Adição nucleofílica a compostos carbonílicos

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UNIVERSIDADE DE RIBEIRÃO PRETO 
ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DÉBORA MELO CARVALHO DOS SANTOS 
LÍVIA OLIVEIRA PEREIRA 
LUIZA AGUIAR DOS SANTOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ADIÇÃO NUCLEOFÍLICA A COMPOSTOS CARBONÍLICOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RIBEIRÃO PRETO 
2022 
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1 OBJETIVOS 
Síntese da Benzalazina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2 INTRODUÇÃO 
Entre tantas funcionalidades químicas, os compostos carbonilados são os mais atrativos 
em processos sintéticos, estes são considerados plataformas para a criação de outras funções. A 
instauração C=O é polarizada, com o átomo de carbono apresentando um caráter positivo 
(𝑪𝜹+), enquanto o oxigênio apresenta um caráter negativo (𝑶𝜹−), tornando os compostos 
carbonilados e seus derivados suscetíveis a reações envolvendo nucleófilos. Os compostos que 
contém o agrupamento carbonila podem ser divididas em duas classes, de acordo com a 
reatividade frente ao ataque nucleofílico, assim como está mostra na figura abaixo (figura 1), 
isto ocorre, porque a natureza dos grupos ligados ao grupo acila interfere fortemente na sua 
reatividade. Os compostos aptos a sofrer substituição nucleofílica, com a saída do grupo 
abandonador ligado à carbonila, são classificados como Classe I, compõem essa classe os 
ácidos carboxílicos e seus derivados, ou seja, haletos de acila, anidridos de ácidos, ésteres, 
amidas, entre outros derivados. Já os compostos que não sofrem substituição nucleofílica 
constituem a Classe II, sendo eles os aldeídos e cetonas. Em termos energéticos, os orbitais 
LUMO desses compostos, encontrados na porção carbonilíca da molécula (orbitais moleculares 
do tipo 𝝅∗, antiligantes) possuem baixa energia, logo possibilitam ainda mais que os ataques 
nucleofílicos aconteçam. 
Figura 1: Classificação dos compostos carbonilados e seus derivados de acordo com sua reatividade. 
 
Tal diferença de reatividade se dá tanto pela natureza do intermediário tetraédrico 
formado depois do ataque nucleofílico, quanto pela identidade grupo do substituinte da acila 
(grupo RC=O, com R sendo uma cadeia alquílica ou arílica). Quanto mais fraca for a base que 
está ligada à acila, melhor será o grupo abandonador, em razão de que seu ácido conjugado será 
mais forte. Desse modo, aldeídos e cetonas não sofrem substituição nucleofílica devido os 
grupos –H e –R serem bases muito fortes (pKa dos ácidos conjugados H2 e RH são próximos a 
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40 e 50), em contrapartida ácidos carboxílicos e seus derivados sofrem substituição facilmente 
por nucleófilos, dado que os valores de pKa dos ácidos conjugados dos seus grupos 
abandonadores são mais baixos. 
Os compostos da Classe I podem originar novas funções orgânicas ou alterar o 
substituinte quando reage com nucleófilos, por exemplo: ésteres podem reagir com aminas e 
formar amidas ou reagir com álcoois e sofrer uma transesterificação, formando um novo éster. 
Por outro lado, compostos da Classe II, aldeídos e cetonas, sofrem reações de adição ao 
reagirem com nucleófilos, pois o hidrogênio e o grupo alquila são bases fortes para serem 
substituídos. Os produtos de adição proporcionam o aumento da cadeia via formação de ligação 
C-C quando o nucleófilo for um carbânion, além de introduzir novas funções na molécula. 
Em virtude dos fatores estéreo eletrônicos, aldeídos são mais reativos que cetonas frente 
a ataques nucleofílicos, logo do ponto de vista desses fatores eletrônicos, como o carbono 
carbonílico é deficiente em densidade eletrônica em decorrência da polarização em direção ao 
átomo de oxigênio da carbonila, o grupo alquila presente nas cetonas doa densidade eletrônica 
à carbonila, diminuindo o caráter eletrofílico do carbono. Tal doação ocorre via efeito indutivo, 
posto que o carbono da carbonila apresenta hibridização sp2, enquanto o da alquila apresenta 
hibridização sp3, sendo aquele mais eletronegativo que esse em razão de maior caráter s, sendo 
a ligação RC(=O)-C(alquila) polarizada em direção à carbonila. Relativamente, o carbono 
carbonílico dos aldeídos dispõe de uma carga parcial positiva maior do que nas cetonas, o que 
resulta em maior reatividade dos aldeídos frente ao ataque nucleofílico. 
É necessário levar em conta o efeito da hiperconjugação presente em cetonas, que causa 
uma diminuição na carga parcial positiva do carbono carbonílico. Essa hiperconjugação entre 
o orbital LUMO da carbonila (𝝅*co) e o orbital do tipo 𝝈 da ligação C-H do carbono α-carbonila 
nas cetonas tem como consequência um preenchimento eletrônico parcial do orbital 𝝅*co, isto 
resulta em um caráter positivo da carbonila da cetona e reduz sua reatividade frente ao ataque 
nucleofílico quando comparado à carbonila do aldeído. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3 MATERIAIS 
Para a realização deste experimento, utilizou-se: 
3.1 Materiais 
• Pipetador 
• Pipeta 
• Proveta de 10mL 
• Kitassato 
• Funil de porcelana 
• Espátula 
• Papel de filtro 
• Agitador 
• Bailarina 
• Conta gotas 
• Béquer 100mL 
3.2 Reagentes 
• Água 
• Sulfato de hidrazina 
• Hidróxido de amônia 
• Aldeído benzoico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4 PROCEDIMENTOS 
Inicialmente, em um béquer (1) pesou-se 1,2g de sulfato de hidrazina. Em seguida, com 
o auxílio de uma proveta, mediu-se 9mL de água, a qual foi transferida para o béquer. Com o 
auxílio de uma pipeta e um pipetador, mediu-se 1,2mL de hidróxido de amônio e adicionou-se 
ao béquer 1 também. Inseriu-se, em um béquer (2) 2mL de aldeído benzoico, o qual foi 
transferido, gota a gota, para o béquer 1 enquanto o béquer estava em constante agitação. Após 
isso, o mesmo continuou em agitação por 15 segundos. Por fim, filtrou-se e guardou-se o 
precipitado. 
Figura 1: Produto final (Benzalazina) 
 
