Apostila Teorica - Modulo III

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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
COORDENAÇÃO DE ENSINO TÉCNICO
QUÍMICA ORGÂNICA TEÓRICA
CURSO INTEGRADO – 3ª SÉRIE
MÓDULO III - NOTURNO
Ana Maria de Resende Machado
Maria Cristina Silva Vidigal
BELO HORIZONTE
Revisada em Junho/2006
SUMÁRIO
	CAPÍTULO 1 – MECANISMOS DAS REAÇÕES QUÍMICAS
	04
	1.1 – PARTICIPANTES DE UMA REAÇÃO QUÍMICA
	04
	1.2 – CLASSIFICAÇÃO DOS REAGENTES
	04
	1.3 – CISÃO OU RUPTURA DE LIGAÇÕES
	05
	1.4 – CLASSIFICAÇÃO DAS REAÇÕES ORGÂNICAS
	06
	1.5 – EFEITOS ELETRÔNICOS NAS REAÇÕES ORGÂNICAS
	09
	1.6 – CARBOCÁTIONS E CARBÂNIONS
	12
	
	
	CAPÍTULO 2 – REAÇÕES DE OBTENÇÃO DE ALCANOS
	13
	2.1 – MÉTODOS QUE MANTÊM O NÚMERO DE CARBONOS NA CADEIA
	13
	2.2 – MÉTODOS QUE AUMENTAM O NÚMERO DE CARBONOS NA CADEIA
	15
	2.3 – MÉTODOS QUE DIMINUEM O NÚMERO DE CARBONOS NA CADEIA
	16
	2.4 – MÉTODOS QUE UTILIZAM FONTES NATURAIS
	16
	
	
	CAPÍTULO 3 – REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO EM ALCANOS
	18
	3.1 – REAÇÃO DE HALOGENAÇÃO
	18
	3.2 – REAÇÃO DE NITRAÇÃO
	19
	3.3 – REAÇÃO DE SULFONAÇÃO
	20
	
	
	CAPÍTULO 4 – REAÇÕES DE ADIÇÃO ELETROFÍLICA
	21
	4.1 – ADIÇÃO DE HX / HIDROALOGENAÇÃO
	21
	4.2 – ADIÇÃO DE H2O / HIDRATAÇÃO
	22
	4.3 – ADIÇÃO DE H2 / HIDROGENAÇÃO
	23
	4.4 – RESUMO DAS PRINCIPAIS REAÇÕES DE ADIÇÃO ELETROFÍLICA
	23
	
	
	CAPÍTULO 5 – REAÇÕES DE ADIÇÃO NUCLEOFÍLICA
	26
	5.1 – ADIÇÃO DE HCN (ÁCIDO CIANÍDRICO)
	26
	5.2 – REAÇÃO DE BERTAGNINI
	27
	5.3 – REAÇÃO COM COMPOSTOS DE GRIGNARD
	28
	
	
	CAPÍTULO 6 – REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO ELETROFÍLICA
	29
	6.1 – REAÇÃO DE HALOGENAÇÃO
	29
	6.2 – REAÇÃO DE NITRAÇÃO
	30
	6.3 – REAÇÃO DE SULFONAÇÃO
	30
	6.4 – REAÇÃO DE ALQUILAÇÃO
	31
	6.5 – REAÇÃO DE ACILAÇÃO
	32
	6.6 – REAÇÕES EM AROMÁTICOS SUBSTITUÍDOS
	32
	
	
	CAPÍTULO 7 – REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO NUCLEOFÍLICA
	34
	7.1 – MOLECULARIDADE DAS REAÇÕES SN
	34
	7.2 – ESTEREOQUÍMICA E MECANISMO DAS REAÇÕES SN
	34
	7.3 – FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DAS REAÇÕES SN
	36
	7.4 – APLICAÇÕES
	37
	
