa reação ocorre entre o H 2 e o alceno na presença de catalisadores metálicos (Ni, Pt e Pd). Essa reação ocorre entre o H 2 e o alceno na presença de catalisadores metálicos (Ni, Pt e Pd). HIDROGENAÇÃO DOS ALCENOS

52 H C H C H ClClClCl + H C H H H C H C H H C H H ClClClCl CCl 4 o produto será o 1, 2 – dicloro propano ADIÇÃO DE HALOGÊNIOS (HALOGENAÇÃO) AOS ALCENOS

53 REAÇÕES DE ADIÇÃO NOS ALCENOS H H C H C H HClCl + CCl 4 H H C H C H HClCl Os haletos de hidrogênio reagem com os alcenos produzindo haletos de alquil Os haletos de hidrogênio reagem com os alcenos produzindo haletos de alquil

54 H C H C H HClCl + H C H H H C H C H H C H H HClCl CCl 4 “O hidrogênio ( H + ) é adicionado ao carbono da dupla ligação mais hidrogenado” “O hidrogênio ( H + ) é adicionado ao carbono da dupla ligação mais hidrogenado” REGRA DE MARKOVNIKOV o produto principal será o 2 – cloro propano

55 H C H C H HOH + H C H H H C H C H H C H H H H+H+ H+H+ o produto principal será o 2 –propanol ADIÇÃO DE ÁGUA (HIDRATAÇÃO) AOS ALCENOS

56 01) Com respeito à equação: X + HBr C 6 H 13 Br Pode-se afirmar que X é um: a) alcano e a reação é de adição. b) alceno e a reação de substituição. c) alceno e a reação é de adição eletrofílica. d) alcano e a reação é de substituição eletrofílica. e) alceno e a reação é de substituição.

57 01.(Fuvest-SP) 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) 1-butino e 1-buteno. b) 1,3-butadieno e ciclobutano. c) 2-buteno e 2-metilpropeno. d) 2-butino e 1-buteno. e) 2-buteno e 2-metilpropano.

58 02) (UFRN) Observe o esquema reacional abaixo: Sobre esses compostos, é correto afirmar que todas as reações são de: a) adição, sendo os produtos respectivamente: A = 1-propanol; B = 1- cloro-propano e C = propano. b) substituição, sendo os produtos respectivamente: A = 1-butanol; B = 2-cloro-propano e C = propano. c) substituição; sendo os produtos respectivamente: A = 1-hidróxi-2- propeno; B = 2-cloro-1-propeno e C = propeno. d) adição, sendo os produtos respectivamente: A = 1,2-propanodiol; B = 1,2-dicloropropano e C = propano. e) adição, sendo os produtos respectivamente: A = 2-propanol; B = 2- cloro-propano e C = propano.

59 “O hidrogênio ( H + ) é adicionado ao carbono da dupla ligação menos hidrogenado” “O hidrogênio ( H + ) é adicionado ao carbono da dupla ligação menos hidrogenado” REGRA DE ANTI-MARKOVNIKOV o produto principal será o 1 – cloro propano HC H C H HClCl+HC H H H2O2H2O2 H2O2H2O2 HC H C H HC H HClH Efeito peróxido

60 LISTA EXERCÍCIOS

61 REAÇÕES DE ADIÇÃO A “ DIENOS ” Os dienos (ou alcadienos) são hidrocarbonetos de cadeia aberta contendo duas ligações duplas Dienos acumulados: H 2 C = C = CH – CH 3 Possuem ligações duplas vizinhas Dienos conjugados: H 2 C = CH – CH = CH 2 Possuem duplas separadas por apenas uma ligação Dienos isolados: H 2 C = CH – CH 2 – CH = CH 2 Possuem duplas separadas por mais de uma ligação São divididos pelos químicos em três grupos:

62 Os DIENOS ACUMULADOS comportam-se como se fossem “um alceno em dobro” nas reações de adição Os DIENOS ACUMULADOS comportam-se como se fossem “um alceno em dobro” nas reações de adição H 2 C = C = CH – CH 3 + 2 C l 2 H 2 C – C – CH – CH 3 ClCl ClCl ClCl ClCl Os DIENOS ISOLADOS seguem o mesmo padrão, também se comportando como se fossem “um alceno em dobro” Os DIENOS ISOLADOS seguem o mesmo padrão, também se comportando como se fossem “um alceno em dobro”

63 Os DIENOS CONJUGADOS, por sua vez, exibem um comportamento muito especial Os DIENOS CONJUGADOS, por sua vez, exibem um comportamento muito especial Quando 1 mol de dieno conjugado reage com 1 mol da substância a ser adicionada (HC l, HBr etc.), dois caminhos são possíveis Um deles é a adição normal (ou adição 1,2) H 2 C = CH – CH = CH 2 H 2 C – C = CH – CH 3 + HC l ClCl H

64 o outro é a adição conjugada (ou adição 1,4) H 2 C = CH – CH = CH 2 H 2 C – CH = CH – CH 2 + HC l ClCl H Em geral, o aumento da temperatura favorece a adição 1,4 e desfavorece a adição 1,2 Em geral, o aumento da temperatura favorece a adição 1,4 e desfavorece a adição 1,2

65 01)(UEL-PR) Uma alternativa para os catalisadores de células a combustíveis são os polímeros condutores, que pertencem a uma classe de novos materiais com propriedades elétricas, magnéticas e ópticas. Esses polímeros são compostos formados por cadeias contendo ligações duplas conjugadas que permitem o fluxo de elétrons. Assinale a alternativa na qual ambas as substâncias químicas apresentam ligações duplas conjugadas. a) Propanodieno e metil – 1, 3 – butadieno. b) Propanodieno e ciclo penteno. c) Ciclo penteno e metil – 1, 3 – butadieno. d) Benzeno e ciclo penteno. e) Benzeno e metil – 1, 3 – butadieno. Pág 296 Ex. 43 Pág 296 Ex. 43 Duplas conjugadas: possuem uma ligação simples entre elas H 2 C = C – CH = CH 2 CH 3 e)

