> Prezados alunos

> Segue abreviado alguns conceitos que vcs irão usar para resolver os execícios.

- Ligaçaão covalente:

> É o compartilhamento de eletros entre dois átomos.

Exemplos: a molécula da água: H₂O     H x o  O  o  x  H

Observe que o hidrogênio e o oxigênio compartilham seus eletrons formando uma

ligação covalente.

Exerc. 1: Como vc representaria as ligações covalentes nas seguintes moléculas

Metano CH₄  , Etanol CH₃CH₄OH

Obs.: Não esqueça de consultar quantos eletrons tem o átomo na camada de valência!!!!!!

> Trabalho de pesquisa

Fazer resumo das principais funções:

Haletos de alquila, Álcoois, Éteres, Aminas, Aldeídos e Cetonas, Ácidos carboxilicos, Amidas e Ésteres.

   Compostos de Carbono   

QUÍMICA ORGÂNCIA I

 

FACULDADE DE QUÍMICA \ ICEN

PROF. DR. MARIVALDO JOSÉ COSTA CORRÊA

 

AULA 1: COMPOSTOS DE CARBONO

 

COMO ESTÃO LIGADOS OS COMPOSTOS DOS ÁTOMOS DE CARBONO

 

OS COMPOSTOS ORGÂNICOS SÃO FORMADOS PRINCIPALMENTE ENTRE AS LIGAÇÕES QUÍMICAS ENTRE OS ÁTOMOS DE CARBONO E PRINCIPALMENTE COM OS ÁTOMOS OXIGÊNIO, HIDROGÊNIO, NITROGÊNIO, ENXOFRE, HALETOS, ETC.

 

ESTAS LIGAÇÕES QUE UNEM OS ÁTOMOS DE CARBONO ENTRE SI, E A OUTROS ÁTOMOS É DENOMINADA DE LIGAÇÃO COVALENTE, CUJA DEFINIÇÃO É CONHECIDA COMO O COMPARTILHAMENTO DE ELÉTRONS ENTRE OS ÁTOMOS QUE ESTÃO FORMANDO ESTA LIGAÇÃO QUÍMICA.

 

AS LIGAÇÕES QUÍMICAS ONDE OCORREM ENTRE OS ÁTOMOS DE CARBONO, APRESENTAM-SE PRINCIPALMENTE NOS COMPOSTOS DENOMINADOS HIDROCARBONETOS, COMPOSTOS FORMADOS PRINCIPALMENTE POR CARBONO E HIDROGÊNIO, CONHECIDOS COMO ALCANOS (APRESENTAM LIGAÇÕES SIMPLES), ALCENOS (LIGAÇÕES DUPLAS) E ALCINOS (TRIPLAS LIGAÇÕES).

 

ALCANO

EX 1.: METANO CH₄         ESTRUTURA DE LEWIS

         H

         o

         x

H o x C x o H

         x

         o

         H

 

Eletron do hidrogênio o - x Eletron do Carbono

 

ALCENO

EX 2.: ETENO CH₂ CH₂

                                 H o x C    =     C x o H

                                          x            x

                                          o            o

                                          H            H

 

 

ALCINO

EX 3.: ETINO          HCCH

                    H o      x C   ≡     C x      o H

 

OBSERVAÇÕES:

1)- Observe que nos alcanos o átomo de carbono apresenta apenas ligações simples, estado de hibridização sp³ (METANO)

 

2)- Nos alcenos ligações duplas, hibridização sp²

 

3)- Nos alcinos ligações triplas, hibridização sp

 

LIGAÇÕES COVALENTES: APOLAR E POLAR

 

LIGAÇÃO COVALENTE APOLAR: ocorre quando os átomos apresentam eletronegatividade semelhantes.

 

EXS.: HIDROCARBONETOS

 

 

LIGAÇÃO COVALENTE POLAR: ocorre quando os átomos apresentam eletronegatividade diferentes.

 

EX.: ÁGUA H₂O; ÁCIDO CLORÍDRICO HCl; METANOL CH₃OH

 

 

 

EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO 1

 

1)- Como você explicaria as quatro ligações nos átomos de carbonos, formando os estados hibridizados sp³, sp² e sp?

 

 

2)- Quais compostos abaixo apresentam ligações covalentes:

 

a) CH₃CH₂OH b) NaOH c) CH₃CH₂Cl d) H₂SO₄

 

Justifique a sua resposta?

 

3)- Cite exemplos de ligações covalentes apolares e polares, sempre justificando a sua resposta? (Números de exemplos a seu critério)

 

 

4)- Porque o composto butano apresenta ligações apolares e o ácido clorídrico ligação covalente polar?

 

 

Obs.: Este exercício deverá ser entregue até o dia 30 de setembro (via e-mail)

e-mail: majocost@ufpa.br

ou marivaldo.correa19@gmail.com

 

 

 

AULA 2: INTRODUÇÃO ÀS REAÇÕES ORGÂNICAS: ÁCIDOS E BASES

 

Mecanismo de uma reação é o caminho pelo qual a reação se processa, ele descreve as várias etapas pelas quais ela passa. A ruptura das ligações, os ataques eletrofílicos e nucleofílicos ao reagente orgânico, a formação de novas ligações e de compostos intermediários, tudo isso é demonstrado em um mecanismo.

As reações orgânicas podem ser classificadas em três tipos básicos: de substituição, de adição e de eliminação.

 

As reações orgânicas são importantes para a produção dos inúmeros compostos orgânicos usados atualmente em alimentos, medicamentos, cosméticos, utensílios domésticos, brinquedos, automóveis, combustíveis e assim por diante.

Essas reações são muito variadas, mas geralmente podem ser classificadas em três tipos:

1. Reações de substituição: Troca-se um átomo ou grupo de átomos de um composto orgânico por outro átomo ou grupo de átomos.

Elas ocorrem especialmente com alcanos, hidrocarbonetos aromáticos (benzeno e seus derivados) e com haletos orgânicos.

Genericamente, temos:

As principais reações de substituição são halogenação (pelo menos um átomo de hidrogênio do composto orgânico é substituído por um halogênio), nitração (ocorre com o ácido nítrico, em que pelo menos um hidrogênio é substituído pelo grupo — NO2), sulfonação (ocorre com o ácido sulfúrico, em que pelo menos um hidrogênio é substituído pelo grupo — SO3H), alquilação (ocorre com os aromáticos e com os haletos orgânicos, em que pelo menos um de seus hidrogênios é substituído por um radical alquila), acilação (um hidrogênio do anel aromático é substituído por um grupo acila) e hidrólise alcalina (ocorre com os haletos orgânicos quando sofrem quebra na presença de uma solução aquosa de base forte e álcoois são formados como produtos).

Abaixo temos um exemplo de uma halogenação (cloração):

 

2. Reações de adição: Ocorrem com compostos insaturados, em que uma ligação pi (π) é rompida e outros átomos são adicionados à molécula em uma ligação\simples.

Genericamente, temos:

As principais reações de adição são: hidrogenação (adição do hidrogênio), halogenação (adição de halogênios), hidro-halogenação (reage com um halogenidreto (HX), isto é, um composto em que um halogênio está ligado ao hidrogênio, e os átomos desses dois elementos são adicionados à molécula) e hidratação (reage com a água, sendo que um hidrogênio e um grupo hidroxila são adicionados à molécula).

Abaixo temos o exemplo de uma hidrogenação:

Reação de adição do hidrogênio ao propeno.

3. Reações de eliminação: A partir de um composto orgânico, obtêm-se dois compostos (um orgânico e outro inorgânico).

Podem ser de dois tipos:

3.1. Eliminação intramolecular: uma molécula elimina alguns de seus átomos. Genericamente, temos:

Um exemplo é a desidratação intramolecular de álcoois, na presença de um catalisador, em temperaturas altas (pelo menos 170ºC), formando um alceno e liberando água:

Exemplo: Desidratação do etanol:

3.2. Eliminação intermolecular: Duas moléculas interagem, unem-se e eliminam simultaneamente um átomo ou grupo de átomos, sendo, de certa forma, o caminho inverso das reações de adição.

Genericamente, temos:

 

 

Os principais exemplos de eliminações intermoleculares são: desidratação intermolecular de álcoois, desidratação de ácidos carboxílicos, eliminação de haletos orgânicos, de hidrogênios e de halogênios.

Abaixo temos um exemplo de eliminação de hidrogênios de um alcano, com a formação de um alceno e gás hidrogênio:

 

AUTORA:

Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

REAÇÕES ÁCIDO-BASE

INTRODUÇÃO

 

Muitas das reações químicas que ocorrem em nós e ao nosso redor

envolvem substâncias dissolvidas em água e, por esta razão, são ditas que

ocorrem em solução aquosa. Dentre estas substâncias, estão os ácidos e

as bases que são importantes em inúmeros processos químicos, desde os

processos industriais até os processos biológicos. Só para se ter uma idéia,

o ácido clorídrico (HCl), que é um importante produto químico industrial,

é também o principal constituinte do suco gástrico do estômago. No in-

terior de cada célula viva, existe uma intensa produção de ácidos e bases

que suportam a vida e controlam a composição de nosso sangue e fluidos

celulares além de também afetarem o sabor, a qualidade e a digestão de nossa

comida. De fato, quase todos os produtos de consumo que nos rodeiam,

tais como tecidos sintéticos, tintas, metais e plásticos, envolvem o uso de

ácidos e bases em seu processo de fabricação.

Desde os tempos antigos, os cientistas identificam os ácidos e as ba-

ses por suas propriedades características. Os ácidos têm sabor azedo (por

exemplo, o ácido cítrico no suco de limão) e fazem com que determinados

corantes mudem de cor (por exemplo, o papel de tornassol fica vermelho

no contato com ácidos). A palavra ácido deriva do latim acidus, que significa

azedo ou adstringente. Por outro lado, as bases têm sabor amargo e dão

impressão de escorregadias (por exemplo, o sabão).

Na aula de hoje, portanto, veremos por que algumas substâncias são

ácidas e outras básicas, por que alguns ácidos e bases são mais fortes do

que outros e, por que os ácidos e as bases são tão importantes

 

 

REAÇÕES

 

Nós, em algum momento de nossas vidas, já ouvimos falar de ácidos

e bases embora possamos não nos lembrar dos conceitos envolvidos. Para

que possamos entender esta parte da química, é necessário conhecermos a

natureza das substâncias dissolvidas em água e se estas existem em água na

forma de íons, de moléculas ou de uma mistura das duas. Essa informação

é necessária para que se entenda a natureza das reações aquosas.

 

REAÇÕES ÁCIDO-BASE

 

Ácidos e Bases segundo os conceitos de ARRHENIUS:

Na década de 1880, o químico sueco Svante Arrhenius (1859-1927) ligou

o comportamento ácido à presença de íons H+ e o comportamento de base

à presença de íons OH- em solução aquosa. Arrhenius definiu então Ácidos

como substâncias que em solução aquosa produzem íons H+, e bases como

substâncias que em solução aquosa liberam íons OH-. Posteriormente, estes

conceitos passaram a ser expressos da seguinte maneira: Ácidos de Arrhenius

são substâncias que, quando dissolvidas em água, aumentam a concentração

de íons H+. Da mesma forma, bases de Arrhenius são substâncias que, quando

dissolvidas em água, aumentam a concentração de íons OH-.

Tomaremos os exemplos abaixo para melhor exemplificarmos:

 

Exemplo 1: A dissolução do gás cloreto de hidrogênio é altamente

solúvel em água devido à sua reação química com a água.

 

Exemplo 2: A dissolução do hidróxido de sódio em água.

Entretanto, estes conceitos, embora úteis, apresentam limitações porque

são restritos a soluções aquosas.

 

Escreva as reações dos exemplos 1 e 2

 

ÁCIDOS E BASES SEGUNDO OS CONCEITOS DE

BRØNSTD-LOWRY:

 

Em 1923, o químico dinamarquês Johannes Brønsted (1879-1947) e o

inglês Thomas Lowry (1874-1936) propuseram uma definição mais geral

de ácidos e bases, conhecida como Teoria de Brønsted-Lowry de ácidos e bases, a

qual teve como suporte a transferência de íons H+ de uma substância para

outra. Portanto, ácidos de Brønsted-Lowry são substâncias (moléculas ou íons)

que podem doar um próton (H+) para outra substância. Da mesma forma,

bases de Brønsted-Lowry são substâncias que podem receber um próton.

 

O conceito de Brønsted-Lowry torna-se mais abrangente, uma vez que

pode ser aplicado a qualquer reação que envolva transferência de prótons,

inclusive soluções aquosas. Todavia, devemos estar atentos para o fato de

que os químicos usam H+(aq) e H3O+(aq) de maneira intercambiável para

representar a mesma coisa, ou seja, o próton hidratado o qual é responsável

pelas propriedades características das soluções aquosas de ácidos. Entre-

tanto, também devemos ter em mente que o íon H3O+ é a representação

mais correta.

