Adição a Carbonila

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Reações de Adição
Nucleofílica a Carbonila
Compostos Carbonilados (Carbonílicos)
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Considerações Gerais a Reação de Adição
Produto de 
Adição
Com um BOM Nucleófilo: Ex: Z = H ou C
Com um Nucleófilo FRACO:
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Reatividade de Compostos Carbonílicos
Aldeídos e Cetonas:
Mais 
Reativo
Menos 
Reativo
Mais 
Reativo
Menos 
Reativo
Derivados de Ácido, Aldeídos e Cetonas:
Fatores Estéricos!!!
Haletos de ácido > Anidridos > Aldeídos > Cetonas > 
Ésteres ~ Ácidos Carboxílicos > Amidas
Fatores Eletrônicos (indutivos) e 
Estéricos!!!
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O ataque nucleofílico à carbonila:
Ângulo ou Trajetória de Bürgi-Dunitz:
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Adição de Carbono Nucleofílico
Compostos Organometálicos:
Reagentes de Grignard
reage como se fosse:
Carbânion Cátion
metálico
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Como preparar os reagentes de Grignard:
A partir da reação de Magnésio (elementar) com haletos de alquila ou
arila, em solventes étereos, para formação de haletos de alquil/aril
magnésio.
Mecanismo ainda não totalmente
compreendido
X = I, Br
ou Cl
R não pode conter 
grupos funcionais 
que possam reagir 
com os reagentes de 
Grignard
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Diversidade estrutural dos reagentes de Grignard:
Alguns cuidados ao preparar os reagentes de Grignard
• Magnésio não deve estar oxidado na superfície (I2 ou ultrassom);
• Reação sob atmosfera inerte;
• Solvente étereo (álcoois e clorados podem reagir) éteres únicos que 
solubilizam reagentes de Grignard, mais usuais: THF e éter etílico.
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Adição de Reagentes de Grignard
Adição do ácido só ao final 
da reação...por que?
NOVA LIGAÇÃO C-C !!!
Ampla diversidade estrutural dos compostos formados, pode-se variar os 
compostos carbonilados e os reagentes de Grignard!!! 
Álcool 2º
Complexo do oxiânion
com íon magnésio
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IMPORTÂNCIA: aumento da cadeia carbônica (novas ligações C-C) !!!!,
além disso:
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Exemplos:
Estratégias sintéticas diferentes para a formação do mesmo
produto:
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Adição de Reagentes de Grignard
Reações com Cetonas
levam a álcoois 3º
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Adição de Reagentes de Grignard
Reações com o Formaldeído leva a formação de álcoois 1º
Geralmente in situ
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Adição de Reagentes de Grignard
Reações com o CO2 leva a formação de Ácidos Carboxílicos
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Adição de Reagentes de Grignard
Reações com compostos carbonílicos que apresentam
um bom Grupo de Saída:
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“Em 1900, na Universidade de Nancy, 
o químico francês François Auguste 
Victor Grignard publicou a respeito da 
sua mais nova descoberta: os 
reagentes de Grignard, capazes de 
adicionar quaisquer grupos alquila, 
arila ou vinila, por intermédio de um 
magnésio, à carbonilas, expandindo-se 
as possibilidades no estabelecimento 
de ligações carbono-carbono. Hoje, 
mais de cem anos depois, na 
Universidade Federal Fluminense, nós 
aqui do Laboratório Supraselen
aplicamos essa reação na síntese dos 
nossos queridos disselenetos, 
moléculas chave para obtenção de 
inúmeros compostos de grande 
importância biológica.”
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1) Mg em um balão sob N2 ou Ar 2) I2 + THF
3) Adição lenta do haleto
+ aquecimento
4) Grignard pronto, resfria-se a 
adiciona o compostos 
carbonílico
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Adição de Carbono Nucleofílico
Compostos Organometálicos:
Compostos OrganoLítio
R-Li
Polarização da ligação C-Metal,
deixa o átomo de carbono
nucleofílico para atacar o
carbono da carbonila (E+).
Nova Ligação C-C!!!
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Adição de Compostos Organolítio
“work-up”
ou 
solução 
de ácido 
ou NH4Cl
Reagentes organolítio reagem com solventes próticos, portanto, as reações
devem ser realizadas em solventes apróticos (de preferência etéreos = THF
ou éter). Compostos organolítio também reage com oxigênio, dessa
maneira, além de utilizar solventes “secos”, as reações devem ser realizadas
em atmosfera inerte (N2 ou Ar).
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Adição de Compostos Organolítio
Álcool 2º
Álcool 3º
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Compostos Organolítio e Reagentes de Grignard
Os reagentes organolítio, de maneira geral, participam
nas mesmas reações que os reagentes de Grignard. Em
razão do seu custo, relativamente elevado em
comparação aos reagentes haleto de organomagnésio,
os compostos organolítio são empregados com menor
freqüência. Contudo, por serem mais reativos, são
especialmente empregados nas reações em que os
reagentes de Grignard não obtêm sucesso
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Como preparar os Compostos Organolítio:
 Inserção oxidativa de Li elementar:
Variedade estrutural significativa de compostos com carbono nucleofílico:
R = Alquil ou aril
X = I, Br ou Cl
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Como preparar os Compostos Organolítio:
 Ortolitiação:
Método excelente para gerar um composto aromático
nucleofílico (sem utilizar haletos), porém limitado...
