Uma visão geral das reações orgânicas

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1 Uma visão geral das reações orgânicas
Tópicos 1. Rupturas de ligações 2. Classificação dos reagentes 3. Mecanismos de reações orgânicas 4. Classificação das reações orgânicas 5. Equilíbrio das reações orgânicas 6. Diagrama de energia e estado de transição

2 1. Rupturas de ligações 1.1. Ruptura Homolítica : A ruptura da ligação é simétrica, de modo que cada átomo fique com seu elétron original da ligação H C Radical livre H + C 1.2. Ruptura Heterolítica: A ruptura é feita de modo assimétrico, de modo que o par eletrônico fique apenas comum dos átomos da ligação

3 ... 2. Classificação dos reagentes
2.1. Reagente Eletrófilo (E) = espécie que possui afinidade por elétrons (Teoria de Lewis = ácido de Lewis). H Mg 2 Li BF3 2.2. Reagente Nucleófilo (:N) = espécie que possui par de elétrons disponíveis para efetuar uma ligação (Teoria de Lewis = base de Lewis). NH3 TsO Br Cl MsO (C6H5)3P: OH ...

4 3. Mecanismos de reações orgânicas
É a descrição das várias etapas pelas quais uma reação passa, como a ruptura das ligações, os ataques eletrofílicos e nucleofílicos ao reagente orgânico, a formação de novas ligações e de compostos intermediários Reação O C H 3 /+H Mecanismo + H _ O C 3 H C 3 O + H 3 C O _ C H 3 O C H 3 O -H 2 +H H O C 3 + _ O C H 3 Acetato de etila

5 3.1. Mecanismo via radicais
Características dos radicais • Ocorrem em moléculas apolares ou com baixa diferença de eletronegatividade • São eletronicamente neutros • Muito reativos • As reações radicalares não são muito comuns quando comparado a reações polares

6 3.1. Mecanismo via radicais
Reação C H l + luz ou calor

7 2 I) + CH H CH Cl H Cl Cl + CH II) Cl + H C CH
3.1. Mecanismo via radicais Ocorre em três etapas: 1. Iniciação Cl 2 luz 2. Propagação I) + CH 3 H CH Cl H Cl Cl 3 + CH II) 3. Finalização Possíveis etapas de finalização Cl + H 3 C CH

8 _ d + Y M _ + d C C 3.2. Mecanismo polares (ou iônico)
Ocorre em função da distribuição assimétrica dos elétrons devido a diferença de eletronegatividade entre os átomos C Y d + _ Y = O, N, Cl, Br, I C M d _ + Y = Mg ou Li

9 3.2. Mecanismo polares (ou iônico)
Polaridade de alguns grupos funcionais C O H d - + álcool C M g B r d - + reagente de Grignard C L i d - + alquil-lítio C alqueno C O d - + carbonilado C X d - + haleto de alquila C O H d - + ác. carboxilíco C N H 2 d - + amina C l O d - + cloreto de ácido C O d - + éter d - C H O + aldeído C N d - + nitrila

10 Maior densidade eletrônica Caráter: nucleofílico
3.2. Mecanismo polares (ou iônico) Maior densidade eletrônica C H B r + Caráter: nucleofílico H B r + C

11 4. Classificação das reações orgânicas
4.1. Reações de adição 4.2. Reações de substituição 4.3. Reações de eliminação 4.4. Reações de rearranjo

12 4.1. Reações de adição : Dois reagentes originam um único produto
A B C Adição Nucleofílica : Ocorre quando o substrato adiciona na primeira etapa um reagente nucleofílico. Reação comum dos compostos carbonilados. + CN O C H 3 H + C O 3 N H 3 C N O

13 Adição Eletrofílica : Ocorre quando o substrato adiciona na primeira etapa um reagente eletrofílico, reação comum em alcenos e alcinos C H 2 l 3 Cl + d+ d- Cl Cl H 2 C 3 H 3 C l 2 4.2. Reações de Substituição : o substrato tem um de seus ligantes substituído por outro A-B C A-C B

14 4.2.1. Substituição Nucleofílica bimolecular ou de 2a ordem (SN2)
H 3 C 2 B r NaOH + H 3 C 2 B r O H 3 C 2 O Substituição Nucleofílica monomolecular ou de 1a ordem (SN1) H 3 C B r OH + H 3 C H 3 C 2 O

15 Substituição Eletrofílica : Essa reação, típica dos compostos aromáticos, e em sua primeira etapa um dos grupos do substrato é substituído por um reagente eletrófilico C l Al + Cl C l Al + Cl H + H C l C l

16 Substituição por radical livre - o substrato sofre na primeira etapa um ataque por radical livre, reação típica de alcanos B r Luz ou calor H C + Br H C B r

17 4.3. Reações de Eliminação : O substrato tem dois de seus ligantes retirados, formando uma insaturação B-A-A-C A=A B C 4.4. Reações de Rearranjo : O substrato passa por uma reorganização de suas ligações e átomos e forma um produto isomêro

18 5. Equilíbrio das reações orgânicas
aA + bB cC + dD Keq = [Produtos] [Reagentes] = [A] [B] a b [C] [D] d c O valor da constante de equilíbrio indica o sentido energeticamente da reação

19 K > 1 a reação é favorável; G negativo
quando K > 1 a reação é favorável; G negativo Energia livre de Gibbs: expressa a variação de total de energia durante uma reação Ocorre liberação de energia para o ambiente K < 1 a reação é desfavorável; G positivo Quando H:  negativo: exotérmica  positivo: endotérmica Calor de reação; diferença entre as energias de ligações quebradas e formadas em uma reação (kJ/mol) Variação total de movimento ou “desordem” resultante da reação (J/K.mol) Temperatura em graus Kelvin G = H - T S Calor de reação; diferença de energia entre as ligações quebradas e formadas em uma reação (kJ/mol)

20 7. Diagramas de energia e Estados de Transição
C H B r Br E n e r g i a Evolução da reação Estado de maior energia em uma reação G > mais lenta < mais rápida Energia de ativação: é a diferença de energia entre os reagentes e o estado de transição

21 7. Diagramas de energia e Estados de Transição
C H B r Br E n e r g i a Evolução da reação Segundo estado de transição

22 4.3.1. Eliminação E1 ou de primeira ordem
2-buteno (80%) C H 3 2 B r + OH O H C OH 3 H C OH 3 H C 3 C H 3

23 4.3.2. Eliminação E2 ou de segunda ordem
1-buteno H 2 O + C 3 B r OH

24 Referências Bibliográficas
McMurry, J. Química orgânica, 4ª ed. Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 1996. McMurry, J. Organic chemistry, 3ª ed. Books/ Cole Publishing Company, 1992 Solomons, T.W.G. Organic Chemistry, John Wiley & Sons, Inc., 1996.