 

Como exemplos, podemos analisar as reações de transferência de

próton que se seguem:

 

Exemplo 3: Reações que se processam em meio aquoso. Na reação do

Exemplo 1, na qual o cloreto de hidrogênio ioniza-se em água, o que se

tem de fato é a interação de um próton (H+), com uma molécula de água

(H2O), para formar o íon hidrônio (H3O+). Portanto, observe que o que

ocorre é a transferência de um próton do HCl para a água como mostra a

reação abaixo

 

Pesquise a reação

 

(a) Um ácido de Brønsted é um doador de prótons; uma base de

Brønsted é um receptor de prótons. Neste contexto, um próton é um íon

H+. (b) Quando uma molécula de HCl dissolve-se em água, uma ligação de

hidrogênio forma-se entre o átomo de H do HCl e o átomo de O de uma

molécula de água vizinha, e o núcleo do átomo de hidrogênio é arrancado

da molécula de HCl

 

Exemplo 4: Reações que se processam em fase gasosa. O filme nebuloso

que se forma nas vidrarias de laboratório quando se faz a reação do áci-

do clorídrico (HCl) com a amônia (NH3), em fase gasosa, é o cloreto de

amônio sólido (NH4Cl).

Esta reação também pode ser conduzida em meio aquoso. Neste caso,

o que se tem é:

Já neste exemplo, o que temos é a transferência de um próton do HCl

para o NH3.

 

Importante: Observe que neste caso temos uma situação em que a amô-

nia tanto é uma base de Arrhenius, porque quando se adiciona a água há

um aumento da concentração de OH- (aq), como também é uma base de

Brønsted, porque recebe um próton da água.

Um dado interessante é que um ácido e uma base sempre atuam juntos,

ou seja, uma substância só se comportará como um ácido se, simultanea-

mente, outra se comportar como uma base.

Existem substâncias que, dependendo da situação, podem se comportar

como ácido ou como base. Estas substâncias são chamadas de anfóteras. Se

atentarmos para a reação da H2O com o HCl, veremos que neste caso a

água comporta-se como uma base, porque recebe um próton da molécula

de HCl. Já na reação da H2O com o NH3, a molécula de água comporta-se

como um ácido porque doa um próton para a molécula de amônia.

 

ÁCIDOS E BASES SEGUNDO OS

CONCEITOS DE LEWIS:

 

Um ácido de Lewis é definido como um receptor de um par de elétrons,

ou seja, moléculas ou íons capazes de coordenarem com um par de elé-

trons. Consequentemente, uma base de Lewis é definida como um doador

 

NH3(g)            +                         HCl(g)         –-------         NH4Cl(s)

 

 

de um par de elétrons, ou seja, moléculas ou íons que possuem tais pares

de elétrons disponíveis para a coordenação

 

 

Curiosidade! Trifluoreto de boro (BF3) também é um exemplo de um

ácido de Lewis.

 

Como vimos anteriormente, um próton, H+, é um receptor de um par

de elétrons. Portanto, este íon pode ser considerado um ácido de Lewis.

Desta forma, podemos dizer que um ácido de Brønsted é fornecedor de um

ácido de Lewis particular, um próton. Também podemos dizer que uma base

de Brønsted é um tipo especial de base de Lewis, uma substância que pode

utilizar um par de elétrons isolados para ligar-se a um próton.

 

PARES ÁCIDO-BASE CONJUGADOS

 

Em qualquer equilíbrio ácido-base, tanto a reação direta (para a direita)

quanto a inversa (para a esquerda) envolvem transferências de próton. Por

exemplo, considere a reação abaixo:

Na reação direta, HX doa um próton para H2O. Portanto, HX é um

ácido e H2O é uma base de Brønsted-Lowry. Na reação inversa, o íon H3O+

doa um próton para o íon X-, e atua como um ácido, enquanto que, o íon

X- atua como uma base.

Bom, agora que já entendemos a diferença de uma reação no seu sentido

direto e inverso, estamos aptos para entender um par conjugado. Um ácido

e uma base como HX e X-, que diferem apenas na presença ou ausência

de um próton, são chamados de par ácido-base conjugado.

 

Forças relativas dos ácidos e das bases

 

O que de fato precisamos saber?

Precisamos saber algumas definições úteis:

· Ácidos e bases fortes são eletrófilos fortes.

· Eletrólitos são substâncias ionizadas em solução.

· Eletrólitos fortes são aqueles que se dissociam completamente em so-

lução, ou seja, existem em solução totalmente ou quase total como íons.

Essencialmente, são todos os compostos iônicos (como NaCl) e alguns

compostos moleculares (como HCl).

· Eletrólitos fracos são os solutos que existem em solução, na maioria das

vezes, na forma de moléculas com apenas uma pequena quantidade na for-

ma de íons. Por exemplo, em uma solução de ácido acético (CH3COOH),

a maioria do soluto está presente como moléculas de CH3COOH, ou

seja, apenas uma pequena quantidade está presente na forma de H+ (aq) e

CH3COO-(aq

 

 

 

REFERÊNCIA

 

Brown, T. L. et al. Química, a ciência central. São Paulo: Pearson Prentice

Hall, 9 ed. 2005.

Kotz, J. C.; Treichel Jr, P. M. Química Geral 1 e reações Químicas. São

Paulo: Pioneira Thomson Learning, Trad. 5 ed. 2005

 

Vc pode estudar em livros de Química Orgância (Graduação)

OBS.: No texto vcs tem perguntas a responder, dos exemplos 1, 2 e 3. Respondam e enviem por email até o dia 05/10/2020, junto com o questionário de fixação.

 

QUESTIONÁRIO DE FIXAÇÃO

1)- Na reação abaixo, identifique o ácido e base de lewis:

CH₃COOH       +        NaOH         →        CH₃COO^-Na⁺       +     H₂O

Justifique a sua resposta.

2)- O que vc entende por mecanismo de reação?

         Conceitue:

a)    Uma espécie nucleofílica? Cite dois exemplos.

b)    Uma espécie eletrofílica? Cite dois exemplos.

3)- Como ocorre as reações de substituição e de adição? Cite um exemplo de cada reação.

 

OBS.: NÃO ESQUEÇA, RESPOSTAS ATÉ O DIA 05/10/2020.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ALCANOS

Alcanos são compostos não-cíclicos formados somente por ligações químicas C-C{\displaystyle {\ce {C-C}}} e C-H.{\displaystyle {\ce {C-H}}}

Os alcanos pertencem à classe dos compostos químicos conhecida com de hidrocarbonetos, que inclui também os cicloalcanos, alcenos, alcinos, dienos, polienos, benzeno e derivados do benzeno, formados apenas por carbono e hidrogênio.

A cadeia formada apenas por ligações simples é chamada de saturada, enquanto a presença de ligações duplas caracteriza as cadeias insaturadas. Os alcanos apresentam a fórmula geral C_nH_2n-2{\displaystyle \mathrm {C} _{\mathrm {n} }\mathrm {H} _{\mathrm {2n+2} }}, onde {\displaystyle n}n é o número de carbonos. A designação parafinas para os alcanos é pouco utilizada atualmente.

A nomenclatura dos alcanos não ramificados, conforme as determinações da IUPAC, é construída a partir de um prefixo indicativo do número de átomos de carbono, acrescido do infixo -AN-, que indica a saturação da cadeia, mais o sufixo -O (que caracteriza os hidrocarbonetos). 

 

Este alcano possui 6 átomos de carbono, logo, o seu nome oficial é hexano.

Visão da molécula do hexano em 3D.

 

A nomenclatura de alcanos de cadeia ramificada é construída com a adição dos nomes dos grupos substituintes antes da cadeia principal. Veja a seguir o exemplo do 2,2,4-trimetilpentano, um dos componentes da gasolina.

 

A cadeia principal contém 5 átomos de carbono, com a adição de 3 grupos metil nos carbonos 2, 2 e 4. Logo, o nome completo para este alcano é: 2,2,4-trimetilpentano.

Modelo espacial da molécula do 2,2,4-trimetilpentano.

 

ISOMERIA

A cadeia carbônica dos alcanos com mais de três carbonos pode apresentar ramificações, resultando em compostos de mesma fórmula molecular porém com estrutura diferente, chamados de isômeros de cadeia. Por exemplo, um alcano com fórmula {\displaystyle {\ce {C4H10}}} pode ser o butano ou o metilpropano, também chamado de isobutano. O número de isômeros aumenta rapidamente com o número de carbonos.^[4]

·         C1: somente metano

·         C2: somente etano

·         C3: somente propano

·         Isômeros C4: 2: butano e isobutano

·         Isômeros C5: 3: pentano, isopentano e neopentano

·         Isômeros C6: 5: hexano, 2-metilpentano, 3-metilpentano, 2,2-dimetilbutano e 2,3-dimetilbutano

·         Isômeros C7: 9: heptano, metil-hexano (2 isômeros), dimetilpentano (4 isômeros), 3-etilpentano 2,2,3-trimetilbutano

·         C12: 355 isômeros

·         C32: 27.711.253.769 isômeros

·         C60: 22.158.734.535.770.411.074.184 isômeros, muitos dos quais não são estáveis.

A lista acima não considera os enantiômeros.  

 

PROPRIEDADES QUÍMICAS

Os alcanos são apenas fracamente reativos com a maioria dos compostos químicos. Estima-se que os valores da constante de dissociação ácida (pK_a) de todos os alcanos variam seja próximo a 50, o que posiciona os alcanos como os ácidos mais fracos entre as moléculas orgânicas.

As reações químicas via radicais livres (moléculas com elétrons não emparelhados) ocorrem por abstração de um átomo de hidrogênio e podem resultar na ramificação das cadeias ou substituição de hidrogênio por outro elemento, porém a reação requer a iniciação por radicais livres envolvendo intermediários de radicais livres, em particular com oxigênio e halogênios. A reação com oxigênio (leva à combustão sem fumaça, produzindo dióxido de carbono e água. Reações de halogenação de radicais livres ocorrem com halogênios, levando à produção de haloalcanos.

Reações com oxigênio (reação de combustão)

Todos os alcanos reagem com o oxigênio em uma reação de combustão, embora se tornem cada vez mais difíceis de inflamar à medida que o número de átomos de carbono aumenta. A equação geral para combustão completa é:

 

(PESQUISAR A REAÇÃO DE COMBUSTÃO DOS ALCANOS)

 

Reações com halogênio

Os alcanos reagem com halogênios via radicais livres. Os átomos de hidrogênio do alcano são progressivamente substituídos por átomos de halogênio, conforme a disponibilidade dos reagentes. A reação é altamente exotérmica e pode levar a uma explosão.

Essas reações são uma importante rota industrial para hidrocarbonetos halogenados. Existem três etapas:

·         Iniciação os radicais halogênio formam-se por homólise; geralmente, é necessária energia na forma de calor ou luz;

·         A reação em cadeia ou a propagação ocorre então - o radical halogênio abstrai um hidrogênio do alcano para dar um radical alquil, que reage na sequência com uma molécula de halogênio e formando um novo radical halogênio..

·         Terminação da cadeia onde os radicais se recombinam.

 

bromação do propano

Experimentos mostraram que a halogenação produz uma mistura de todos os possíveis isômeros, indicando que todos os átomos de hidrogênio são suscetíveis à reação. A mistura produzida, no entanto, não é uma mistura estatística: átomos de hidrogênio secundários e terciários são preferencialmente substituídos devido à maior estabilidade dos radicais livres secundários e terciários. Um exemplo pode ser visto na monobromação de propano.

 

 

Perigos

O metano é inflamável, explosivo e pode causar asfixia por ser um gás incolor e inodoro[ e por ser menos denso que o ar, "sobe" em ambientes fechados. O propano e o butano são os elementos combustíveis do GLP, e são inflamáveis e explosivos.Pode causar sonolência ou inconsciência se inalado. O butano tem os mesmos riscos que o propano.

 

O metano é classificado como um gás causador de efeito estufa, com efeito maior do que o dióxido de carbono. Embora a quantidade de metano na atmosfera seja baixa, ela representa uma ameaça ao meio ambiente.

 

 

ANÁLISE CONFORMACIONAL DO ETANO

 

 

    

AULA EXPLICATIVA SOBRE A HIBRIDIZAÇÃO DO ÁTOMO DE CARBONO

(CONSTAVA DO EXERCÍCIO) Prezados discentes de Química Orgânica I Este é um assunto de fundamental importância para que você entenda a química orgânica. Por que? Poderíamos dizer que o átomo de carbono é fundamental, devido a sua presença em praticamente todos os compostos orgânicos. Portanto, sem conhecer o átomo de carbono ficará difícil entender a química orgânica???

Vamos começar observando a distribuição eletrônica de Lewis para o átomo carbono no estado fundamental.

Sabemos que o número atômico do carbono é Z = 6: 1S² 2S² 2P² Sabemos que orbital atômico “s” tem a geometria de uma esfera (esférico); e pode ser preenchido até por dois elétrons de spins contrários (+1/2 e -1/2).

