1) O documento discute reações químicas orgânicas, incluindo a teoria da força vital de Berzelius e a síntese da uréia por Wöhler que derrubou essa teoria. 2) São descritos mecanismos de reações como ruptura de ligações homolítica e heterolítica e tipos de reagentes como eletrófilos e nucleófilos. 3) São exemplificados tipos de reações como adição, substituição e eliminação.

1. REAÇÕES
QUÍMICAS
ORGÂNICAS
Editado por Felipe Tadeu Fiorini Gomide, de
http://www.slideshare.net/marcosesilvia/reaes-orgnicas-6686751

2. REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS
BERZELIUS
"Somente os seres vivos podem transformar
substâncias minerais em orgânicas."
(Teoria da Força Vital)

3. Jöns Jacob Berzelius (1779-1848)

4. REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS
A Teoria da Força Vital
Significou estagnação no desenvolvimento
de novos materiais que hoje chamamos
de compostos orgânicos.

5. REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS
WHÖLLER
Realizou a síntese da uréia (composto
orgânico) a partir do cianato de amônio
(composto inorgânico) em laboratório.
(Derrubou a Teoria da Força Vital)

6. Friedrich Wöhler (1800-1882)

7. REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS
NH2
calor
NH4CNO C = O
NH2
Cianato de amônio uréia
(inorgânico ou “mineral”) (orgânico)

8. REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS
Conseqüências da Síntese de Wöhller
Milhões de compostos podem ser
sintetizados em laboratório, pois há
mudança de paradigma.

9. Surge a Síntese Orgânica !

10. Fórmula estrutural da palitoxina.

11. REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS
Entendendo alguns mecanismos de RQO
Chama-se mecanismo de uma RQO a
descrição das várias etapas pelas quais
ela passa, como . . .

12. REAÇÕES QUÍMICAS ORGÂNICAS
Entendendo alguns mecanismos de RQO
1. A ruptura das ligações.
2. Os ataques eletrofílicos e nucleofílicos ao
reagente orgânico.
3. A formação de novas ligações e de
compostos intermediários, etc.

13. Rupturas de ligações
Nas reações orgânicas é muito comum a
formação de grupos intermediários
instáveis, sendo, portanto, de existência
transitória dos mesmos, nos quais o
carbono não tem efetuadas suas quatro
ligações.

14. Rupturas de ligações
Estes grupos se originam da ruptura de
ligações entre átomos, que pode ocorrer de
modo homogêneo ou heterogêneo.

15. Rupturas de ligações
Ruptura Homolítica
As rupturas homolíticas freqüentemente
ocorrem em moléculas apolares ou com
baixa diferença de eletronegatividade
entre os átomos das ligações e exigem
alta energia, gerando radicais.

16. Rupturas de ligações
Ruptura Homolítica
Br · · Br Br · + · Br
Ruptura Radical livre

17. Rupturas de ligações
Ruptura Homolítica
H H
I I
H–C··H H–C· + ·H
I I
H H
Ruptura Radical livre

18. Rupturas de ligações
Ruptura Heterolítica
Quando a ruptura é feita de modo desigual,
ficando o par eletrônico com apenas um dos
átomos da ligação, temos uma ruptura
heterolítica, resultando na formação de íons.

19. Rupturas de ligações
Ruptura Heterolítica
As rupturas heterolíticas freqüentemente
ocorrem em ligações polarizadas, em
presença de solventes polares, à custa de
pouca energia.

20. Rupturas de ligações
Ruptura Heterolítica
Br · · Br Br+ + Br –
Ruptura Cátion Ânion

21. Rupturas de ligações
Ruptura Heterolítica
H H
I I
H–C··H H–CΘ + H+
I I
H H
Ruptura Carbânion Cátion

22. Rupturas de ligações
Ruptura Heterolítica
H H
I I
H – C · · Br H–C + Br-
I I
H H
Ruptura Carbocátion Ânion

23. Rupturas de ligações
Ruptura Homolítica X Ruptura Heterolítica
O tipo de ruptura depende de fatores como:
-natureza dos reagentes (polar-apolar);
-meio utilizado (solvente polar-apolar);
-Temperatura;
- Luminosidade;
- Pressão.

24. Tipos de reagentes
X· Radical livre (produto da quebra homolítica).
X+ Agente eletrófilo (produto da quebra heterolítica).
X- Agente Nucleófilo (produto da quebra heterolítica).

25. Tipos de reagentes
X+ Agente eletrófilo
Os eletrófilos são “deficientes de elétrons”,
funcionam, portanto, como ácidos de Lewis.
São exemplos: H+ , Br+, CH3+, BF3, AlCl3, carbo-
cátions, etc.