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Extraída de
uma
bactéria do
solo e
sintetizada
em
laboratório
pela
primeira
vez em
1988.
Poderoso
agente
antibiótico
e
antitumoral
.
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Como preparar os Compostos Organolítio:
Troca Halogênio-Metal (Lítio):
Mecanismo ainda não compreendido, mas a “chave” para
entender a troca é a basicidade (estabilidade) dos
compostos organolítio envolvidos...
Composto organolítio
“simples”
Composto organolítio
mais “útil”
pKaH = 50 pKaH = 43
Li° 100 g ~ R$ 2.500,00 BuLi (2,5 M) 1 L ~ R$ = 1.800,00 
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Exemplos:
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Reações com o CO2 leva a formação de Ácidos Carboxílicos
Adição de Compostos Organolítio
A meticilina é um antibiótico betalactâmico pertencente ao grupo das
penicilinas.
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Adição de Acetiletos Metálicos
pKa ~ 25
+ NH3
pKa ~ 35
Adição de Carbono Nucleofílico:
Ácido Fraco!!!
Organometálicos por desprotonação de alcinos:
Ácido mais forte
Ácido mais 
fraco
Base mais forte Base mais fraca
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Reações com o Formaldeído leva a formação de álcoois 1º
Acetiletos de Lítio
Produto
Final
Exemplo importante, uma das etapas da 
síntese de um hormônio:
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Adição de Cianetos
Adição de Carbono Nucleofílico:
Adição de cianeto a aldeídos e cetonas: síntese de
Cianohidrinas
Cianohidrinas
Equilíbrio
pKa HCN = 9,14!
Devido a toxicidade do
gás cianeto, reação deve
ser realizada em meio
ácido (gerar HCN “dentro
da reação!!!!!)
sp sp
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Aplicações, curiosidades e exercícios
inseticida
“Mandioca brava”
Uso sintético:
Reduz náusea 
em pacientes em quimioterapia 
1) Explain why aldehydes and ketones react with a weak acid such as hydrogen cyanide in the 
presence of CN- but do not react with strong acids such as HCl or H2SO4 in the presence of Cl- or
HSO4
-.
2)How can the following compounds be prepared, 
starting with a carbonyl compound 
with one fewer carbon atoms than the desired product?
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Adição de “Hidreto (H-)’
Reações de REDUÇÃO de carbonila
Interação ruim H-
com LUMO π* (C=O) 
Atua preferencialmente 
como BASE:
REDUÇÃO:
“+2” “0”
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Redução com NaBH4 (Borohidreto de sódio):
Adição de Hidreto (H-)
Cuidado, a carga negativa no
Boro não significa que há um
par de elétrons livre sobre o
átomo de boro!!!
Agente Redutor
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Redução de Aldeídos e Cetonas com NaBH4
Adição de Hidreto (H-)
Mecanismo da reação uma pouco mais complexo:
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Redução de Aldeídos e Cetonas com NaBH4
Mais Exemplos:
NaBH4 não reduz éteres e ácido carboxílicos, é um dos
mais fracos doadores de hidreto disponíveis!
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Redução com LiAlH4 (Hidreto de Alumínio e
Lítio): reduz aldeídos, cetonas, ésteres, ácidos
carboxílicos e amidas!
Adição de Hidreto (H-)
Reduz
Reduz
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Redução de Ésteres com LiAlH4:
Adição de Hidreto (H-)
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Adição de Hidreto (H-)
Redução de ésteres com DIBAL ou DIBAH
(Hidreto de diisobutilalumínio): seletivo para
síntese de Aldeídos!!
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Redução de Ácidos carboxílicos com LiAlH4:
Adição de Hidreto (H-)
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Redução de Cloretos de ácido com LiAlH4:
Redução de Amidas com LiAlH4:
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Exercício:
Dê o produto das reações:
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Adição de Água (Oxigênio Nucleofílico)
Aldeído ou Cetona
DIOL GEMINAL
ou HIDRATO
Catálise ácida para formação do HIDRATO
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Adição de Água (Oxigênio Nucleofílico)
Equilíbrio aldeído/cetona e HIDRATO depende do substrato: 
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Adiçãode Água (Oxigênio Nucleofílico)
Maior repulsão dos grupos 
substituintes, efeito estérico. 
Hidratos de aldeídos e 
cetonas muito instáveis para 
serem isolados, geralmente, 
só existem em solução 
aquosa...equilíbrio!! 
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Adição de Álcool (Oxigênio Nucleofílico)
ALDEÍDO
HEMIACETAL ACETAL
CETONA
HEMICETAL CETAL
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Adição de Álcool (Oxigênio Nucleofílico)
MECANISMO, em meio ÁCIDO (catálise):
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Adição de Álcool (Oxigênio Nucleofílico)
MECANISMO, em meio BÁSICO (catálise): seletivo para Hemi(a)cetais
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Adição de Álcool GRUPOS PROTETORES
Essenciais para diversas aplicações sintéticas!!!C
1,2- ou 1,3-diol
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Adição de Álcool GRUPOS PROTETORES
?