 

1S²

2S² 2P² 

Vamos representar o orbital “s” por um quadrado para fins didáticos. 1S² 2S ² Lembre-se: O orbital “s” é esférico:

O

 

O orbital “p” apresenta a forma geométrica em forma de halteres, e é subdividido em três orbitais: orbital PX; PY e PZ, cada orbital podendo ser preenchido no máximo por dois elétrons de spins contrários. PY PZ PX

Representação: PX PY PZ

  1S²2S²2P²

                1S² 

↑↓

                2S²

↑↓

PX PY PZ

               2P²

                 PX              PY               PZ

↑

↑

 

O que sabemos sobre ligação química: Os átomos se unem através dos seus elétrons de valência da última camada para realizarem ligações químicas e formar as moléculas.

O que observamos para o átomo de carbono NO ESTADO FUNDAMENTAL:

Apresenta apenas dois elétrons desemparelhados para formar ligações químicas.

Como explicar que na natureza o carbono apresenta quatro ligações? Ocorre no átomo de carbono o fenômeno chamado hibridação ou hibridização, que é quando o carbono que está no estado fundamental ganha energia (fica excitado) e passa para o estado excitado, quando isso ocorre, um elétron do orbital 2S é promovido ao orbital 2P, que se encontra vazio.

↑↓ 2S²

↑ ESTE ELÉTRON É PROMOVIDO

↑ ↑ ↑ 2P

Quando o elétron do orbital 2S é promovido ao orbital 2P, ocorre a combinação do orbital 2S, com o orbital 2P, RESULTANDO EM QUATRO ORBITAIS TIPO SP³ ,

AMBOS COM A MESMA ENERGIA. ↑ ↑ ↑ ↑ S P³

Agora você entendeu porque sp³?

Porque houve a combinação do orbital “S” com três orbitais “P”, e agora sim, observa-se que o átomo de carbono pode formar quatro ligações tipo sp3 , conhecidas como ligações sigma (σ); ligações simples, com ângulo de ligação 109,25o , apresentando forma geométrica de um tetraedro.

 

EXEMPLO: VEJAMOS A ESTRUTURA DO METANO CH₄

 

TIPOS DE ORBITAIS QUE FORMAM A LIGAÇÃO QUÍMICA CARBONO- HIDROGÊNIO: H(S) C -(SP³)

ORBITAL "S" DO HIDROGÊNIO - ORBITAL SP³ do carbono: 

ligação química : s - sp³

 

QUESTIONÁRIO 4

 ENTREGA ATÉ O DIA 14/10/2020

1) PESQUISE:

a)- Como ocorrem as hibridizações SP² e SP?

b)- Desenhe as estruturas dos compostos eteno e etino, mostrando os tipos de orbitais que estão formando as ligações químicas?

2) OBSERVE A ESTRUTURA DO PROPENO: CH₂ = CH - CH₃ 

                                                              C1      C2     C3  

a) Com relação às ligações químicas: - que tipos de orbitais formam a ligação química entre os seguintes átomos: C1 - H; C2 - C3; C1 - C2

- Quantas ligações sigmas (σ) apresenta este composto? E quantas ligações pi (π)

      

Inicia em 05/10/2020 às 1h 2 e finaliza em 12/10/2020 às 23h 59

AULA 4: INTERMEDÁRIOS DE REAÇÕES ORGÂNICAS

PROF. DR. MARIVALDO JOSÉ COSTA CORRÊA                                 07\10\2020

 

ESTEREOQUÍMICA: MOLÉCULAS QUIRAIS

ISOMERISMO: Estereoisômeros

Estereoisômeros - isômeros que têm a mesma conectividade, mas que diferem no arranjo de seus átomos no espaço.

Ou Estereoisômeros, cujos átomos são ligados na mesma sequência (a mesma constituição), mas diferem no arranjo de seus átomos no espaço.

Os estereoisômeros podem ser subdivididos em duas categorias gerais: enantiômeros e diasteroisômeros.

 

Os estereoisômeros podem ser subdivididos em duas categorias gerais: enantiômeros e diasteroisômeros.

Os enantiômeros são estereoisômeros cujas moléculas são imagens especulares não superponíveis.

Os diasteroisômeros são estereoisômeros cujas moléculas não são imagens especulares uma da outra.

 

Exemplos:

 

Quando falamos em moléculas com imagens especulares não superponíveis (enantiômeros), falamos em termos de quiralidade.

 

 Um objeto quiral é aquele que possui a propriedade de "lateralidade", ou seja, é um objeto que não pode ser colocado sobre a sua imagem especular de forma que todas as partes coincidam.

 

Em outras palavras, um objeto quiral não é superponível à sua imagem especular. O exemplo mais comum é cada uma das nossas mãos, que guardam a relação de imagem especular entre si (esquerda e direita), mas não podem ser sobrepostas. A mão é, portanto, um objeto quiral.

 

 

Existem muitos outros exemplos de objetos que são quirais: um pé de tênis, uma orelha, um parafuso de madeira, um carro, etc.

 

O corpo humano é estruturalmente quiral, com o coração localizado à esquerda do centro e o fígado à direita.

 

Muitas plantas mostram quiralidade na maneira de se enroscar ao redor de estruturas de suporte, como a madressilva, que se enrosca para a esquerda, enquanto uma trepadeira se enrosca para a direita.

 

O DNA é uma molécula quiral, uma vez que a forma de hélice dupla do DNA gira para o lado direito.

 

A quiralidade tem uma importância muito grande no dia-a-dia. Muitos medicamentos são quirais. Normalmente, apenas uma forma de imagem especular de uma droga fornece o efeito desejado.

 

A outra forma de imagem especular é geralmente inativa, menos ativa, ou mesmo nociva à saúde, provocando efeitos colaterais sérios ou toxicidade.

 

Mesmo os sentidos do paladar e do olfato também dependem, muitas vezes, da quiralidade.

 

Uma forma especular de uma molécula quiral pode ter um determinado sabor ou odor, enquanto a sua imagem especular cheira e tem um sabor completamente diferente.

 

Um exemplo é o caso da molécula do limoneno e de sua imagem especular, que têm fragrâncias muito distintas: uma molécula (o enantiômero S) ocorre no fruto dos pinheiros e tem odor semelhante ao da terebintina, enquanto o outro isômero (R) é responsável pelo cheiro característico das laranjas.

Como já foi dito, os diatereoisômeros são todos os outros estereoisômeros que não guardam entre si a relação de imagem especular.

Os isômeros cis e trans de alcenos ou cicloalcanos enquadram-se nesta classe: 

 

Então, voltando ao que dizíamos no início do texto, a gordura trans é um tipo específico de gordura, formado por um processo de hidrogenação natural (em animais) ou industrial, e pertence à classe dos ácidos graxos insaturados (que apresenta um tipo de isomeria).

 

A designação "trans" vem de "transversos" e o nome é referente à ordem da cadeia de átomos do ácido graxo.

 

Assim, em um óleo encontrado na natureza, por exemplo, os átomos estão distribuídos em posição cis. No entanto, quando é submetido ao tratamento industrial de hidrogenação, a estrutura química do óleo é modificada, transformando-o em gordura, fazendo com que os ácidos graxos fiquem com os átomos em disposição "diagonal" - ou em alinhamento transversal (trans).

 

O consumo excessivo de gordura trans causa alterações no metabolismo lipídico. Aumenta o colesterol total e o LDL (colesterol ruim), além de diminuir o HDL (colesterol bom). Com o aumento do colesterol, pode acontecer a obstrução dos vasos sanguíneos, causando doenças cardiovasculares.

 

Então, como vimos, há uma subdivisão de isômeros: Isômeros - compostos diferentes com a mesma fórmula molecular.

 

a. Isômeros constitucionais - isômeros cujos átomos têm uma conectividade diferente.

 

b. Estereoisômeros - isômeros que têm a mesma conectividade, mas que diferem no arranjo de seus átomos no espaço.

 

- Enantiômeros - estereoisômeros que são imagens especulares não-superponíveis um do outro.

 

- Diasteroisômeros - estereoisômeros que não são imagens especulares um do outro.

ENANTIÔMEROS:

 

Os enantiômeros são o resultado da presença de um carbono tetraédrico ligado a quatro substituintes diferentes. Por exemplo, o ácido lático (ácido 2-hidroxi-propanoico) existe como um par de enantiômeros porque possui quatro grupos diferentes ao átomo de carbono central (-H; -OH; -CH₃; CO₂H).

 

Molécula de ácido lático em 3D. O ácido láctico ou lático ( do latim lac, lactis, leite), é um composto orgânico de função mista ácido carboxílico - álcool que apresenta fórmula molecular C3H6O3 e estrutural CH3 - CH ( OH ) - COOH. Participa de vários processos bioquímicos, e o lactato é a forma ionizada deste ácido. Foi descoberto pelo químico sueco Carl Wilhelm Scheele, no leite coalhado. Pela nomenclatura IUPAC é conhecido como ácido 2-hidroxipropanóico ou ácido α-hidroxipropanóico.

O MOTIVO DA QUIRALIDADE NAS MOLÉCULAS

 

Moléculas quirais (quiral, palavra de origem grega, cheir, que significa “mão”).  Toda molécula quiral apresenta carbono assimétrico, isto é, o átomo de carbono está ligado a quatro grupos ou átomos diferentes. Essas moléculas não apresentam plano de simetria.

 

Exemplos:

Ácido propanóico (Aquiral): apresenta plano de simetria, não apresenta carbono assimétrico

a Ácido lático (Quiral): não apresenta plano de simetria, contém um carbono assimétrico.

QUÍMICA ORGÂNICA I

PROF. DR. MARIVALDO JOSÉ COSTA CORRÊA

QUESTIONÁRIO

07\10\2020

ISOMERIA

1)- A causa mais comum da quiralidade em uma molécula, ainda que não seja a única, é a presença de um átomo de carbono assimétrico (C*). Defina carbono assimétrico e cite dois exemplos de moléculas quirais?

 

2)- A molécula 5-Bromodecano é uma molécula quiral? Justifique a sua resposta.

 

3)- E a molécula do metil-ciclohexano é aquiral? Justifique a sua resposta.

 

4)- Identifique os centros de quiralidade nas seguintes moléculas:

 

a)      Cocüna (obtida do extrato tóxico cicuta venenosa)

b)      Mentol (agente do sabor)

 

5)- Um álcool é um composto que contém o grupo funcional -OH. Qual o estereoisômero do butanol que apresenta quiralidade? Explique a sua resposta.

 

6)- Na questão anterior, esta molécula pode ser definida com enantiômero ou diastereosômero? Justifique a sua resposta.

 

 

 

 

Obs.: Entrega até o dia 14\10.

 

 

    

QUÍMICA ORGÂNICA I

PROF. DR. MARIVALDO JOSÉ COSTA CORRÊA

Email: majocost@ufpa.br

Aula 5: Continuação de isomeria

            Na aula anterior, aprendemos alguns conceitos fundamentais:

 

Isomeria: A isomeria é um fenômeno muito comum na Química Orgânica e na Bioquímica, onde compostos de mesma fórmula molecular possuem fórmulas estruturais diferentes.

 

A isomeria é um fenômeno que ocorre quando duas ou mais substâncias diferentes possuem a mesma fórmula molecular, mas diferentes propriedades e fórmulas estruturais.

 

Essas substâncias são isômeras entre si. A palavra “isômero” foi criada pelo cientista Jöns Jacob Berzelius (1779–1848) e vem do grego isos, que significa “igual” ou “mesmo” e meros, que é “parte”; significando, portanto, “partes iguais”.

 

Por exemplo, o etanol e o metoximetano são compostos totalmente diferentes. O etanol é do grupo dos álcoois, é líquido em temperatura ambiente, é incolor, ferve a 78,5ºC e apresenta uma certa reatividade. Já o metoximetano é do grupo dos éteres, é um gás em temperatura ambiente, ele se liquefaz somente a -23,6ºC e quase não apresenta reatividade química. Apesar de tão diferentes, esses dois compostos possuem a mesma fórmula molecular – C₂H₆O_.

Conforme se pode ver abaixo, o que os distingue é o fato de que a disposição dos átomos dos elementos em cada composto é diferente. Veja que o oxigênio aparece entre os carbonos no caso do metoximetano, enquanto que no etanol ele aparece fora da cadeia carbônica:

 

H₃C — O — CH₃                           H₃C —CH₂ — OH
Metoximetano                               Etanol

 

 

O que são Enantiômeros na Isomeria?

Os enantiômeros são isômeros espaciais opticamente ativos, que são assimétricos, eles também são a imagem especular um do outro e não são sobreponíveis.

Na estereoisomeria, ou isomeria espacial, existe a isomeria óptica, que ocorre quando compostos são opticamente ativos, isto é, desviam o plano de luz polarizada.

 

Os isômeros que apresentam atividade óptica são chamados de enantiômeros, eles possuem três características principais:

 

• Sua molécula é assimétrica. Isso significa que se a dividirmos ao meio, as partes resultantes não serão iguais;

• Os enantiômeros são a imagem especular um do outro;

 

• Eles não são sobreponíveis, ou seja, se colocarmos uma molécula acima da outra, elas não ficarão iguais, a disposição de seus átomos ligantes será diferente.