	
	CAPÍTULO 8 – REAÇÕES DE ELIMINAÇÃO
	39
	8.1 – ELIMINAÇÃO DE HX
	39
	8.2 – ELIMINAÇÃO DE X2
	40
	8.3 – ELIMINAÇÃO DE H2O
	41
	8.4 – ESTEREOQUÍMICA DAS ELIMINAÇÕES
	42
	
	
	CAPÍTULO 9 – REAÇÕES DE OXI-REDUÇÃO
	43
	9.1 – REAÇÕES DE COMBUSTÃO
	43
	9.2 – REAÇÕES DE OXIDAÇÃO BRANDA
	44
	9.3 – REAÇÕES DE OXIDAÇÃO ENÉRGICA
	46
	9.4 – REAÇÕES DE OZONÓLISE
	51
	9.5 – REAÇÕES DE REDUÇÃO
	53
	
	
	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
	55
	
	
	CADERNO DE EXERCÍCIOS
	56
	EXERCÍCIOS 01 – Mecanismos das Reações Químicas
	57
	EXERCÍCIOS 02 – Reações de Obtenção de Alcanos
	59
	EXERCÍCIOS 03 – Reações de Substituição em Alcanos
	60
	EXERCÍCIOS 04 – Reações de Adição Eletrofílica
	61
	EXERCÍCIOS 05 – Reações de Adição Nucleofílica
	62
	EXERCÍCIOS 06 – Reações de Substituição Eletrofílica
	63
	EXERCÍCIOS 07 – Reações de Substiuição Nucleofílica
	64
	EXERCÍCIOS 08 – Reações de Eliminação
	65
	EXERCÍCIOS 09 – Reações de Oxidação e Redução
	66
CAPÍTULO 1 - MECANISMOS DAS REAÇÕES QUÍMICAS
O conhecimento das reações orgânicas e das características das diferentes funções orgânicas é de fundamental importância para que se possa entender não só os processos orgânicos, mas também a bioquímica, ou seja, os processos que ocorrem em seres vivos. Em todo o mundo, muitos químicos estão envolvidos na obtenção de compostos orgânicos em laboratórios de escolas, institutos de pesquisa ou de indústrias. Nesses laboratórios, os químicos produzem os mais diferentes compostos orgânicos em pequena escala; se estes produtos apresentam interesse industrial ou valor comercial, seus métodos de preparação são adaptados para produção em grande escala. Estudaremos algumas reações orgânicas que irão nos permitir, teoricamente, obter produtos orgânicos, desde os mais simples até os mais complexos, que fazem parte da nossa vida. Para tanto, é necessário o conhecimento de alguns conceitos importantes que envolvem o estudo das reações orgânicas.
1.1 - PARTICIPANTES DE UMA REAÇÃO QUÍMICA
Uma reação química sempre envolve três espécies de participantes: o substrato, o reagente e os produtos. O substrato é a matéria prima ou o suporte da reação onde irão ocorrer as principais modificações. O reagente é a substância química que produz a transformação no susbtrato e o produto é a espécie gerada através da ação do reagente no substrato.
1.2 - CLASSIFICAÇÃO DOS REAGENTES
Os reagentes que se combinam com os compostos orgânicos podem ser classificados em eletrófilos e nucleófilos conforme o radical utilize os elétrons ou forneça elétrons para o reagente orgânico.
REAGENTES ELETRÓFILOS - Existem reagentes que apresentam uma deficiência de elétrons. Um reagente desse tipo liga-se ao átomo que é capaz de oferecer-lhe elétrons. O reagente que procura elétrons é chamado de eletrófilo ou eletrofílico (amigo de elétrons). Exemplos:
O reagente eletrófilo é representado por E+, sendo ele um cátion ou uma molécula com disponibilidade de aceitar elétrons, ou seja, dispõem de subníveis vazios disponíveis para realizar ligações covalentes. Comportam-se como típicos ácidos de Lewis (ácido é toda espécie capaz de aceitar um par eletrônico). Outros exemplos: H+, Ni+2, Fe+3, Ag+, (CH3)3C+, NO2+, BF3, FeCl3, AlCl3, SO3, etc. Quando um reagente eletrófilo combina-se com um substrato, temos uma reação eletrófila.
REAGENTES NUCLEÓFILOS - Ao contrário do reagente eletrófilo, o reagente nucleófilo (Nu-) possui um par de elétrons disponível para efetuar uma ligação. Este reagente oferecerá o par de elétrons a um núcleo de um átomo, razão pela qual ele é chamado reagente nucleófilo ou nucleofílico (amigo do núcleo). Exemplos:
Os reagentes nucleófilos são doadores, isto é, dispõem de par de elétrons não-compartilhados e disponíveis para realizar ligações covalentes. São portanto, bases de Lewis (base é toda espécie capaz de doar um par eletrônico). Outros exemplos: OH-, CN-, I-, RO-, H2O, NH3, etc. Quando um reagente nucleófilo combina-se com um substrato, temos uma reação nucleófila.
1.3 - CISÃO OU RUPTURA DAS LIGAÇÕES
Uma ligação covalente é constituída por um par de elétrons. Esses elétrons, durante a cisão, têm destinos diferentes de acordo com os elementos que se ligam e com as condições da reação. Existem dois tipos de ruptura: a homolítica e a heterolítica.
CISÃO HOMOLÍTICA OU HOMÓLISE - Ocorre quando uma molécula se rompe de modo que os elétrons da ligação sejam repartidos igualmente para as espécies resultantes. Exemplos:
Os produtos das cisões homolíticas são denominados radicais livres. Esses radicais têm carga zero e isto resulta numa alta instabilidade, sendo portanto, bastante reativos.
CISÃO HETEROLÍTICA OU HETERÓLISE - Ocorre quando o par de elétrons da ligação que se rompe fica apenas com uma das espécies resultantes. Exemplos:
Os produtos das cisões heterolíticas são ânions e cátions. Esses íons formados podem ser estáveis (como o Br-), mas podem ser instáveis como o Br+ e nesse caso teremos um íon de grande reatividade.
1.4 - CLASSIFICAÇÃO DAS REAÇÕES ORGÂNICAS
Existem vários critérios para classificar as reações orgânicas. Se compararmos o produto obtido com o substrato orgânico, as reações podem ser: de adição, substituição, eliminação, oxidação ou redução.
REAÇÕES DE ADIÇÃO - As reações de adição são aquelas onde ocorrem aumento do número de átomos na molécula do substrato pela assimilação completa do reagente. Exemplos:
De acordo com o mecanismo da reação, que por sua vez, depende da ação do reagente utilizado, as reações orgânicas podem se subdividir. Quando a reação orgânica efetua-se em diversas etapas é a primeira etapa que vai classificar essa reação. Assim, temos:
A) REAÇÃO DE ADIÇÃO ELETROFÍLICA -
Este tipo de reação ocorre quando o composto orgânico (substrato) sofre adição, na primeira etapa, de um reagente eletrófilo. Exemplo: Seja a reação do eteno com Br2
B) REAÇÃO DE ADIÇÃO NUCLEOFÍLICAde sódio / éter
e) metanal + cloreto de isopropilmagnésio / 1) éter e 2) água
f) 3-pentanona + ácido cianídrico
g) cicloexanona + cloreto de metilmagnésio / H2O
h) metanal + bissulfito de sódio / éter
2- Os compostos abaixo foram obtidos a partir de reagentes de Grignard e compostos carbonílicos. Forneça as equações para obtenção destes produtos:
a) 2-butanol
b) 2-metil-2-butanol
c) etanol
d) 3-pentanol
e) 2-metil-2-propanol
f) álcool 1-metil-ciclopentílico
3- Que composto orgânico se forma quando submetemos a butanona à ação do cianidreto (HCN)? Forneça a equação química do processo.
4- Submetendo o butanal à ação do bissulfito de sódio em meio étereo, que composto se forma? Forneça a equação química do processo.
5- Um aldeído A adiciona iodeto de metil-magnésio e produz um composto que se hidrolisa originando o álcool 2-propanol. Forneça a fórmula estrutural e o nome do aldeído A.
6- O aldeído fórmico reage com iodeto de metil-magnésio e origina um composto A que produz, por hidrólise, um álcool B. Equacione as reações e forneça o nome do álcool B.
7- Quais os produtos obtidos quando submetemos a cicloexanona à ação do ácido cianídrico e do bissulfito de sódio em éter? Forneça as equações químicas dos processos.