 
 
 
 
 
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5 RESULTADOS 
Foram obtidos 1,25g de um sólido amarelo. 
 
5.1 Composto limitante 
𝑵𝒂 = 
𝒎
𝑴
=
𝟐, 𝟑
𝟐𝟏𝟐
= 𝟎, 𝟎𝟏𝟎𝟖 𝒎𝒐𝒍𝒔 
𝑵𝒃 =
𝒎
𝑴
=
𝟏, 𝟐
𝟏𝟐𝟕
= 𝟎, 𝟎𝟎𝟗𝟒𝟒 𝒎𝒐𝒍𝒔 
Portanto, o composto B é limitante. 
5.2 Rendimento teórico (x) 
𝒙 =
𝒎 𝒍𝒊𝒎𝒊𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆 × 𝑴𝒄
𝑴𝒃
 
𝟏, 𝟐 × 𝟐𝟎𝟖 
𝟏𝟐𝟕
= 𝟏, 𝟗𝟔𝟓𝒈 
5.3 Rendimento Prático (y) 
𝒚 = 
𝒎 𝒐𝒃𝒕𝒊𝒅𝒂 × 𝟏𝟎𝟎
𝒙
=
𝟏, 𝟐𝟓 × 𝟏𝟎𝟎
𝟏, 𝟗𝟔𝟓
𝟔𝟑, 𝟔𝟏% 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6 DISCUSSÃO 
A síntese da Benzalazina consiste em uma reação de adição de derivados de amônia à 
compostos carboxílicos, a qual envolve água e amônia com o intuito de solubilizar o sulfato de 
hidrazina (reagente adicionado à carbonila do benzaldeído). 
O tempo utilizado para a adição foi de 20 minutos, seguindo instruções da literatura; 
esse é um ponto importante pois o tempo correto possibilitará um bom rendimento do produto 
final. A agitação, realizada após o processo de adição, completa o processo reacional. Por fim, 
é utilizada a filtração à vácuo por conta de sua rapidez e eficiência. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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7 CONCLUSÃO 
Obteve-se um rendimento de 63,61%, ou seja, mediano. 
 A possível causa para esse resultado vem de falhas no momento da filtração. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
FERREIRA, G. K. B. ESTUDO DA ATIVIDADE CATALÍTICA ÁCIDO-BASE DE 
COMPLEXOS DE COBRE(II) AMINOÁCIDOS E METALOPORFIRINAS FRENTE A 
REAÇÕES DE ADIÇÃO NUCLEOFÍLICA A COMPOSTOS CARBONILADOS. 
Curitiba, 2017. p. 27-150. 
PÁGINAS UFSC. Adição Nucleofílica à Carbonila. Disponível em: 
https://patyqmc.paginas.ufsc.br/files/2019/07/Adic%CC%A7a%CC%83o-
Nucleofi%CC%81lica-a%CC%80-Carbonila.pdf. Acesso em: 21 out. 2022.