Esses enantiômeros, cujas moléculas são assimétricas e não sobreponíveis, são chamados de moléculas quirais, pois a palavra “quiral” vem do grego cheiral que significa “mão”, pois as mãos são assimétricas e não sobreponíveis.

 

 

Observe que os átomos H e Br não se sobrepõem.

Além disso, se colocarmos a mão esquerda na frente do espelho, sua imagem será exatamente igual à mão direita e vice-versa. Ou seja, as mãos são iguais aos enantiômeros, no sentido de ser a imagem especular uma da outra.

 

 

 

 

Diastereoisômeros 

Os enantiômeros diferem-se dos diastereoisômeros devido ao fato de que esses últimos não são a imagem do espelho um do outro. Tanto os enantiômeros, quanto os diastereoisômeros, são estereoisômeros ou isômeros espaciais.

Porém, os enantiômeros são considerados os mais importantes, principalmente no que se refere aos fenômenos bioquímicos. A atividade que cada enantiômero exerce no organismo é distinta de um para o outro.

Por exemplo, o hormônio adrenalina possui dois enantiômeros, o dextrogiro e o levogiro. O dextrogiro é muitas vezes menos ativo como hormônio do que o levogiro. A atuação da adrenalina levogira é importante porque ela atua como um potente vaso constritor e hipertensor, que apresenta um efeito pronunciado sobre o metabolismo, provoca o aumento da frequência cardíaca e da tensão arterial.

 

 

Nomenclatura dos Enantiómeros, Características, Propriedades

Carbono assimétrico

Qual forma geométrica deve um conjunto de átomos ser considerado como quiral? A resposta é tetraédrica; isto é, para um composto orgânico, o átomo de carbono deve ter um arranjo tetraédrico em torno dele. No entanto, embora isso se aplique à maioria dos compostos, nem sempre é esse o caso.

Para que esse hipotético composto CW₄ seja quiral, todos os substituintes devem ser diferentes. Se não fosse assim, o reflexo do tetraedro poderia se sobrepor após algumas rotações.

Assim, o composto C (ABCD) é quiral. Quando isso ocorre, o átomo de carbono ligado a quatro diferentes substituintes é chamado de carbono assimétrico (ou carbono estereogênico). Quando esse carbono "olha" para o espelho, seu reflexo e isso formam o par enantiomérico.

Na imagem superior são ilustrados três pares enantioméricos do composto C (ABCD). Considerando apenas o primeiro par, sua reflexão não é sobreponível, pois ao virar apenas as letras A e D coincidem, mas não C e B.

Nomenclatura

 

No entanto, como diferenciar esses enantiômeros uns dos outros? É aqui que surge a configuração absoluta de R-S.

 

Os pesquisadores que implementaram foram Cahn, Sir Christopher Ingold e Vladimir Prelog. Por esta razão, é conhecido como o sistema de notação (R-S) de Cahn-Ingold-Prelog.

Regras de seqüências ou prioridades

 

Como aplicar essa configuração absoluta? Primeiro, o termo "configuração absoluta" refere-se ao arranjo espacial exato dos substituintes no carbono assimétrico. Assim, cada arranjo espacial tem sua própria configuração R ou S.

A imagem superior ilustra duas configurações absolutas para um par de enantiômeros. Para designar um dos dois como R ou S, as regras das seqüências ou prioridades devem ser seguidas:

1- O substituinte com o maior número atômico é aquele com a maior prioridade.

2- A molécula é orientada de modo que o átomo ou grupo de menor prioridade fique atrás do plano.

3- Desenhe as setas dos links e desenhe um círculo na direção descendente de prioridade. Se esta direção é a mesma no sentido horário, a configuração é R; Se for no sentido anti-horário, a configuração é S.

No caso da imagem, a esfera vermelha marcada com o número 1 corresponde ao substituinte com maior prioridade, e assim por diante.

A esfera branca, a do número 4, quase sempre corresponde ao átomo de hidrogênio. Em outras palavras: o hidrogênio é o substituinte de menor prioridade e conta o último.

 

Exemplo de configuração absoluta

 

No compósito da imagem superior (aminoácido l-serina), o carbono assimétrico tem os seguintes substituintes: CH₂OH, H, COOH e NH₂.

Aplicando as regras acima para este composto, o substituinte com a maior prioridade é NH₂, seguido pelo COOH e, finalmente, o CH₂OH O quarto substituinte é entendido como sendo o H.

O grupo COOH tem prioridade sobre CH₂OH, porque o carbono forma três ligações com átomos de oxigênio (O, O, O), enquanto o outro forma apenas um com OH (H, H, O).

Características dos enantiômeros

Os enantiômeros não possuem elementos de simetria. Esses elementos podem ser o plano ou o centro de simetria.

Quando estes estão presentes na estrutura molecular, é muito provável que o composto seja aquiral e, portanto, não pode formar enantiômeros.

Propriedades

 

Um par de enantiômeros exibe as mesmas propriedades físicas, como ponto de ebulição, ponto de fusão ou pressão de vapor.

No entanto, uma propriedade que os diferencia é a capacidade de girar a luz polarizada, ou o que é a mesma coisa: cada enantiômero apresenta suas próprias atividades ópticas.

Os enantiômeros que rodam a luz polarizada para a direção de ajuste de ganho no sentido horário (+), enquanto que aqueles que girar para a esquerda para adquirir o (-) de configuração.

 

Essas rotações são independentes do arranjo espacial dos substituintes no carbono assimétrico. Por conseguinte, um composto de configuração R ou S pode ser (+) e (-).

Além disso, se as concentrações de ambos os enantiómeros (+) e (-) são iguais, a luz polarizada não se desvia da sua trajectória e a mistura opticamente inactiva. Quando isso acontece, a mistura é chamada de mistura racêmica.

Por sua vez, os arranjos espaciais governam a reatividade destes compostos contra substratos estereoespecíficos. Um exemplo disto é o caso estereoespecificidade das enzimas, o que só pode actuar em certa enantiómero, mas não na sua imagem no espelho.

 

Exemplos

 

De muitos enantiômeros possíveis, temos como exemplos os três compostos a seguir:

Talidomida

Qual das duas moléculas tem a configuração S? O da esquerda. A ordem de prioridade é a seguinte: primeiro o átomo de nitrogênio, segundo o grupo carbonila (C = O) e terceiro o grupo metileno (-CH₂-).

Ao percorrer os grupos, use o sentido horário (R); no entanto, como o hidrogénio que aponta para fora do plano, a configuração visto a partir do ângulo de volta, na verdade, corresponde a S, enquanto que, no caso da molécula direita, hidrogénio (a prioridade mais baixa) aponta para trás uma vez do avião.

 

Salbutamol e limoneno

 

Qual das duas moléculas é o enantiômero R: o acima ou o abaixo? Em ambas as moléculas, o carbono assimétrico está ligado ao grupo OH.

Estabelecendo a ordem de prioridades para a molécula abaixo que dá o seguinte: primeiro o OH, segundo o anel aromático e terceiro o grupo CH₂-NH-C (CH₃)₃.

Indo através dos grupos, um círculo é desenhado no sentido horário; portanto, é o enantiômero R. Assim, a molécula abaixo é o enantiômero R, e o superior é o S.

No caso do composto (R) - (+) - limoneno e (S) - (-) - limoneno, as diferenças são as suas fontes e odores. O enantiômero R é caracterizado por ter um odor de laranja, enquanto o enantiômero S tem um cheiro de limão.

Na prática o que vai diferenciar os enantiômeros, é o desvio da luz polarizada, somente com a ajuda de um polarímetro, é que podemos afirmar se o enantiômero é levogiro ou dextrogiro.

História da Isomeria Óptica

A isomeria óptica começou a ser desvendada em 1808 com a descoberta da polarização da luz, mas só foi explicada em 1846 por Pasteur, com estudos sobre o ácido tartárico.

A luz polarizada foi observada pela primeira vez em 1808 por Malus e Huygens, ao observar um feixe de luz atravessar o espato da Islândia, um cristal transparente de uma variedade de carbonato de cálcio.

 

Em 1812, Jean-Baptiste Biot observou que o feixe de luz polarizada era rotacionado, em alguns cristais, para a direita e, em outros, para a esquerda. Uma importante observação que ele fez foi a de que não eram apenas substâncias sólidas, ou líquidos puros que rotacionavam o feixe de luz polarizada, mas até mesmo soluções aquosas de determinadas substâncias orgânicas tinham essa propriedade. Isso indicava que o fenômeno observado era decorrente da estrutura da molécula em si.

 

Biot inventou um aparelho para observar o fenômeno do desvio do plano da luz polarizada, que ficou conhecido como polarímetro. Em 1842, ele foi aperfeiçoado por Ventzke, que adaptou um prisma de Nicol ao aparelho, e, anos mais tarde, Mitscherlich introduziu o uso de luz monocromática nas observações.

                                           

 

 

Mas, foi somente em 1846 que esse fenômeno foi explicado, por meio dos estudos de Louis Pasteur, que foi aluno de Biot. Durante o processo de fermentação do suco de uva, para a produção do vinho, formam-se dois ácidos: o ácido tartárico e o ácido racêmico.

 

Selo impresso pela Central Africano República mostra Louis Pasteur (1822-1895), Químico e Microbiologista, por volta de 1985*

 

Esses dois ácidos possuíam a mesma fórmula molecular e as mesmas propriedades, porém, apresentavam um comportamento diferente quando submetidos ao feixe de luz polarizada. Já se sabia que o ácido tartárico era opticamente ativo, rotacionando o plano de luz polarizada para a direita. Já os sais do ácido racêmico eram inativos sob a luz polarizada.

Pasteur descobriu que enquanto o ácido tartárico era composto apenas de um tipo de molécula, o ácido racêmico possuía dois tipos.  Estudando cuidadosamente os sais que formavam ambos os ácidos, Pasteur descobriu que os cristais do ácido tartárico eram assimétricos e os do ácido racêmico também. Porém, alguns cristais desse último tinham uma face diferente para a direita e outros para a esquerda.

Ele separou cuidadosamente esses cristais e dissolveu-os separadamente em água. Depois de analisar essas soluções, ele descobriu que ambas eram opticamente ativas. Portanto, o ácido racêmico não era puro, na verdade, ele era composto por metade de um tipo de ácido tartárico dextrogiro (que desvia o plano de polarização para a direita) e a outra metade do tipo de ácido tartárico levogiro (que desvia o plano de polarização para a esquerda). Visto que esse dois tipos provocavam um desvio de mesmo valor, mas com sentido contrário, um acabava anulando o outro e a substância se tornava inativa opticamente.

Assim, quando uma molécula possui carbonos assimétricos, como é o caso do ácido tartárico, ela dá origem a dois isômeros ópticos, de mesma fórmula molecular, mas com atividades ópticas diferentes.

 

Referências

1. T.W. Graham Solomons, Craigh B. Fryhle. Química Orgânica (Décima edição, p 188-301) Wiley Plus.
2. Francis A. Carey. Quimica Organica. Em Estereoquímica. (Sexta edição., P. 288-301). Mc Graw Hill.
3. Zeevveez (1 de agosto de 2010). Reflexão de espelho de garfo. [Figura]: Retirado em 17 de abril de 2018, de: flickr.com
4. G. Moss Moss. terminologia básica de estereoquímica (IUPAC Recomendações 1996) Química Pura e Aplicada, Volume 68, Issue 12, Páginas 2193-2222, ISSN (Online) 1365-3075, ISSN (Print) 0.033-4.545, DOI: doi.org
5. Molécula do Arquivo da Semana. (1 de setembro de 2014). Talidomida Retirado em 17 de abril de 2018, de: acs.org
6. Jordi picart. (29 de julho de 2011). Atribuição das configurações R e S em um centro quiral. [Figura] Retirado em 17 de abril de 2018, de: commons.wikimedia.org

 Internet: site Brasil escola

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

 

Prezados segue a 1a avaliação (conforme marcada para hoje: 26/10)

A entrega será somente no dia 04 de novembro (sem falta) 

Durante este período não haverá conteúdo novo, apenas focalizem em resolver a prova, ok.

Boa sorte a todos (Se a visualização não estiver legal, procure ver no email de vcs a prova em pdf, ok)

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ

FACULDADE DE QUÍMICA – ICEN

PROF. DR. MARIVALDO JOSÉ COSTA CORRÊA

DISCIPLINA: QUÍMICA ORGÂNCIA I

1^a AVALIAÇÃO

DATA: 26/10/2020.

ENTREGA: 04/11/2020.

 

1)- Entre os remédios de venda liberada mais comuns que você poderia encontrar em uma gôndola de farmácia, estão os analgésicos, como ibuprofeno (Advil, Motrin), naproxeno (Aleve) e acetaminofeno (Tylenol)

IBUPROFENO 

                                    NAPROXENO                

ACETAMINOFENO

 

a)- Quantos átomos de carbono hibridizados sp³ tem cada molécula? Justifique a sua resposta.