EXERCÍCIOS 06 – REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO ELETROFÍLICA
1- Forneça as etapas do mecanismo de acilação do anel benzênico.
2- Forneça as equações químicas que descrevem os processos abaixo citados. Indique o produto principal e o secundário, quando houver.
a) nitrobenzeno + ácido nítrico / ácido sulfúrico
b) etil-fenil-cetona + ácido sulfúrico
c) fenilamina + brometo de metila / brometo de alumínio
d) clorobenzeno + cloreto de acetila / cloreto de alumínio
e) benzeno + bromo / brometo férrico
f) isopropilbenzeno + cloreto de metila / cloreto férrico
g) m-hidroxi-fenol + cloro / cloreto de alumínio
h) ácido benzenossulfônico + ácido sulfúrico
i) ácido benzóico + ácido nítrico / ácido sulfúrico
j) ácido m-cloro-benzóico + ácido nítrico / ácido sulfúrico
k) p-hidroxi-nitrobenzeno + brometo de isobutila / brometo de alumínio
l) p-metoxi-tolueno + bromo / brometo férrico
m) p-metil-fenol + ácido sulfúrico
n) o-cloro-tolueno + ácido nítrico / ácido sulfúrico
3- Por que o benzeno reage preferencialmente por substituição e não por adição, como os alquenos?
4- A que se deve a grande estabilidade dos compostos aromáticos?
5- No metilbenzeno, a substituição na posição orto se dá com rendimento em torno de 40%, ao passo que no terc-butil-benzeno, o rendimento para esta mesma posição é nulo. Explique.
6- Qual a posição mais susceptível de sofrer um ataque eletrofílico no fenol?
7- A ordem crescente de reatividade para a substituição eletrofílica nos compostos benzeno, fenol e nitrobenzeno é: nitrobenzenoas possíveis estruturas do alceno e seus respectivos nomes.
5- Um álcool de fórmula molecular C5H12O apresenta as seguintes propriedades: oxidado, produz uma cetona; desidratado, produz um alceno que, por oxidação enérgica produz uma mistura de ácido e cetona. Qual a fórmula estrutural e a nomenclatura desse álcool?
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Este tipo de reação ocorre quando o composto orgânico (substrato) sofre adição, na primeira etapa, de um reagente nucleófilo. Exemplo: Seja a reação da propanona com HCN
C) REAÇÃO DE ADIÇÃO ATRAVÉS DE RADICAL LIVRE – 
Este tipo de reação ocorre quando a primeira etapa da reação do substrato é realizada através da ação de um radical livre (possui elétron não emparelhado).
REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO - As reações de substituição são aquelas onde determinado grupamento da molécula do substrato é substituído por outro radical do reagente. Exemplos:
A) REAÇÃO DE SUBSTITUIÇÃO ELETROFÍLICA
Este tipo de reação ocorre quando a primeira etapa da reação de substituição ocorre pela ação de um reagente eletrofílico a um substrato orgânico.
B) REAÇÃO DE SUBSTITUIÇÃO NUCLEOFÍLICA
Este tipo de reação ocorre quando a primeira etapa da reação de substituição ocorre pela ação de um reagente nucleofílico a um substrato orgânico. Na substituição nucleófila temos dois casos: SN monomolecular ou SN1 (quando a velocidade da reação só depende da concentração de um dos reagentes) e SN bimolecular ou SN2 (quando a velocidade da reação depende das concentrações de ambos os reagentes).
C) REAÇÃO DE SUBSTITUIÇÃO ATRAVÉS DE RADICAL LIVRE
Este tipo de reação ocorre quando a primeira etapa da reação de substituição ocorre pela ação de um radical livre a um substrato orgânico.
REAÇÕES DE ELIMINAÇÃO - As reações de eliminação são aquelas onde a molécula do substrato apenas perde alguns átomos. Exemplos:
Nas reações de eliminação temos dois casos: eliminação monomolecular ou E1 (quando a velocidade da reação só depende da concentração de uma substância) e eliminação bimolecular ou E2 (quando a velocidade da reação depende das concentrações de duas substâncias).
REAÇÕES DE OXIDAÇÃO - As reações de oxidação são aquelas em que ocorre aumento do número de oxigênios ou eliminação de hidrogênios no substrato orgânico. Exemplos:
REAÇÕES DE REDUÇÃO - As reações de redução são aquelas em que ocorre diminuição dos oxigênios ou aumento dos hidrogênios no substrato orgânico. Exemplo:
As reações de oxidação e redução ocorrem simultaneamente, ou seja, para que ocorra a reação de oxidação do substrato orgânico, é necessário que ocorra a redução do reagente e para que ocorra a redução do susbtrato orgânico é necessária a oxidação do reagente. Em ambos os casos podemos constatar a variação dos números de oxidação (NOx) das espécies envolvidas.
1.5 - EFEITOS ELETRÔNICOS NAS REAÇÕES ORGÂNICAS
As reações orgânicas são influenciadas por dois efeitos eletrônicos que podem ocorrer nos compostos orgânicos: o efeito indutivo e o efeito mesômero ou mesomérico.
EFEITO INDUTIVO - O efeito indutivo decorre fundamentalmente da polarização de uma ligação simples, que liga um átomo ou grupo de átomos a uma cadeia carbônica. Essa polarização pode aproximar o par eletrônico do átomo de carbono ou afastá-lo dele. Quando ocorre o afastamento do par eletrônico, o efeito é denominado de efeito indutivo negativo (-Is). Caso contrário, é denominado efeito indutivo positivo (+Is). Em relação ao carbono existem duas espécies de grupos:
A) GRUPOS ELÉTRON-ATRAENTES
São aqueles que “atraem” elétrons para si afastando-os do carbono, ou seja, provocam efeito –Is. Exemplos: -F, -Cl, -Br, -I, -OH, -NO2, -SO3H, -C6H5, etc.
B) GRUPOS ELÉTRON-REPELENTES
São aqueles que “empurram” elétrons para o carbono, ou seja, provocam efeito +Is. Exemplos: -O-, -COO-, -C(CH3)3, -CH(CH3)2, -CH2CH3, -CH3, -H
Embora o efeito indutivo se propague ao longo de toda a molécula, a intensidade diminui à medida que aumenta a distância do átomo ou grupo que o provoca. Geralmente, o efeito tem dimensão insignificante depois do segundo carbono.
É fácil imaginar que os halogênios provoquem efeito –Is decrescente, de acordo com sua eletronegatividade: F > Cl > Br> I. Por outro lado, constatou-se que os grupos alquila tendem a repelir os elétrons que os ligam à cadeia carbônica, provocando, portanto, efeito +Is. Várias tentativas foram feitas para explicar a capacidade desses grupos em “doar” elétrons, todavia, nenhuma delas é inteiramente convincente.
Uma conseqüência muito interessante dos efeitos indutivos nota-se na carboxila de um ácido orgânico: 
O H da carboxila é mais facilmente ou dificilmente ionizável dependendo dos efeitos –Is ou +Is produzidos pelos grupos ligados à carboxila. Quanto maior for o efeito –Is, mais facilmente o ácido “soltará” o hidrogênio e teremos um ácido mais forte. Exemplos: (A) é o ácido mais fraco e (D) é o ácido mais forte.
Por outro lado, quanto maior for o efeito +Is, mais fraco será o ácido. Exemplos: A força do ácido aumenta de (A) para (C), pois o efeito +Is vai diminuindo.
EFEITO MESOMÉRICO - O efeito mesomérico está ligado à ressonância. Consiste, fundamentalmente, na deslocalização de uma ligação dupla ao longo da molécula. Sua existência, portanto, está condicionada à ocorrência de uma ligação dupla. Como exemplo, vejamos a ressonância dos compostos com grupo carbonila:
Se o grupo carbonila estiver conjugado com uma ligação C = C, a polarização poderá ser transmitida para mais adiante, através dos elétrons da dupla:
Nesse caso diz-se que o grupo carbonila tem efeito mesômero negativo (-M), pois, retirando elétrons, diminui a densidade eletrônica no restante da molécula. Assim, o efeito –M é provocado por grupos que tendem a puxar elétrons. Exemplos: 
Verifica-se o efeito mesômero positivo (+M) quando um átomo ou grupo de átomos aumenta a densidade de elétrons em uma parte da cadeia carbônica. É o que acontece, por exemplo, com o íon fenóxido, obtido da ionização do fenol:
Observe-se que no íon fenóxido, as estruturas de ressonância foram obtidas com a deslocalização das ligações da dupla, provocando uma dispersão de carga, no caso, negativa. Quanto maior a dispersão da carga, maior a estabilidade do íon. Quanto maior a estabilidade do íon, maior o poder de ionização, o que significa, maior a cidez para o composto. O efeito +M é provocado por grupos que tendem a empurrar elétrons, como:
A diferença fundamental entre os efeitos indutivo e mesômero reside no fato de que o primeiro ocorre essencialmente em grupos saturados e envolve elétrons da ligação simples, ao passo que o segundo se verifica nos compostos insaturados, especialmente naqueles que apresentam ligações conjugadas e envolve elétrons pertencentes a ligações duplas. O efeito indutivo somente se transmite a distâncias curtas, ao longo de cadeias saturadas, e logo se dissipa, enquanto o efeito mesômero pode transmitir-se de um extremo a outro de moléculas bastante longas, desde que esteja presente a conjugação.
1.6 - CARBOCÁTIONS E CARBÂNIONS
A heterólise de uma ligação com o átomo de carbono pode levar a um cátion ou a um ânion de carbono. Os cátions de carbono são denominados carbocátions e, assim como os radicais livres, são espécies deficientes em elétrons. Um radical livre tem 7 elétrons no seu nível de valência, enquanto um carbocátion tem apenas 6. Conseqüentemente, ambas as espécies são eletrófilas: em suas reações, buscam o elétron ou os elétrons, o que lhes permitirá completar o octeto. 
Os ânions de carbono são denominados carbânions e são, em geral, bases fortes e nucleófilos fortes. Eles procuram um próton ou um centro de carga positiva para neutralizar sua carga negativa.
Os radicais livres, os carbocátions e os carbânions são, geralmente, espécies altamente reativas; na maioria dos casos, existem apenas como intermediários transitórios em uma reação orgânica. Em certas condições, entretanto, estas espécies podem ter um tempo de vida suficientemente longo. Alguns poucos radicais livres, carbocátions e carbânions são suficientemente estáveis, podendo ser isolados. 
CAPÍTULO 2 - REAÇÕES DE OBTENÇÃO DE ALCANOS
Os alcanos são hidrocarbonetos alifáticos saturados de fórmula geral CnH2n+2. São também conhecidos como parafinas (do latim “parum affinis”, pouca afinidade) porque apresentam baixa reatividade. Nos alcanos existem apenas ligaçõescovalentes C – C e C – H. Como a eletronegatividade do carbono é muito próxima da do hidrogênio, as ligações são simetricamente dirigidas e os alcanos formam moléculas apolares. Uma vez que possui apenas carbonos com hibridação sp3, a estrutura dos mesmos é tetraédrica e os ângulos entre as ligações é de 109o28’. As forças de ligação nos alcanos estão representadas na tabela abaixo:
	FORÇAS DE LIGAÇÃO
	TIPO DE LIGAÇÃO
	ENERGIA (kcal/mol)
	Energia necessária para romper 1 mol de ligações estando o composto no estado gasoso.
	C – C
	74 a 84
	