26. Tipos de reagentes
X- Agente nucleófilo
Os nucleófilos são “fornecedores de elétrons”,
funcionam, portanto, como bases de Lewis.
São exemplos: OH-, CN-,Cl-, carbo-ânions, etc.

27. Tipos de reações orgânicas
Podem ser por meio de :
- Adição;
- Substituição;
- Eliminação;
- Oxidação-redução, etc.

28. Tipos de reações orgânicas
Adição
Exemplificando ...
Uma reação de adição muito comum no
laboratório é aquela que visa à identificação
de alcenos.

29. Tipos de reações orgânicas
Adição
Exemplificando ...
Consiste no borbulhamento de suposto alceno
(CH2 = CH2) em solução* de bromo (Br2).
* Br2 + CCl4

30. Tipos de reações orgânicas
Adição
Exemplificando ...
A cor avermelhada da solução de bromo
desaparece, indicando a presença de
insaturação.

31. Adição
Testando alceno com solução de bromo.

32. Tipos de reações orgânicas
Adição
Exemplificando ...
H H H H
I I I I
H–C=C–H + Br – Br H–C–C–H
I I
Br Br

33. Tipos de reações orgânicas
Adição
Exemplificando ...
Outro exemplo de reação de adição muito
importante, porém industrial, é a
hidrogenação de óleos, visando à fabricação
de margarinas.

34. Adição
Margarina: produto da adição de hidrogênio a um lipídeo.

35. Tipos de reações orgânicas
Adição
Exemplificando ...
As moléculas que compõem as margarinas
pertencem à função éster.
Especificamente são ésteres de ácidos
graxos de cadeia longa e glicerol.

36. Tipos de reações orgânicas
Adição
Exemplificando ...
As moléculas que compõem as margarinas
pertencem à função éster.
Especificamente são tri-ésteres de ácidos
graxos de cadeia longa e glicerol
(triglicerídeos).

37. Adição

38. Adição

39. Tipos de reações orgânicas
Adição
Exemplificando ...
Por comodidade, representamos apenas os
ácidos graxos, com destaque para as
estruturas cis e trans.

40. Adição

41. Tipos de reações orgânicas
Adição
Exemplificando ...
A presença de insaturação torna o óleo
líquido. Para solidificá-lo, realiza-se reação
de adição catalítica de hidrogênio
(hidrogenação).

42. Tipos de reações orgânicas
Adição Exemplificando ...
H H O Ni, pressão H H O
...– C = C ...– C – O- ...– C – C ... – C – O-
+ H H
H–H
Adição de hidrogênio Margarina (sólida)

43. Tipos de reações orgânicas
Adição
Mecanismos de reações de adição
Pode ser adição eletrófila e adição nucleófila.

44. Tipos de reações orgânicas
Adição
Adição eletrófila
É aquela em que o primeiro ataque ao átomo
de carbono envolve a adição de reagente
eletrófilo.

45. Tipos de reações orgânicas
Adição
Adição eletrófila
Br Br
H2C = CH2 + Br2 H2C – CH2
eteno bromo 1,2 di-bromo-etano

46. Tipos de reações orgânicas
Adição
Adição eletrófila
1.ª etapa: o bromo sofre heterólise
Br · · Br Br+ + Br –

47. Tipos de reações orgânicas
Adição
Adição eletrófila
2.ª etapa: ataque do reagente eletrófilo (Br+) ao
átomo de carbono.
Br
H2C = CH2 + Br+ H 2C – C + – H
H
carbocátion

48. Tipos de reações orgânicas
Adição
Adição eletrófila
Perceba que esta 2.ª etapa é a determinante
do tipo de reação, isto é, adição eletrófila.

49. Tipos de reações orgânicas
Adição
Adição eletrófila
3.ª etapa: ataque do reagente nucleófilo (Br-) ao
átomo de carbocátion.
Br Br Br
H2C – C+ – H + Br- H2C – CH2
H
carbocátion

50. Tipos de reações orgânicas
Adição
Adição eletrófila
Esta 3.ª etapa, embora seja nucleófila, não
determina o tipo de adição.

51. Tipos de reações orgânicas
Adição
Adição eletrófila
Lembremo-nos que para ser adição nucleófila
é necessário que haja ataque de reagente
nucleofílico na 2.ª etapa.