 

b)- Quantos átomos de carbono hibridizados sp² tem cada molécula? Justifique a sua resposta.

 

c)- Existem átomos de carbono hibridizados sp nas moléculas acima? Justifique a sua resposta.

 

 

2)- O aminoácido fenilalanina tem pKa = 1,83 e o triptofano tem pKa = 2,83. Qual é o ácido mais forte? Justifique a sua resposta.

 

Fenilalanina

              

   3)- Identifique os grupos funcionais em cada uma das seguintes    moléculas:

 

a)     – Capsaicina, a substância picante nas pimentas chili

 

 

b)- Metionina, um aminoácido

 

 

 

 

 

3)- Proponha estruturas para moléculas simples que contenham os seguintes grupos funcionais:

 

a)     Álcool        b) Amina       c) Anel aromático       d) Cetona e amina

 

e)Ácido carboxílico 

f)Duas ligaçõesduplas

 

 

4)- Quantos isômeros apresenta o Pentano? Cite as estruturas dos respectivos isômeros.

 

 

5)- Quantas estruturas de aminas poderemos escrever com a fórmula molecular C₃H₉N?

 

 

 

 

 

6)- Abaixo temos as estruturas de quatro estereoisômeros: A, B, C e D.

      Perguntar-se:

a)- Como são conceituados os estereoisômeros A, B, C e D.

b)- Qual a relação de A com B? Porque A é denominado L-VALINA e B de  D-VALINA?

c)- Quando os estereoisômeros C + D estão em mistura, como é denominada esta mistura. Esta mistura dos C+D apresenta atividade ótica? Justifique sua resposta.

d)- Identifique o carbono assimétrico (ou carbono quiral, C*), no estereoisômero B, e o grupo de átomos ou átomos que estão ligados a este carbono. 

e)- Identifique o carbono assimétrico (ou carbono quiral, C*), no estereoisômero C, e o grupo de átomos ou átomos que estão ligados a este carbono. 

 

         

 

       A                B                    C   D                                                      

Prezados discentes, bom dia (04/11/2020)

Segue a aula sobre reação de substituição nucleofílica de 1a ordem e questionário.

Universidade Federal do Pará

Faculdade de Química/ ICEN

Prof. Dr. Marivaldo J. C. Corrêa

Química Orgânica I

04/11/2020

 

Reações de Substituição Nucleofílica Unimolecular ou S_N1

 

“As reações de substituição nucleofílica unimolecular ou S_N1 são reações em que ocorre a substituição de um grupo de saída por um nucleófilo, cuja lei cinética depende apenas da concentração do substrato orgânico, uma reação de primeira ordem. O mecanismo da reação envolve a formação de um intermediário carbocátion, ou seja, um átomo de carbono com carga positiva”.

 

 

 A velocidade da reação depende apenas da concentração do haleto de alquila, considerado um processo de primeira ordem. A concentração do nucleófilo não aparece na equação de velocidade, que pode ser definida como a taxa de consumo do reagente ou formação do produto:

 

 

 

De um modo geral:

 

Voltando para a reação, é importante entender que o grupo abandonador tem duas funções importantes:

1)- Retirar a densidade eletrônica por efeito indutivo, deixando o átomo de carbono adjacente eletrofílico.

2)- Estabilizar qualquer carga negativa que se desenvolve como resultado da saída do grupo do substrato.

A velocidade da reação depende apenas da concentração do haleto de alquila, considerado um processo de primeira ordem. A concentração do nucleófilo não aparece na equação de velocidade, que pode ser definida como a taxa de consumo do reagente ou formação do produto:

 

 

 

Reação do brometo de alquila e água:{\displaystyle v=\operatorname {-} {d}\![(CH_{3})_{3}CBr]/\operatorname {d} \!t={d}\![(CH_{3})_{3}COH]/\operatorname {d} \!t}

 

experimentalmente, a velocidade depende apenas da concentração do substrato orgânico, enquanto que a concentração do nucleófilo não aparece na lei cinética da reação:{\displaystyle v=\operatorname {k} .[(CH_{3})_{3}CBr]}

este resultado demonstra que o nucleófilo não está presente na etapa limitante da velocidade, e para explicar esta observação, a etapa limitante é a quebra da ligação C-Br, resultando em um carbocátion intermediário.

 

etapa de dissociação da ligação C-Br

A segunda etapa é a combinação do carbocátion com o nucleófilo, neste caso, a água.

reação do carbocátion com nucleófilo

 

O produto gerado é o ácido conjugado do terc-butanol. Ao transferir o próton para o meio, forma o terc-butanol (2-metil-2-propanol), que é o produto estável da reação

equilíbrio ácido base do terc-butanol

 

A primeira etapa da reação envolve uma energia maior do que a segunda, logo esta é a etapa determinante da velocidade, ou seja, a etapa lenta.

 

O gráfico de energia da reação representa a variação de energia durante as três etapas. A primeira envolve a quebra de uma ligação covalente, com a formação de íons na solução. Embora a ligação C-Br seja da ordem de 60 kcal/mol, a energia de ativação é menor, pela estabilização das espécies carregadas pelo solvente, o que compensa parcialmente a variação energética.

 

A segunda etapa envolve a formação de uma ligação covalente e um menor rearranjo espacial dos átomos, por isso a energia de ativação desta etapa é menor, enquanto a terceira etapa é a transferência de H⁺ do terc-butanol para a água, ou seja, uma simples reação ácido-base, com um menor rearranjo estrutural, e por isso, uma pequena energia de ativação.

O mecanismo SN1 passa por um carbocátion, uma espécie intermediária pouco estável, e fatores que estabilizam o carbocátion diminuem a energia de ativação da reação.

1)- Substrato Orgânico

2)- Estabilidade de carbocátions

A natureza do substrato orgânico é o fator mais importante para o direcionamento das reações para o mecanismo SN1. Grupos que doam elétrons para o carbono positivo contribuem para a dispersão da carga positiva e contribui para a solvatação da molécula. Um destes fatores é o grau de substituição do carbono que acomoda a carga positiva: substratos terciários reagem mais rápido por SN1 do que substratos secundários e estes mais rápido do que substratos primários, enquanto derivados de metila não reagem por SN1.

A presença de átomos de oxigênio e nitrogênio vizinhos ao grupo de saída estabilizam a carga positiva, transferindo densidade eletrônica por estruturas de ressonância, enquanto radicais aromáticos também estabilizam carbocátions benzílicos.

 

3)- Solvente

 

A natureza do solvente é o um dos principais fatores que dirige a reação para o mecanismo SN1. Enquanto solventes de baixa constante dielétrica, como hexano, benzeno e éter etílico não separam os íons formados na dissociação, a água, ácido acético e metanol apresentam constante dielétrica maior que 25 e separam o carbocátion do grupo de saída, o que dirige a reação para a etapa seguinte, em que o carbocátion reage com o nucleófilo.

 

4)- Rearranjos de carbocátion

rearranjo de carbocátion: observe que antes tínhamos um carbocátion secundário, e houve um rearranjo de um radical alquila ou um hidrogênio, obtendo-se um carbocátion terciário bem mais estável.

 

Nas reações S_N1, é formado um carbocátion intermediário e este pode sofrer rearranjo para se tornar-se mais estável. A estabilidade relativa dos carbocátions estão relacionadas com o número de grupos alquila ligados ao átomo de carbono trivalente carregado positivamente. Os carbocátions terciários são os mais estáveis e o carbocátions metila é o menos estável.

 

5)- Grupo de saída

Reatividade dos haletos de alquila

 

A etapa lenta uma reação do tipo S_N1 é a dissociação do haleto de alquila para a formação de um carbocátion, portanto a velocidade dessas reações é afetada pela energia de dissociação do grupo de saída e do carbono, bem com a estabilidade do carbocátion formado. Um dos parâmetros para avaliar a estabilidade relativa dos grupos de saída é a acidez do ácido conjugado. Quanto mais forte é o ácido, mais estável é a base conjugada. Sendo assim, o iodeto de alquila é o mais reativo, consequentemente o fluoreto de alquila é o menos reativo.

 

6)- Nucleófilo

 

O nucleófilo reage com o carbocátion que é formado na etapa de dissociação do haleto de alquila, etapa determinante da velocidade da reação, logo a concentração e a natureza do nucleófilo não têm efeito na velocidade de uma reação.

As reações S_N1  em sua maioria, utiliza como nucleófilo o próprio solvente, essas reações são chamadas de solvólise.

Estereoquímica das reações S_N1

Reações ocorrem pela formação de um intermediário carbocátion, diferenciando das reações observadas para S_N2. Os carbocátions tem uma estrutura trigonal plana, dessa forma pode reagir de qualquer uma das faces. Para moléculas aquirais, é formado apenas um produto, como por exemplo o cátion terc-butila, pois independente da face que sofre o ataque é formado único estereoisômero. Quando a molécula é opticamente ativa, ocorre uma mistura de enantiômeros na proporção 50:50 - mistura racêmica.

 

Os efeitos do substrato, do grupo de saída, do nucleófilo e do solvente nas reações S_N1, são, resumidamente:

·         Substrato: Os melhores substratos produzem os carbocátions mais estáveis. Como resultado, as reações S_N1 funcionam melhor para os haletos terciários, alílicos e benzílicos.

·         Grupos de saída: Os melhores grupos de saída(ânions mais estáveis) aumentam a velocidade da reação, pois diminuem o nível de energia do estado de transição que leva à formação do carbocátion.

·         Nucleófilo: O Nucleófilo não deve ser muito básico para evitar a competição com a reação de eliminação de HX(Haleto de alquila). Afora isso, não afeta a velocidade da reação.

·         Solvente: Os solventes polares estabilizam o intermediário carbocátion pela solvatação e assim aumentam a velocidade da reação.

Observações para a resolução de exercícios, via S_N1:

A)- Verifique a estrutura do substrato, se o grupo de saída está ligado a um carbono terciário;

B)- Certifique-se de que não haverá possibilidade de rearranjo do carbocátion;

C)- O produto sempre será via S_N1, UMA MISTURA RACÊMICA.

Obs.; Segue junto com a aula o Questionário, não deixem de responder, ok.

1.     ↑ ^{Ir para:a b} Solomons, T. W. Graham. (2012). Química orgánica : volume 1 10a. ed ed. Rio de Janeiro: Grupo Gen - LTC. ISBN 9788521620334. OCLC 857059210

2.     ↑ ^{Ir para:a b c} McMurry, John. (2005-). Química orgânica. São Paulo (SP): Cengage Learning. ISBN 9788522110155. OCLC 817262996 Verifique data em: |data= (ajuda)

3.     ↑ ^{Ir para:a b} Bruice, Paula Yurkanis, 1941- (2006). Química orgânica 4. ed ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil. ISBN 9788576050049. OCLC 00000000000

 

    

Prezados discentes

Segue o questionário para ser entregue até o dia 11/04

Prof. Marivaldo

QUESTIONÁRIO

QUÍMICA ORGÂNICA I

REAÇÕES VIA S_N1

04/11/2020

1)- Que produtos você esperaria da reação do (S)-3-cloro-3-metiloctano com o ácido acético? Mostre a estereoquímica do reagente e do produto, via S_N1?

 

2)- Que produtos você esperaria da reação do (R)-6-cloro-2,6-dimetiloctano com água, utilizando como solvente etanol, via S_N1?

 

3)- O 3-bromo-1-buteno e o 1-bromo-2-buteno sofrem reação S_N1 quase com a mesma velocidade, embora um seja um haleto secundário e o outro, um haleto primário? Explique.

 

4)- Classifique as seguintes substâncias na ordem esperada de reatividade s_N1:

 

 

CH₃ CH₂ B_r                H₂C = CH – CH -CHBrCH₃              H₂C = CHBr

 

 

5)- Qual o produto formado entre a reação do 2-metil-2-propanol com HBr, via S_N1? Ocorre a formação no produto de uma mistura racêmica. Caso não ocorra essa formação no produto, explique por que não ocorre.

 

 

 

 

 

Entrega: dia 11/04/2020.

 

Prezados discentes,

Segue a aula sobre S_N2

Uma boa semana a todos

 

A reação SN2 é um tipo de mecanismo de reação comum na química orgânica e significa substituição nucleofílica bimolecular. ^[1]

Na reação, a ligação com o grupo de saída é quebrada e se forma uma nova ligação química com um nucleófilo através de seu par de elétrons em uma única etapa. Neste processo não existem intermediários. O nome bimolecular indica que a velocidade da reação depende da concentração do substrato orgânico e do nucleófilo e que ambas espécies estão presentes no estado de transição. ^[2][3][4]

Neste mecanismo, uma ligação é quebrada e uma ligação é formada de forma síncrona, em uma única etapa. SN2 é um tipo de mecanismo de reação de substituição nucleofílica. Outros mecanismos são a substituição nucleofílica unimolecular ( SN1 )^[5] e a substituição nucleofílica aromática.