?
?
Mecanismo?
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Adição de Aminas (Nitrogênio Nucleofílico)
Adição de Aminas Primárias: formação de IMINAS
ALDEÍDO ou 
CETONA
AMINA 
PRIMÁRIA
IMINA ou BASE DE SCHIFF
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“A base recebeu esse nome por meio de Hugo Schiff, nascido em 26 de abril de 1834,
um Italiano naturalizado, mas nascido na Alemanha, que descobriu essas bases e as
iminas, além de ser responsável por pesquisas dos aldeídos. O cientista nasceu em
Frankfurt e foi estudante de Friedrich Wöhler em Göttingen. Sua disseração foi
completada também sobre orientação e supervisão de Wöler no ano de 1857 e, ainda
nesse ano, Schiff teve de deixar a Alemanha devido à problemas políticos. Foi então
para a Suíça na Universidade de Berna. Mudou-se, posteriormente, para a Itália, no ano
de 1863, quando ocupou cargos em Pisa e Florença. No ano de 1870 foi um dos
fundadores da Gazzetta Chimica Italiana junto com Stanislao Cannizzaro e apenas sete
anos depois tornou-se professor de Química Geral em Turin. Dois anos depois retornou à
Florença atuando no mesmo cargo na instituição que depois se tornou a Universidade de
Florença. Lá fundou o Instituto de Química da Universidade de Florença.”
“Defensor do socialismo, foi um dos
fundadores do jornal Italiano L’Avanti,
com conteúdo socialista, no ano de
1894. Faleceu no dia 8 de setembro
de 1915 aos 81 anos em Florença, na
Itália, e atualmente existe na
Universidade de Florença, onde atuou
como professor e fundador do
Instituto, o “Hugo Schiff Internacional
Store House”.
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Adição de Aminas
Mecanismo: Adição-Eliminação Nucleofílica!
A formação de Iminas é reversível: em solução ácida, iminas são hidrolisadas e
retornam ao composto carbonílico
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Adição de Aminas
Mecanismo: pH entre 4-6!
Variação de velocidade de 
formação da Imina em 
função do pH
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Adição de Aminas
Outras espécies de Nitrogênio nucleofílico: 
formação de derivados de IMINAS:
Hidroxilam
ina
Oxima
Hidrazina Hidrazona
Semicarbazida Semicarbazona
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Adição de Aminas Secundárias: Formação de Enaminas
Adição de Aminas
Uma Enamina
Uma Enamina
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Mecanismo: Adição-Eliminação Nucleofílica!
Adição de Aminas
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Aplicação: Íon imínio pode reagir como um eletrófilo
intermediário! Aminação Redutiva: Aminas a partir de Iminas!
Outros Nucleófilos:
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Estereoquímica das Adições Nucleofílicas
Adição Nucleofílica á um carbono carbonílico pró-quiral leva a
formação de uma mistura de enantiômeros:
Um carbono 
pró-quiral
Enantiômeros
Face Re ou Si, determina-se a prioridade dos
grupos de forma similar a R e S (sistema Cahn –
Ingold – Prelog ). Se a face da “frente” do grupo
carbonílico tem uma ordem de prioridade no
sentido horário, ela é Re e o outro plano da
carbonila será Si e, vice-versa.
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Estereoquímica das Adições Nucleofílicas
O ataque de um nucleófilo na face Re forma um enantiômero, enquanto o
ataque à face Si forma o outro enantiômero.
Face Re
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Reação de Wittig
A reação de Wittig é método útil de preparacao de alcenos: há uma
grande diversidade de materiais de partida
MECANISMO:
Oxafosfetana
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As ilidas de fósforo são facilmente preparadas pela quaternização
de trifenilfosfina, seguido por reação com base
PhP3 + Mel
sal de fosfônio
n-BuLi
Ph3P+ _ CH2
-
Ph3P = CH2
ylide(Ph3P+-CH3) I
-
Preferível formar o Ilídeo de Fósforo menos blindado:
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A reação é regioespecífica:
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“Remoção” de grupo carbonila:
“Remoção” de grupo hidroxila:
1- NH2NH2,NaOH (Wolff-Kishner reduction);
2- Zn / HCl (Clemmensen reduction);
3- From thioketal, then reduce with Raney Nickel
(Mozingo Reduction);
O
Reações de Redução
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Name Reactions
Wolff-Kishner reduction:
Clemmensen reduction:
Mozingo Reduction:
liga de níquel-alumínio 
(catalisador alternativo 
para hidrogenação)
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Reações de Oxidação
Álcoois primários:
Álcoois secundários:
 Até aqui, as FGIs não causaram mudança no estado de oxidação...
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Na presença de água, aldeídos (intermediários na oxidação de álcoois primários)
podem formar hidratos. Esses serão oxidados a ácidos carboxílicos.
(-H2O)
Reações de Oxidação: Mecanismo
Reagente de Jones: CrO3/H2SO4
Reagente de 
Collins