52. REAÇÕES ORGÂNICAS
Substituição
Ocorre pela substituição de um hidrogênio de uma molécula de um hidrocarboneto
por um átomo ou grupo de átomos
Principais reações de substituição:
• Halogenação
• Nitração
• Sulfonação
• Alquilação
• Alcilação

53. Substituição
ALCANOS:
Por serem apolares sofrem cisão homolítica e a reação
ocorre por meio de radicais livres.
Halogenação
EXEMPLO: Halogenação - Cloração do metano:
CH4 + 4Cℓ2 CCℓ4 + 4HCℓ

54. HALETOS ORGÂNICOS - Por serem compostos
polares, sofrem cisão heterolítica. Como a molécula
orgânica perde o elétron da ligação com o halogênio, é
atacada por um reagente nucleófilo.
EXEMPLO: Reação com água - Monocloroetano +
água.
H3C-Cl + HOH H3C-OH + HCl

55. FACILIDADE DE SUBSTITUIÇÃO EM ALCANOS:
H LIGADO A C TERCIÁRIO > H LIGADO A C
SECUNDÁRIO > H LIGADO A C PRIMÁRIO
EXEMPLO: Propano + bromo : produz uma
quantidade maior de 2-bromopropano do que de 1-
bromopropano.
2H3C-CH2-CH3 + 2Br2 H3C-CH-CH3 + HBr
Br
H3C-CH2 -CH2 + HBr
Br

56. SUBSTITUIÇÃO NO BENZENO - O benzeno, por
possuir ligações pi deslocalizadas é atacado por
eletrófilos.
HALOGENAÇÃO: Reação com cloro em presença
de ferro como catalisador:
H Cl
+ Cl – Cl + HCl

57. NITRAÇÃO - Reação com ácido nítrico em presença
de ácido sulfúrico como catalisador.

58. SULFONAÇÃO - Reação com ácido sulfúrico em
presença de SO3.
H + OHSO3H SO3H
+HOH

59. ACILAÇÃO DE FRIEDEL-CRAFTS - Reação com
CLORETO DE ACILA, em presença de AlCl3.

60. ACILAÇÃO DE FRIEDEL-CRAFTS - Reação
com cloreto de acila, no caso o cloreto de
etanoíla, em presença de AlCl3

61. A substituição em derivados do benzeno é orientada
pelo átomo ou grupo de átomos ( diferente de H )
que está ligado ao anel aromático.
RADICAIS ORTO E PARA-DIRIGENTES: AMINA,
HIDRÓXI, ALCÓXI (ÉTER), RADICAIS ALQUILA E
HALOGÊNIOS. SÃO RADICAIS DE PRIMEIRA
CLASSE OU ATIVANTES.

62. RADICAIS META-DIRIGENTES: NITRO,
SULFÔNICO, CARBOXILA, ALDOXILA,
CARBONILA, ÉSTER, ACILA E CIANO. SÃO
RADICAIS DE SEGUNDA CLASSE OU
DESATIVANTES.

63. REAÇÕES DE ELIMINAÇÃO:
ELIMINAÇÃO INTRAMOLECULAR DE HALETOS
ORGÂNICOS. PRODUZ ALCENOS É FEITA
COM KOH EM MEIO ALCOÓLICO. O
HIDROGÊNIO MAIS FACILMENTE ELIMINADO:
C TERC MAIOR C SEC MAIOR C PRIMÁRIO, O
QUE IRÁ DETERMINAR O COMPOSTO OBTIDO
EM MAIOR QUANTIDADE.

64. EXEMPLO : 2-CLOROPROPANO PRODUZ
PROPENO.
Cl
H3C-CH-CH3 + KOH KCl + HOH
+ H2C=CH2-CH3

65. ELIMINAÇÃO INTRAMOLECULAR DE ÁLCOOIS.
PRODUZ ALCENOS. ÁCIDO SULFÚRICO COMO
CATALISADOR E 170O C.
EXEMPLO: ETANOL PRODUZ ETENO
H OH
H2C – CH2 HOH + H2C=CH2

66. ELIMINAÇÃO INTERMOLECULAR DE ÁLCOOIS.
PRODUZ ÉTERES. PRESENÇA DE ÁCIDO
SULFÚRICO E 140O C .
H3C-CH2-OH + HO-CH2-CH3
HOH + H3C-CH2-O-CH2-CH3

67. 4.4.ELIMINAÇÃO INTERMOLECULAR DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS.
PRODUZ ANIDRIDOS. OCORRE NA PRESENÇA DE AGENTES
DESIDRATANTES COMO ÁCIDO SULFÚRICO, PENTÓXIDO DE
DIFÓSFORO OU ÁCIDO FOSFÓRICO.