 

 

A reação ocorre com mais frequência em um centro de carbono sp³ alifático com um grupo eletronegativo e estável a ele ligado (geralmente designado X). Os casos mais típicos de SN2 ocorrem quando X é um halogênio. A quebra da ligação C-Xe a formação da nova ligação (geralmente denominada C-Y ou C-Nu) ocorrem simultaneamente através de um estado de transição no qual um carbono sob ataque nucleofílico é trigonal e considera-se que tenha uma hibridização sp². O nucleófilo ataca o carbono a 180° em relação ao grupo de saída, pois isso fornece a melhor sobreposição entre o par solitário do nucleófilo e o orbital C-X σ * antiligante. O grupo de saída é então empurrado para o lado oposto e o produto é formado com inversão da geometria tetraédrica no átomo central.

Se o substrato sob ataque nucleofílico é quiral, isso geralmente leva à inversão da configuração (estereoquímica), chamada inversão de Walden.

Em um exemplo da reação SN2, o ataque de Br⁻ (o nucleófilo) a um cloreto de etila (o eletrófilo) resulta em brometo de etila, com o cloreto ejetado como grupo de saída.

 

R – X   +   Nü                 R  - Nü   +   X^-

Onde: X = Cloro; Nü = Brometo (Br^-)

O ataque SN2 ocorre quando a aproximação do nucleófilo pelo lado oposto ao grupo de saída não é estereoquimicamente impedida por substituintes no substrato. Portanto, esse mecanismo geralmente ocorre em centros de carbono primário e secundário desimpedidos. Se houver aglomeração estérica no substrato próximo ao grupo de saída, como em um centro de carbono terciário, a substituição segue por um mecanismo SN1 em vez de um mecanismo SN2 (um SN1 também seria mais provável nesse caso porque um intermediário de carbocátion suficientemente estável pode ser formado).

Representação de bolas e varetas da reação S_N2 de CH₃SH com CH₃I

 

 

Substrato

O substrato desempenha o papel mais importante para o avanço da reação, porque o nucleófilo se aproxima pela parte de trás do substrato, rompendo a ligação do grupo que sai do carbono e formando a ligação do carbono-nucleófilo e quanto mais acessível, maior a velocidade da reação pelo mecanismo SN2. No geral, isso significa que os substratos metílico e primárioreagem mais rapidamente, seguidos pelos substratos secundários. Substratos terciários não reagem pelo mecanismo SN2, devido ao impedimento estéreo. Estruturas que podem formar cátions altamente estáveis por simples perda do grupo de saída, por exemplo, como um carbocátion estabilizado por ressonância, têm maior probabilidade de reagir por uma via SN1 em competição com SN2.

 

Nucleófilo

A força do nucleófilo é importante nos reações que seguem o mecanismo SN2.^[1] A força nucleófila também é afetada pela carga e pela eletronegatividade: a nucleofilicidade aumenta com o aumento da carga negativa e a diminuição da eletronegatividade. Por exemplo, OH^- é um nucleófilo melhor que a água e I^- é um nucleófilo melhor que Br⁻ (em solventes próticos polares).

Por fim, fatores estéreos também são importante. O ânion metóxido, por exemplo, é uma base forte e nucleófilo, porque é um nucleófilo metílico e, portanto, é muito desimpedido. o terc-butóxido, por outro lado, é uma base forte, mas um nucleófilo pobre, devido aos seus três grupos metil que dificultam sua abordagem ao carbono.

 

Solvente

 

A interação do nucleófilo com o solvente diminui a velocidade da reação pela disposição de camadas de moléculas de solvente entre o nucleófilo e o substrato, o que dificulta a aproximação de ambos.^[6] Os solventes apróticos polares, como o tetrahidrofurano, são melhores solventes para essa reação do que os solventes próticos polares, porque os solventes próticos polares se ligam ao hidrófilo ao nucleófilo, impedindo-o de atacar o carbono com o grupo de saída. Um solvente aprótico polar com baixa constante dielétrica ou uma extremidade dipolar impedida favorecerá a maneira SN2 da reação de substituição nucleofílica. Exemplos: dimetilsulfóxido, dimetilformamida, acetona etc

.

Grupo que sai

A estabilidade do grupo de saída e a energia de ligação ao átomo de carbono afetam a taxa de reação. Quanto mais estável o grupo de saída, mais favorecida será a sua saída e o padrão de comparação é a acidez do ácido. Quanto mais forte for o ácido, mais estável é a base conjugada. Por exemplo, o HCl tem pK_a = -5 e o Cl^- é um melhor grupo de saída do que o F^-, e o pK_a do HF é 4. Exemplos de bons grupos de saída são, portanto, os halogenetos (exceto o fluoreto, devido à sua forte ligação ao átomo de carbono), e os ésteres sulfônicos como o tosilato, enquanto HO^- e H₂N^- não são.

 

A taxa de uma reação SN2 é de segunda ordem, pois a etapa de determinação da taxa depende da concentração de nucleófilos, [Nu⁻], bem como da concentração de substrato, [RX].

 

v = k [RX] [Nu−]

 

Essa é o critério para diferenciar entre os mecanismos SN1 e SN2. Na reação SN1, o nucleófilo não participa da etapa limitante da velocidade da reação, enquanto no SN2 o nucleófilo força o grupo de saída na etapa limitante. Existem dois fatores que complicam a determinação do mecanismo de reações de substituição nucleofílica em carbonos secundários:

 

1) Muitas reações estudadas são reações de solvólise em que uma molécula de solvente - geralmente um álcool, é o nucleófilo. Embora ainda seja uma reação de segunda ordem mecanicamente, a reação é cineticamente de primeira ordem, pois a concentração do nucleófilo - a molécula do solvente é efetivamente constante durante a reação. Esse tipo de reação é freqüentemente chamado de reação pseudo-primeira ordem.

2) Nas reações em que o grupo de saída também é um bom nucleófilo, por exemplo, o grupo de saída pode executar uma reação de SN2 em uma molécula de substrato. Se o substrato é quiral, isso inverte a configuração do substrato antes da solvólise, levando a um produto racemizado - o produto que seria esperado de um mecanismo SN1. No caso de um grupo de saída de brometo em solvente alcoólico Cowdrey et al.^[7] mostraram que o brometo pode ter uma velocidade de SN2 100-250 vezes maior que a velocidade para o etanol. Assim, depois de um pequeno avanço na solvólise de um substrato enantiospecífico, torna-se racêmico.

 

Os exemplos em livros didáticos de substratos secundários utilizados pelo mecanismo SN1 envolvem invariavelmente o uso de brometo (ou outro bom nucleófilo), pois o grupo de partida confundiu o entendimento das reações de substituição de alquil nucleofílico em carbonos secundários por 80 anos [3]. Trabalho com o sistema 2-adamantil (SN2 não é possível) por Schleyer e colaboradores,^[8] o uso de azida (um excelente grupo de nucleófilos, mas muito pobre) por Weiner e Sneen, [8] [9] o desenvolvimento de grupos de saída de sulfonato (grupos de saída boa não nucleofílicos) e a demonstração de problemas experimentais significativos na reivindicação inicial de um mecanismo SN1 na solvólise de 2-bromooctano opticamente ativo por Hughes et al.^[9] demonstraram conclusivamente que substratos secundários passam exclusivamente (exceto em casos incomuns, mas previsíveis) pelo mecanismo SN2.

 

(a)  Reações de Substituição Nucleofílica de Segunda Ordem (SN2): estas reações ocorrem por um mecanismo direto, onde o ataque do nucleófi lo (Nu) acontece simultaneamente à saída do grupo abandonador (G), ou seja, a ligação Nu-carbono vai se formando, enquanto a ligação carbono-G vai se rompendo. É o mecanismo mais operante para substratos primários, como na preparação do brometo de n-butila 1 a partir do 1-butanol 2.

 Mecanismo Geral:

 

Nü + R - X                 R - Nu + :X

 

Revisão:

Reações de Substituição Nucleofílica de Primeira Ordem (SN1): estas reações ocorrem por um mecanismo o qual se desenvolve em duas etapas e envolve a participação de um carbocátion como intermediário reativo (3). Na primeira etapa (lenta), ocorre a ruptura da ligação carbono-G, gerando o carbocátion 3; na segunda etapa (rápida), a ligação Nu-carbono é formada fornecendo o produto de substituição. Este é o mecanismo mais adequado para substratos que formam carbocátions estáveis, como na preparação do cloreto de t-butila 4 a partir do t-butanol 5.

 

Mecanismo Geral:

Nü + R – X                [R - Nu]+ + :X:                        R - Nü

 

 

 

 

1.     ↑ ^{Ir para:a b} Fundamentos de Química Orgânica- Ciências da Vida e Saúde, Lazzarotto, Márcio, Editora Paco

2.     ↑ Ana Júlia de Aquino Silveira; Substituição Nucleofílica Bimolecular; Universidade Federal do Pará - www.ufpa.br

3.     ↑ Mecanismos de reações Arquivado em 28 de março de 2007, no Wayback Machine. - www.unirio.br

4.     ↑ Ricardo Elias de Miranda Candeiro; Unidade Compacta para Produção de Radiotraçador Gasoso CH₃⁸²Br e Desenvolvimento de Metodologia para Inspeção em Instalações Industriais^{[ligação inativa]}; Tese de doutorado defendida em 2008; COPPE/UFRJ - www.con.ufrj.br

5.     ↑ MCMURRY_John._Química_Orgânica 4.ed. Rio de Janeiro LTC 1997

6.     ↑ Hamlin, Trevor A.; van Beek, Bas; Wolters, Lando P.; Bickelhaupt, F. Matthias (2018). "Nucleophilic Substitution in Solution: Activation Strain Analysis of Weak and Strong Solvent Effects". Chemistry – A European Journal. 24 (22): 5927–5938. doi:10.1002/chem.201706075. ISSN 1521-3765. PMC 5947303. PMID 29457865

7.     ↑ Relation of Steric orientation to Mechanism in Substitution Involving Halogen Atoms and Simple or Substituted Hydroxyl Groups, W. A. Cowdrey, E. D. Hughes, C. K. Ingold, S. Masterman, A. D. Scott, J. Chem. Soc.; 1937; 1252–1271. 10.1039/JR9370001252

8.     ↑ The 2-Adamantyl System, a Standard for Limiting Solvolysis in a Secondary Substrate J. L. Fry, C. J. Lancelot, L. K. M. Lam, J. M Harris, R. C. Bingham, D. J. Raber, R. E. Hill, P. v. R. Schleyer, J. Am. Chem. Soc.,; 1970; 92, pp 1240-42 (Article); doi: 10.1021/ja00478a031

9.     ↑ Homogeneous Hydrolysis and Alcoholysis of β-n-Octyl halides, E. D. Hughes, C. K. Ingold, S. Masterman, J. Chem. Soc.; 1937; pp 1196–1201; (Article) doi: 10.1039/JR9370001196

10.  ↑ Elimination Reactions Are Favored By Heat — Master Organic Chemistry". www.masterorganicchemistry.com. Retrieved 13 April 2018.

·         BRESLOW, R.; Organic Reaction Mechanisms, an Introduction; New York: W. A. Benjamin, 1969 - cap. 3.

·         ENGBERSEN, J.F.J. en de GROOT, A.E.; Inleiding in de Bio-organische Chemie; Wageningen: Pudoc 1986 - cap. 6.

·         HARRIS, J.M. and WANSER, C. C.; Fundamentals of Organic Reaction Mechanisms; New York: Wiley&Sons, 1976 - cap. 4.

 

    

PREZADOS DISCENTES,

Segue a aula de reações E1 e E2

Qualquer dúvida, perguntem, ok.

Prof. Marivaldo

A formatação não ficou bem esclarecida, solicito que olhem no email de voces qua a aula está em pdf e bem explicada, ok.

Reações de eliminação

Reações de eliminação são o processo em que ocorre a quebra de uma molécula, desvinculando uma das partes do composto. Para que a reação aconteça, é necessária a presença de um catalisador específico para cada tipo de reação e molécula.

 

Nas reações de eliminação ocorre a diminuição de átomos na molécula, pois estes são eliminados para formar produtos com ligações duplas. Assim como na reação de substituição a eliminação pode ser unimolecular, E1 (a velocidade da reação depende da concentração de apenas uma substância) e bimolecular, E2 (a velocidade da reação de eliminação depende das concentrações das duas substâncias).

As condições para que esse tipo de reação ocorra, deve ser na presença de ácidos ou bases fortes a temperaturas elevadas. Alcenos e alcinos podem ser formados a partir de reações de eliminação, por meio da desidratação de alcoóis e desidrohalogenação dos haletos de alquila. Ácidos carboxílicos também sofrem reação de eliminação.

Por exemplo, quando um haleto de alquila sofre reação de eliminação, o halogênio X, é removido do carbono da extremidade e um hidrogênio é eliminado de um carbono adjacente, assim uma ligação dupla se estabelece, formando um alceno.
O mecanismo E2 é o mais eficaz para a síntese de alcenos a partir de haletos de alquila. A reação E1 não é muito viável, pois concorre com a reação SN1. Haletos de alquila terciários e alguns haletos secundários podem reagir por este mecanismo, mas não os primários.