66 Pág 296 Ex. 45 Pág 296 Ex. 45 02) O manjericão é uma planta cujas folhas são utilizadas em culinária para elaborar deliciosos molhos, como é o caso do exótico pesto genovês. Uma das substâncias responsáveis pelo aroma característico do manjericão é o ocimeno, cuja fórmula estrutural é mostrada a seguir. Represente a fórmula estrutural do produto obtido quando o ocimeno sofre: a) hidrogenação catalítica completa; b) adição de bromo a todas as ligações duplas; c) adição de HCl, a todas as ligações duplas. H 3 C – CH – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH – CH 2 – CH 3 CH 3 H 3 C – C – CH – CH 2 – CH – C – CH – CH 2 CH 3 Br H 3 C – C – CH – CH 2 – CH – C – CH – CH 2 CH 3 BrHH H

67 ADIÇÃO NO ANEL BENZÊNICO CH + 3 C l 2 HC CH HC CH C C C C C C H ClCl Ocorre raramente em condições de alta pressão e temperatura, e com catalizador apropriado. Tendência em sofrer substituição. ↑P∆↑P∆ Catalisador ClCl ClCl ClCl ClCl ClCl H H H H H

68 ADIÇÃO DE HIDROGÊNIO AOS ALCINOS Ocorre a adição de 1 mol de hidrogênio para, em seguida, ocorrer a adição de outro mol de hidrogênio Ocorre a adição de 1 mol de hidrogênio para, em seguida, ocorrer a adição de outro mol de hidrogênio H – C C – CH 3 + H – H HH H – C C – CH 3 HH + H – H HH H – C C – CH 3 HH

69 ADIÇÃO DE HALOGÊNIOS AOS ALCINOS Ocorre a adição de 1 mol de halogênios para, em seguida, ocorrer a adição de outro mol de halogênios Ocorre a adição de 1 mol de halogênios para, em seguida, ocorrer a adição de outro mol de halogênios H – C C – CH 3 + Cl – Cl Cl H – C C – CH 3 HH + Cl – Cl Cl H – C C – CH 3 Cl

70 ADIÇÃO DE HALETOS DE HIDROGÊNIO AOS ALCINOS Ocorre a adição de 1 mol do haleto de hidrogênio para, em seguida, ocorrer a adição de outro mol do haleto de hidrogênio Ocorre a adição de 1 mol do haleto de hidrogênio para, em seguida, ocorrer a adição de outro mol do haleto de hidrogênio H – C C – CH 3 + H – Cl HCl H – C C – CH 3 HCl H – C C – CH 3 + H – Cl HCl H – C C – CH 3 HCl

71 ADIÇÃO DE ÁGUA (HIDRATAÇÃO) AOS ALCINOS A hidratação dos alcinos, que é catalisada com H 2 SO 4 e HgSO 4, possui uma seqüência parecida com a dos alcenos. H – C C – CH 3 + H 2 O HOH H – C C – CH 3 H 2 SO 4 HgSO 4 O enol obtido é instável se transforma em cetona Dependendo do enol formado poderemos obter no final um aldeído HOH H – C C – CH 3 HO

72 01)(UEG-GO) O exame da equação a seguir: permite afirmar que: a) representa a reação de hidratação de um alceno. b) a água é adicionada a um composto saturado. c) há formação de um enol e um ácido carboxílico. d) há formação de um composto de menor massa molecular. e) há formação de tautômeros. Pág 291 Ex. 29 Pág 291 Ex. 29

73 LISTA EXERCÍCIOS

74 H 3 C – CH 2 – CH 3 CICLANOS Adição ou Substituição CICLANOS Adição ou Substituição CH 2 + H 2 Ni 100ºC H2CH2C CH 2 + H 2 Ni 180ºC H2CH2C CH 2 H2CH2C H 3 C – CH 2 – CH 2 – CH 3 CH 2 + C l 2 H2CH2C CH 2 H2CH2C C + HC l H2CH2C CH 2 H2CH2C ClCl H

75 CICLANOS Adição ou Substituição CICLANOS Adição ou Substituição CH 2 + C l 2 H2CH2C CH 2 H2CH2C C H2CH2C H2CH2C H ClCl + HC l Isto ocorre devido à Tensão angular Isto ocorre devido à Tensão angular

76 Há tendência ao rompimento do anel Ângulos distantes de 109°28’ 60º 90º Ângulos próximos de 109°28’ Não há tendência ao rompimento do anel. 108º Teoria das tensões de Baeyer

77 Ciclo – hexano as moléculas de ciclo-hexano não são planares, existindo em duas conformações diferentes, chamadas de CADEIRA e BARCO as moléculas de ciclo-hexano não são planares, existindo em duas conformações diferentes, chamadas de CADEIRA e BARCO 109º28’ CADEIRA 109º28’ BARCO sofrem reações de substituição.

78 01) (Uespi) O brometo de ciclopentila pode ser obtido pela reação de: a) pentano 1 HBr b) ciclopentano 1 Br 2 c) ciclopentano 1 HBr d) brometo de ciclopropila 1 CH 3 CH 2 Br e) brometo de ciclobutila 1 CH 3 Br Pág 302 Ex. 57 Pág 302 Ex. 57 CH 2 + Br 2 H2CH2C CH 2 H2CH2C C + HBr H2CH2C CH 2 H2CH2C Br H

79 LISTA EXERCÍCIOS