68. PRINCIPAIS REAÇÕES ORGÂNICAS
ESPECÍFICAS.
COMBUSTÃO: EXEMPLO COMBUSTÃO DO
PROPANO:
COMBUSTÃO TOTAL
CH3-CH2-CH3 + 5O2 3CO2 +4H2O
COMBUSTÃO PARCIAL
CH3-CH2-CH3 + 7/2 O2 3CO +4 H2O
COM FORMAÇÃO DE FULIGEM
CH3-CH2-CH3 + 2 O2 3C +4 H2O

69. SALIFICAÇÃO. É A REAÇÃO ENTRE UM ÁCIDO
CARBOXÍLICO E UMA BASE DE ARRHENIUS.
EXEMPLO: ÁCIDO PALMÍTICO E HIDRÓXIDO DE
SÓDIO PRODUZ PALMITATO DE SÓDIO (SABÃO)
E ÁGUA.
C15H31COOH + NaOH C15H31COONa +H2O

70. ESTERIFICAÇÃO - REAÇÃO DE FISCHER .
ÁCIDO + ÁLCOOL PRODUZ ÉSTER + ÁGUA
(EQUILÍBRIO).
EXEMPLO:

71. OXIDAÇÃO E REDUÇÃO.
OZONÓLISE DE ALCENOS - SE AMBOS OS
CARBONOS DA DUPLA SÃO PRIMÁRIOS OU
SECUNDÁRIOS PRODUZ ALDEÍDOS.

72. SE AMBOS OS CARBONOS QUE FAZEM PARTE
DA DUPLA SÃO TERCIÁRIOS PRODUZ
CETONAS.

73. OXIDAÇÃO BRANDA - OCORRE COM
PERMANGANATO DE POTÁSSIO EM MEIO
BÁSICO. NA OXIDAÇÃO BRANDA, APENAS A
LIGAÇÃO PI É ROMPIDA SENDO SUBSTITUÍDA
POR LIGAÇÕES SIGMAS FEITAS COM GRUPOS -
OH.
ALCENO PRODUZ DIOL VICINAL.
KMnO4
H2C = CH2 +2[O] H2C – CH2
H2O/OH- OH OH

74. OXIDAÇÃO ENÉRGICA - OCORRE COM
PERMANGANATO DE POTÁSSIO EM MEIO ÁCIDO
HÁ RUPTURA DA CADEIA.
DUPLA EM CARBONO PRIMÁRIO. PRODUZ ÁCIDO
CARBÔNICO QUE SE DECOMPÕE EM ÁGUA E
GÁS CARBÔNICO.
H-C = C-H + 6 [O] 2H2CO3 2CO2 +
2H2O
Enérgica
Ácido

75. DUPLA EM CARBONO SECUNDÁRIO PRODUZ
ÁCIDO CARBOXÍLICO.
KMnO4/H+
H3C-HC=CH-CH3 +4[O] 2 H3C-COOH

76. DUPLA EM CARBONO TERCIÀRIO PRODUZ
CETONA.
KMnO4/H+
H3C - C = C - CH3 + 2[O] 2H3C - C = O
CH3CH3 CH3

77. OXIDAÇÃO DE ÁLCOOIS. O DICROMATO DE
POTÁSSIO EM MEIO ÁCIDO É MUITO USADO
NA OXIDAÇÃO BRANDA DE ÁLCOOIS.
METANOL - OXIDAÇÃO PARCIAL PRODUZ
METANAL E ÁCIDO METANÓICO. A TOTAL
PRODUZ GÁS CARBÔNICO E ÁGUA.
H3C-OH + 3[O] H2O + HC=O +[O]
H
H-COOH H2O + CO 2
OXIDAÇÃO DE ÁLCOOIS: K2Cr2O7/H+

78. ÁLCOOL PRIMÁRIO. PARCIAL PRODUZ
ALDEÍDO E TOTAL ÁCIDO CARBOXÍLICO.
K2Cr2O7/H+
H3C-CH2OH + [O] H2O + H3C-C=O
H
K2Cr2O7/H+
H3C-C=O + [O] H3C-COOH
H

79. ÁLCOOL SECUNDÁRIO. A OXIDAÇÃO TOTAL
PRODUZ CETONA.
OH K2Cr2O7/H+ O
H3C–CH–CH3 +[O] H3C–C–CH3 + H2O

80. O ÁLCOOL TERCIÁRIO NÃO OXIDA
OH
H3C–C–CH3 + [O] NÃO REAGE
CH3

81. ÁLCOOL
PRIMÁRIO
OXIDAÇÃO REDUÇÃO
ALDEÍDO
OXIDAÇÃO REDUÇÃO
ÁCIDO CARBOXÍLICO

82. ÁLCOOL
SECUNDÁRIO
OXIDAÇÃO REDUÇÃO
CETONA