Mecanismo E2

O mecanismo E2 é um mecanismo que envolve o haleto de alquila e um nucleófilo. O resultado da reação depende da concentração de ambos, uma vez

que é bimolecular.

No exemplo abaixo a reação se dá com uma base forte, em que o nucleófilo (-OH) ataca o hidrogênio (próton) mais susceptível, assim uma dupla ligação se estabelece e o cloro se retira, temos então como produto um alceno.
O carbono ligado ao carbono que possui o halogênio é chamado de beta (β) e o próton que está ligado neste carbono tem um pequeno caráter eletrofílico, por indução do grupo halogenado, isto ocorre também nos ácidos carboxílicos. Dessa forma, esse próton favorece o ataque por parte do nucleófilo e é eliminado.

 

     ꟾ      ꟾ     

ꟷ C ꟷ C_(β) ꟷ              E2                      ꟷ    C    =     C    ꟷ

     ꟾ      ꟾ                                                        ꟾ             ꟾ               ALCENO

    Cl    H                                                      

Observe que a reação via E2 não há formação de intermediário (carbocátion), o ataque pelo nucleófilo que retira o próton beta (β), determina a saída também do halogênio Cl), formando como produto o alceno.

 

Mecanismo E1

 

O mecanismo E1 ocorre preferencialmente quando um haleto de alquila é dissolvido num solvente prótico para que este atue como um nucleófilo levemente ácido. Solvente prótico é aquele que possui hidrogênios ligados a átomos fortemente eletronegativos (normalmente oxigênio), como por exemplo, água, alcoóis e aminas. Como estas condições são as mesmas para SN1, os reagentes acabam se transformado em produtos oriundos de E1 e SN1.

Existem dois estágios para o mecanismo de E1, conforme o exemplo abaixo. Neste exemplo, o 2-iodo-2-metilbutano reage com o metanol (reagente prótico) para formar o alceno, 2-metil-but-2-eno. O primeiro estágio é o mesmo descrito para SN1, onde ocorre a clivagem da ligação C-I para formar um carbocátion

Que o rodeiam.

 

        CH₃                                                                    CH₃

                                                            

CH₃  CH CH ₂      CH₃OH           CH₃ CH    CH₂                CH3 - CH  =  C (CH3)2

                                                            +       

         I    H                                                  H (β-PRÓTON)                                                                                          
 

(1)                                         (2)

 

Na segunda etapa, o metanol ataca o β-próton que é o mais susceptível, induzindo a quebra da ligação com o β-carbono, dessa forma uma ligação dupla é formada. O primeiro passo desse mecanismo é o determinante, uma vez que este passo depende apenas da concentração do haleto de alquila.

 

Observe que sempre reação via E1, haverá a formação de um intermediário (carbocátion, cuidado que poderá haver rearranjo para um carbocátion mais estável) e o produto principal segue a regra de Zaitsev, que explica que na reação de eliminação de HX a partir de um haleto de alquila, o produto predominante é o alceno mais substituído.

 

Eliminação contra substituição.

Os produtos formados na eliminação e na substituição dependem das condições, bem como da natureza do nucleófilo e do haleto de alquila presente.

Haletos de alquila primários terão preferência a SN2 em vez de E2. Mas se houver uma base forte e volumosa, sob aquecimento e com solvente prótico, a reação E2 é favorecida. Porém, se a base for um nucleófilo fraco, com solvente polar e aprótico (exemplo: cetonas), SN2 tem prevalência sobre E2.
Haletos de alquilas secundários podem sofrer SN1 e E1, desde que estejam dissolvidos em solventes próticos.

A eliminação pelo mecanismo E2 ocorre exclusivamente com um haleto de alquila terciário se tratada com uma base forte em um solvente prótico. O aquecimento do haleto de alquila terciário em um solvente prótico, aumenta a probabilidade da formação de uma mistura de produtos SN1 e de produtos de eliminação,E1.

 

As reações de eliminação (E) nos haletos de alquila e nos álcoois são caracterizadas pela perda de ácido halogenídrico (HX) e água (H2O), respectivamente, e produzem alcenos como produtos de eliminação.

 

 

          

 

 

 

 

          

                      C        C                                               C          C

                    

                    OH        H

                     

Os haletos de alquila, embora não tenham grande aplicação como produto final, eles são importantes precursores sintéticos, tanto em reações de substituição nucleofílica e eliminação, quanto no preparo de reagentes organometálicos (como os reagentes de Grignard), levando a uma grande variedade de compostos.

 

Reações de Substituição Nucleofílica e Eliminação

Supondo que já tenha feito a sua revisão, você deve estar ciente do fato 7 dois mecanismos básicos, Sn1/Sn2 e E1/E2, respectivamente, e que estes mecanismos, na maioria das vezes, competem entre si no meio reacional. Portanto, para melhor compreensão desta competição, você deverá ter conhecimento sobre os fatores que influenciam estes mecanismos, tais como temperatura e natureza do solvente (nucleofilicidade, basicidade).

A seguir, você verá, de forma bem resumida, um esboço destes mecanismos, (a) Reações de Substituição Nucleofílica de Segunda Ordem (SN2): estas reações ocorrem por um mecanismo direto, onde o ataque do nucleófilo (Nu) acontece simultaneamente à saída do grupo abandonador (G), ou seja, a ligação Nu-carbono vai se formando, enquanto a ligação carbono-G vai se rompendo. É o mecanismo mais operante para substratos primários, como na preparação do brometo de n-butila 1 a partir do 1-butanol 2.

 

Mecanismo Geral:

 

 

Nü     +   R - X                      R – Nu     +    X^-1

 

EXEMPLO:                 

                                                      HBr

                                      OH                                                                       Br

 

                    2                                                                           1

b) Reações de Substituição Nucleofílica de Primeira Ordem (SN1): estas reações ocorrem por um mecanismo o qual se desenvolve em duas etapas e envolve a participação de um carbocátion como intermediário reativo (3). Na primeira etapa (lenta), ocorre a ruptura da ligação carbono-G, gerando o carbocátion 3; na segunda etapa (rápida), a ligação Nu-carbono é formada fornecendo o produto de substituição. Este é o mecanismo mais adequado para substratos que formam carbocátions estáveis, como na preparação do cloreto de t-butila, a partir do t-butanol 5.

Mecanismo Geral:

 

 

R₃ ꟷ  C  ꟷ    G                           R₃  ꟷ   C +          Nu          R₃   ꟷ   C   ꟷ   Nu

(1)                                            (2)                                          PRODUTO 

 

É importante salientar que os mecanismos apresentados acima descrevem apenas os dois extremos de uma reação de substituição nucleofílica. Geralmente, as reações SN apresentam mecanismos intermediários, situando-se entre SN1 e SN2. Em outras palavras, na maioria das vezes, a quebra e formação de ligações não são processos independentes.

(c) Reações de Eliminação de Segunda Ordem (E2): assim como nas reações Sn2, o mecanismo da eliminação bimolecular se processa em uma única etapa.

(d) Reações de Eliminação de Primeira Ordem (E1): o mecanismo da reação unimolecular ocorre da mesma forma que na reação Sn1,ou seja, via um carbocátion.

RESUMO

 As reações de substituição nucleofílica e eliminação são versáteis e importantes na química orgânica moderna. Embora os haletos de alquila não tenham grande aplicação enquanto produto fi nal, eles são importantes precursores sintéticos, tanto em reações de substituição nucleofílica e eliminação, quanto no preparo de reagentes organometálicos (como os reagentes de Grignard), levando a uma grande variedade de compostos. É importante salientar que os mecanismos envolvidos nas reações de substituição nucleofílica (SN) descrevem apenas os dois extremos da reação. Geralmente as reações SN apresentam mecanismos intermediários, situando-se entre SN1 e SN2. Em outras palavras, na maioria das vezes a quebra e formação de ligações não são processos independentes.

 

 

 

AULA: 11/11/2020.

    

Prezados discentes,

Segue uma revisão sobre SN1 e um questionário para ser entregue até o dia 23\11\2020.

Nossa atividade nesta semana se resumirá a esta revisão e a resolução deste questionário para ser entregue até a data acima citada.

As notas da 1a Avaliação estará no SIGAA PRA SEMANA, OK. Entretanto adianto que todos foram bem.

Uma semana abençada a todos.

QUÍMICA ORGÂNCIA I

 

FACULDADE DE QUÍMICA \ ICEN

PROF. DR. MARIVALDO JOSÉ COSTA CORRÊA

 

REVISÃO SN1

16\11\2020.

Prezados:

O que observei nas resoluções das questões dos questionários, foi a dificuldade em escrever o mecanismo da reação.

 

Note que SN1 ocorrerá com a formação de um intermediário ( carbocátion) e utilizará sempre um solvente prótico (solvente prótico é aquele em que o átomo de hidrogênio está ligado a um átomo bem eletronegativo, por exemplo: oxigênio, enxofre, nitrogênio, etc).

 

Exemplo prático de SN1 é a reação de halogeneto de alquila, em H₂O e álcool como etanol, obtendo-se como produto ÁLCOOL.

 

Passo 1: Formação do carbocátion com a saída do halogênio

 

R₃ C ̶ X             →             R₃C⁺ + X^-

 

Passo 2: Ataque do nucleófilo H₂O ao carbocátion.

Não esqueça que quando você utilizar a água para realizar este ataque, sempre será através do par de elétrons livres do oxigênio.

 

 

H₂Ö:    +    R₃ C⁺       →          H ̶ Ö⁺ ̶ C R₃

                                                        |

                                                       H

Outra coisa, o oxigênio ao realizar o ataque, como ele está doando o par de elétrons para fazer a ligação com o carbono, o mesmo ficará positivo.

 

Passo 3; Finalmente a água que está protonada perde o

hidrogênio para A ÁGUA e ocorre a formação do produto

álcool.

 

H ̶ Ö⁺ ̶ C R₃      →          HO ̶ C R₃ + H₃O⁺

      |         +

     H                       PRODUTO: ÁLCOOL

             H_2Ö

 

Obs. Importante:

Não esqueça que se o substrato apresentar carbono quiral, o

produto obtido será uma mistura racêmica, ou seja, se no

exemplo acima R1\R2\R3 que estão ligados no átomo de

carbono, o produto será uma mistura racêmica,

característica de SN1.

 

 

 

Então, quando você tiver que fazer um ataque, onde o

nucleófilo é um solvente prótico, em geral será pelo par de

elétrons livres do oxigênio, se utiliza para ácidos orgânicos, álcoois, etc.

                       :

CH₃ C = O:   

          ι

       :OH

      

No exemplo acima, o composto é um ácido carboxilico, e

geralmente o produto obtido será um éster.

 

:

CH₃ C = O:

|

:O⁺ R

|

                                      H

 

CH₃C=O      +      BH

              |

             OR

PRODUTO: ÉSTER

 

Note que SN2 ocorrerá com a formação de um estado de transição

( ET#) e utilizará sempre um solvente aprótico e uma base forte

(como o nucleófilo atacará pelo lado oposto do grupo de saída,

sempre ocorrerá inversão de configuração no produto).

 

Exemplo prático de SN1 é a reação de halogeneto de alquila, em

H₂O e álcool como etanol, obtendo-se como produto ÁLCOOL.

 

Obs. Importante:

Não esqueça que se o substrato apresentar carbono quiral, o

produto obtido será uma mistura racêmica, ou seja, se no

exemplo acima R1\R2\R3 que estão ligados no átomo de

carbono, o produto será uma mistura racêmica,

característica de SN1.

Porque isso ocorre:

Ao se formar o carbocátion, o mesmo ficará planar com os três substituintes na horizontal e perpendicular ficará o orbital “p” vazio:

 

 

QUESTIONÁRIO

 

1)- Você aprendeu o mecanismo via SN1 utilizando

a reação entre o halogeneto de alquila (terciário:

R₃C-X) com H₂O, obtendo como produto o álcool.

Agora, se você utilizar o álcool terciário com HBr,

qual o produto a ser formado.

 

a)- Reação:

 

(CH₃) - C – OH + HBr ?

 

b)- Escreva o mecanismo completo para essa

reação?

 

c)- Como seria o diagrama de energia para essa

reação (SN1)?

 

 

d)- Como seria a equação da velocidade da reação?

 

 

e)- Sabemos que a hidroxila é um péssimo grupo

abandonador. Como podemos explicar que no

exemplo é no grupo hidroxila que ocorre essa

eliminação? Explique porque isso ocorre.

 

 

 

 

Data da entrega: 23\11\2020.

Obs.: Não teremos atividade na quarta-feira,

procure resolver o questionário até a data que foi

marcada.

Uma boa semana a todos.

Dúvidas, é só perguntar.

Prof. Marivaldo

 

 

 

 

Prezados não esqueçam do Questionário de hoje...

