Reações orgânicas de substituição

TRABALHO DE QUÍMICAREAÇÕES ORGÂNICAS DE SUBSTITUIÇÃO

INTRODUÇÃO

Reações de Substituição são reações características de composto muito estáveis, como os composto saturados (alcanos e ciclanos a partir de 5 carbonos) e aromáticos. Nas reações de substituição, ocorre a troca de um átomo de hidrogênio do hidrocarboneto por outro átomo ou grupo de átomos. Exemplo:

Halogenação

É a reação de substituição de um ou mais átomos de hidrogênio por átomos de algum halogênio (Cl, Br, I, F), formando um derivado halogenado e um ácido halogenídrico.

Exemplos:

Quando o hidrocarboneto apresentar carbonos primários, secundários e terciários, a substituição do hidrogênio ocorrerá preferencialmente no carbono mais reativo.

Exemplos:

Nitração

Reação de substituição onde um ou mais átomos de hidrogênio são substituídos pelo radical – NO2, proveniente do ácido nítrico (HNO3 ou HO-NO2), em presença de ácido sulfúrico quente, formando nitrocompostos.

Exemplos:

Sulfonação

Reação de substituição onde um ou mais átomos de hidrogênio são substituídos um ou mais grupos sulfônicos (- SO3H). É realizada na presença de ácido sulfúrico (H2SO4). Formando-se, então, ácidos sulfônicos.

Exemplos:

Alquilação

Consiste na reação entre derivados halogenados ou haletos orgânicos e hidrocarbonetos aromáticos para formar hidrocarbonetos aromáticos ramificados.

Exemplos:

Acilação

É a reação entre haletos de ácido carboxílico e hidrocarbonetos aromáticos, formando cetonas ou aldeído. A reação necessita da presença de um catalisador (AlCl3). Tanto a alquilação quanto a acilação são conhecidas por Reações de Friedel-Crafts, método de obtenção de compostos carboxílicos.

Exemplos:

Dirigência nos compostos aromáticos

Ao se realizar a segunda substituição num anel aromático, verifica-se, experimentalmente, que há uma dependência do primeiro grupo substituinte, ou seja, o primeiro ligante determinará a posição prefencial da nova substituição. Esse fenômeno, dá-se o nome de dirigência de radicais.

Radicais orto-para dirigentes: são radicais presentes no núcleo aromático que orientam a segunda substituição nos carbonos orto e para.

Esses radicais se caracterizam por apresentar apenas um átomo ou um grupo de átomos com somente simples ligações.

Exemplos:

Radicais meta dirigentes: orientam a substituição o núcleo aromático nos carbonos da posição meta, para formar o composto principal.

Esses radicais caracterizam-se por apresentar, em sua, estrutura, elétrons pi (duplas ou triplas ligações) ou ligação covalente chamada, comumente, de coordenada ou dativa.

Exemplos:

Mecanismos das reações de substituição

Quanto à halogenação de alcanos, o mecanismo que explica a substituição é denominado substituição via radical livre, devido às cisões homolíticas nas etapas da reação: (X = Halogênio, R = Radical alquila).

Quanto à substituição em compostos aromáticos, que possuem nuvem eletrônica deslocalizada, será sempre um substituição eletrófila, em que o primeiro ataque ao núcleo aromático será do grupo que apresenta carga positiva.

Ressonância Sempre que, em uma fórmula estrutural, pudermos mudar a posição dos

elétrons sem mudar a posição dos átomos, a estrutura real não será nenhuma das estruturas obtidas, mas sim um híbrido de ressonância daquelas estruturas.

Em 1930, o cientista americano Linus Pauling propôs a teoria da ressonância. Esta teoria dizia o seguinte:

“Sempre que, em uma fórmula estrutural, pudermos mudar a posição dos elétrons sem mudar a posição dos átomos, a estrutura real não será nenhuma das estruturas obtidas, mas sim um híbrido de ressonância daquelas estruturas.”

Este efeito é comprovado pelo tamanho das ligações dos carbonos, e pela distância entre eles. Essa distância é intermediária a da ligação simples (1,54 Å) e a da ligação dupla (1,34 Å); sendo, portanto, de 1,39 Å, em virtude do efeito de ressonância.

Este efeito também pode ser visto na estrutura da molécula de ozônio (O3), conforme mostrado abaixo:

EQUIPE

SARAH LUCENA, 32

PAULA NOGUEIRA, 28

BEATRIZ ANGELIM, 04

TALES NOGUEIRA, 33

ÁDILA ALMINO, 01

LIA NOGUEIRA, 21