Farei algumas considerações sobre o questionário: questão 1

regra de Zaitsev: diz que o produto principal será o alceno mais substituído.

(Reação de Eliminação)

Você tem; CH₃ CH(Br) CH₂ CH₃, COM A SAÍDA DO BROMO, fromar-se-a o carbocátion, ok...

CH₃ CH+ CH₂ CH₃, OBSERVE QUE PODE SER ELIMINADO O HIDROGÊNIO DA

METILA (CH₃), RESULTANDO NO ALCENO MENOS SUBSTITUÍDO:

CH₂ = CH CH₂ CH₃, OU

OU PODE SER ELIMINADO O HIDROGÊNIO DO GRUPO CH₂, RESULTANDO NO ALCENO MAIS SUBSTITUÍDO:

 

CH₃ CH = CH CH₃, ENTENDEU!

 

A 2A questão a resolução é idêntica a 1a.

 

3) Resposta: 1-metilcicloexeno (majoritário) + Metilenocicloexano (minoritário)

Sugestão: voce elimina um dos hidrogênios CH₂ do anel vizinho ao grupo abandonador que é o cloro (produto majoritário) e no produto minotário você elimina o hidrogênio do grupo metila ligado ao anel, entendeu!

 

4)- Dei a sugestão para  o resolução: lembre-se "S o giro é para a esquerda e "R" o giro é para a direita (A prioridade segue o grupo de maior peso aTômico para o menor, Ok.

 

4) A ausência de reatividade se deve principalmente a fatores estéricos, uma vez que o nucleófilo teria de se aproximar da molécula pelo plano da ligação dupla carbono-carbono, entrando pela face oposta do grupo abandonador.

 

5) a- grupo de saída: Br- (brometo); nucleófilo: R-C≡C -

b) grupo de saída: Br- ; nucleófilo: I-

c) grupo de saída: Br- ; nucleófilo: OH-

NA AULA DE 4a feira, vamos iniciar reações de alcenos: adição

Ate quarta-feira

> Prof. Marivaldo

Prezados discentes,

Como está ocorrendo muitas dúvidas, vamos resolver as questões do seguinte questionário:

1)- REGRA DE ZAITSEV: Diz que o produto majoritário é o alceno mais substituído.

CH₃ CH(Br)  CH₂ CH₃ ; Ocorre a saída do grupo abandonador (que é o bromo e há a formação do intermediário (carbocátion):

CH₃ CH+  CH₂   CH₃

Agora, há duas possibilidades da eliminação do hidrogênio H_β:

Eliminar um H do grupo metila (CH₃) e obter o alceno menos substituído:

CH₂ =  CH  CH₂ CH₃; OBSERVE QUE O C1 TEM COMO SUBSTITUINTES DOIS HIDROGÊNIOS E O C2 APRESENTA UM HIDROGÊNIO E O GRUPO ETILA, (produto minoritário)

 

Agora,  se eliminar um H do grupo metileno (CH2) e obter o alceno mais substituído:

CH₃ CH = CH CH₃; o Carbono 2 tem um H e um grupo metila, assim como o carbono 3 também terá um hidrogênio e um grupo metila (produto majoritário).

2) INTERMEDIÁRIO:  (CH3)₂ C+ (CH3)CH₂ CH₃

CH₂ = C (CH₃) CH₂CH₃  (PRODUTO MINORITÁRIO)

(CH₃)₂ C = CH CH₃  (PRODUTO MAJORITÁRIO)

3) Reação 1-cloro-1-metilcicloexano (KOH\ETANOL):

1-metilcicloexeno (produto majoritário, o hidrogênio a ser eliminado é do CH₂ do anel vizinho ao átomo de cloro)

metilenocicloexano (produto minoritário, o hidrogênio a ser eliminado é do CH3 ligado ao anel)

4) Enantiômero "S": giro para a esquerda

              "          "R": giro para a direita

Observe a figura que mandei e sempre o grupo 4 será o H, ok.

4) Relacionada a haletos de vinila e arila

Resp.: Essa ausência de reatividade se deve principalmente a fatores estéricos, uma vez que o nucleófilo teria de ser aproximar da molécula pelo plano da ligação dupla carbono-carbono, entretanto pela face oposta à do grupo abandonador.

5)

a) Nucleófilo: R- C≡C- + CH₃Br  (Br-; brometo é o grupo abandonador

Produto R- C≡C - CH₃  +   Br-

 b)Nucleófilo: Na+I- (Iodeto)+  Br-R  (Br-; brometo é o grupo abandonador

Produto R - I +  (Na+ Br-)

c)  Nucleófilo: K+OH- (hidroxila)+  Br-R  (Br-; brometo é o grupo abandonador

Produto R - OH + ( K+ Br-; KBr)

d)  Nucleófilo: H-C≡C- Li  +  Br-R  (Br-; brometo é o grupo abandonador

 

ProdutoH-C ≡C- CH₂CH₂CH₂CH₃+ ( Li+ Br-, LiBr)

e)  Nucleófilo: NH₃  +  Br-R  (Br-; brometo é o grupo abandonador)

 

Produto    NH₂- CH ( CH₃ ) CH₂ CH2CH₃    +   HBr

Reações de adição eletrofílica de alcenos

INTRODUÇÃO:

Já sabemos que os alcenos se comportam como nucleófilos (bases de Lewis) em reações polares. A ligação dupla carbono-carbono é rica em elétrons e pode doar um par de elétrons para um eletrófilo (ácido de Lewis).

Por exemplo: 

A reação do 2-metilpropeno com HBr resulta no 2-bromo-2-metilpropano. Um estudo cuidadoso desta e de reações similares, realizado por Christopher Ingold e outros nos anos de 1930, levou ao conhecimento mundialmente, para o que denominamos reações de adição eletofílica.

Mecanismo:

1)- O átomo de hidrogênio no eletrófilo HBr é atacado pelos elétrons ∏ (pi) da ligação dupla.

(CH₃)₂ C = CH₂    +  H- Br     →     (CH₃)₂ C⁺ - HCH₂    +   Br^-

2)- O ion brometo doa um par de elétrons para o átomo de carbono carregado positivamente, formando uma ligação C - Br e produzindo o produto de adição neutro.

 Br^-  +    (CH₃)₂C  - HCH₂  →        (CH₃)₂ C Br - HCH₂ 

*Para conhecimento de vocês solicito que pesquizem o diagrama de energia para a reação de adição eletrófilica em duas etapas.

A adição eletrofílica de HX ao alceno é possível, não apenas com o HBr, mas também com o HCl e o HI.

Ex: (CH₃)₂ C = CH₂  +  HCl     →     (CH₃)₂ C (Cl)  HCH2

Orientações das adições eletrofílicas: Regra de Markovnikov

"Na adição de HX a um alceno, o H liga-se ao carbono com menos subsituintes alquila e o X liga-se ao carbono com mais substituintes alquila".

Observe no exemplo acima, o H se liga ao CH₂ (MENOS SUBSTITUINTES) e o Br se liga ao carbono mais substituido (CH₃)₂C (CARBONO COM MAIS SUBSITUINTES).

Quando ambos os átomos de carbono da dupla ligação possuem o mesmo grau de substituição, o resultado é uma mistura de produtos de adição:

CH₃CH₂CH = CHCH₃    + HBr  →            CH₃CH₂CH₂CHBrCH₃

            2-PENTENO                                              2-BROMOPENTANO

                                                                 +   CH₃CH₂CHBr CH₂CH₃

                                                                                3-BROMOPENTANO

Obs,: Continuaremos na próxima aula.

Não haverá questionário, Ok.

Um bom fim de semana a todos.

Prof. Marivaldo

Prezados discentes

Bom dia

Vamos continuar a aula sobre adição eletrofílica a alcenos:

Evidências para o mecanismo de adição eletrofílica: rearranjos de carbocátions

Uma das melhores evidências para o mecanismo via carbocátion foi descoberta nos anos 1930 por F. C. Whitmore, da Pennsylvania State University. Ele verificou que os rearranjos estruturais frequentemente ocorrem durante a reação do HX com um alceno.

Por exemplo, a reação do HCl com 3-metil-1-buteno produz uma quantidade substancial 2-cloro-2-metilbutano, além do produto "esperado" 2-cloro-3-metilbutano.

(CH3)₂CHCH=CH₂  + HCl →  (CH3)₂CH-(Cl)CH-HCH₂  +

                                                 2-cloro-3-metilbutano (aprox. 50%)

                                                 (CH3)₂CCl-CH₂-HCH₂ 

                                                  2-cloro-2-metilbutano (aprox. 50%)

Como a formação do 2-cloro-2-metilbutano pode ser explicada? Se as

reações ocorrem em uma única etapa, seria dificil explicar o rearranjo, mas se ela ocorre em diversas etapas, fica mais esclarecer. Whitmore sugeriu que o carbocátion intermediário sofre rearranjo. O carbocátion secundário, formado pela protonação do 3-metil-1-buteno, se rearranja a um carbocátion terciário mais estável pelo deslocamento de hidreto - o deslocamento de um átomo de hidrogênio e seu par de elétrons (um íon hidreto, :H^_), entre os carbonos vizinhos.

Observe o mecanismo:

1)- A protonação do alceno:

(CH3)₂CHCH=CH₂  + HCl →  (CH3)₂CH-C+H-HCH₂     +

                                                    carbocátion secundário

Que levará ao produto esperado: 2-cloro-3-metilbutano

(CH3)₂CH-(Cl)CH-HCH₂

2) Haverá a migração do ion hidreto (H) para o carbono que está com a carga positiva, formando o carbocátion terciário:

 (CH3)₂CH-C+H-HCH_2  → (CH3)₂C+-HCH-HCH₂

carbocátion terciário

Que levará ao produto esperado: 2-cloro-2-metilbutano

(CH3)₂CCl-CH₂-HCH₂ 

Questionário (Atenção: Entrega dia 07/12/2020)

1) - O rearranjo do carbocátion pode também ocorrer pelo deslocamento de um grupo alquila com seu par de elétrons. Explique a reação do 3,3-dimetil-1-buteno com HCl leva a uma igual mistura do 2-cloro-3,3-dimetilbutano, não rearranjado, e do 2-cloro-2,3-dimetilbutano, rearranjado. Explique a formação desses produtos.

Sugestão: Faça a migração neste caso de um grupo metila.

2)- Ao ser tratado com HBr, o vinilcicloexano sofre adição e rearranjo para produzir o 1-bromo-1-etilcicloexano. Proponha um mecanismo para explicar esse resultado?

3)- Qual produto você esperaria da reação do HCl com o etilciclopenteno?

Sugestão: aplique a regra de Markovnikov.

Obs. Porfavor, não esqueçam a data de entrega (valerá para o conceito final, ok).

Até 4a feira.

Um bom inicio de semana a todos.

Prof. Marivaldo.

Lembrete importante; Quem quiser ainda enviar os questionários que faltaram enviar, pode fazer, ok

Prezados discentes,

Boa tarde.

Estou enviando a Avaliação Final de Química Orgânica I, podendo ser entregue até o dia 18 de dezembro (sem falta), ok.

Agradeço o empenho de todos, pois observei que procuraram acompanhar da melhor forma possível a disciplina.

Estarei sempre a disposição de todos para esclarecer dúvidas e caso precisem futuramente, sempre contem comigo.

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ

FACULDADE DE QUÍMICA \ ICEN

PROF. DR. MARIVALDO JOSÉ COSTA CORRÊA

DISCIPLINA: QUÍMICA ORGÂNICA I

AVALIAÇÃO FINAL

 

DISCENTE:_______________________________MAT.:______________

 

 

DATA DE ENTREGA 18\12\2020.

 

 

 

1)- Em uma reação que apresente um composto com carbono quiral, qual a diferença principal no produto se esta reação ocorrer via S_N1! E se for via S_N2. Justifique sua resposta com um exemplo para cada caso.

 

2)- De acordo com a definição de ácido e base de Lewis, como você classificaria a água (H₂O) e a amônia (NH₃).

 

3)- Porque em uma reação que ocorre via S_N1, em muitos casos o produto formado não é o produto esperado. Justifique sua resposta com um exemplo, escrevendo o mecanismo para a reação.

 

 

4)- Se a reação ocorresse via S_N2, isto não seria observado, explique.

 

 

5)- Na reação de adição eletrofilica a alceno, porque a regra de Markovnikov mostrou-se correta. Cite um exemplo que justifique a sua resposta.

 

6)- O composto (CH₃)₃OH, em uma reação via S_N2 com HCl, seria pouco provável de acontecer. Porque.

 

 

7)- Já o mesmo composto (CH₃)₃OH, em uma reação via S_N1 com HCl, a reação ocorreria. Qual seria o produto formado. Haveria a formação de uma mistura racêmica no produto. Justifique a sua resposta.

 

8)- As reações de eliminações tanto E1 como E2, precisam apresentar na estrutura do composto (substrato), que tipo de hidrogênio para que as mesmas ocorram. Cite um exemplo de cada reação.

 

 

 

Entrega até dia 18.12.2020.

Boa Sorte