	C primário - H
	97
	
	C secundário - H
	94
	
	C terciário - H
	91
As forças que atuam entre moléculas apolares (forças de Van der Waals) são fracas pois agem somente na superfície das moléculas e são proporcionais ao tamanho das moléculas. Os pontos de fusão e ebulição dos alcanos são relativamente baixos e dependem do tamanho da cadeia carbônica e da presença de ramificações. Os alcanos são menos densos que a água já que as interações entre as moléculas são mais fracas. Os alcanos são solúveis em solventes apolares, ou fracamente polares, sendo insolúveis na água.
Existem diversos métodos para a preparação de alcanos que podem ser divididos em quatro tipos: métodos que mantêm o número de carbonos na cadeia, métodos que aumentam o número de carbonos na cadeia, métodos que diminuem o número de carbonos na cadeia e fontes naturais.
2.1 – MÉTODOS QUE MANTÊM O NÚMERO DE CARBONOS NA CADEIA
MÉTODO DE SABATIER – SENDERENS – Consiste na hidrogenação catalítica de alcenos ou alcinos, ou seja, na reação com H2 na presença de catalisador. Ex:
Ocorre rompimento das ligações π e subseqüente adição de hidrogênio nos carbonos da dupla ou tripla, uma vez que a ligação π é mais fraca que a ligação σ. A reação acontece na fase gasosa entre 150 e 200oC e o catalisador pode ser Ni, Pt ou Pd. Os dois últimos são mais eficientes, porém mais caros.
MÉTODO DE BERTHELOT – Consiste no tratamento, em condições enérgicas (P e T elevadas), de qualquer composto orgânico, com ácido iodídrico concentrado. Ex:
Neste processo sempre ocorre a redução do composto orgânico, logo, é também chamado de “Redução de Berthelot” 
MÉTODO DE GRIGNARD – Consiste na hidrólise (reação com água) de compostos de Grignard (RMgX) alifáticos e saturados. Ex:
2.2 – MÉTODOS QUE AUMENTAM O NÚMERO DE CARBONOS NA CADEIA
SÍNTESE DE WURTZ – Consiste na reação de um haleto orgânico alifático saturado com sódio metálico, em meio anidro. Ex:
Este processo é utilizado para se obter alcanos com número par de átomos de carbono, sendo que o número de carbonos do alcano produzido é igual ao dobro de carbonos do haleto. Na prática, a reação ocorre mais facilmente para os iodetos e mais dificilmente para os brometos e cloretos. O meio deve ser anidro para se evitar a reação do sódio com a água: 2Na + 2H2O 2NaOH + H2
SÍNTESE DE GRIGNARD – Consiste na reação entre um composto de Grignard e um haleto orgânico, ambos alifáticos e saturados. Ex:
SÍNTESE DE KOLBE OU SÍNTESE ANÓDICA – Consiste na eletrólise de soluções aquosas diluídas de monossais alcalinos alifáticos saturados. Ex:
Neste processo, se o sal do ácido tem n carbonos, o alcano terá 2n – 2 átomos de carbono.
2.3 – MÉTODOS QUE DIMINUEM O NÚMERO DE CARBONOS NA CADEIA
MÉTODO DE DUMAS – Consiste na fusão de uma mistura de um sal orgânico de um ácido alifático saturado com cal sodada (NaOH + CaO). Ex:
Neste processo o sal sofre uma descarboxilação e assim, o numero de carbonos do alcano é sempre menor do que do sal. A função do CaO é moderar a ação corrosiva do NaOH, pois este ataca o vidro da aparelhagem: SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O.
2.4 – MÉTODOS QUE UTILIZAM FONTES NATURAIS
PETRÓLEO – O petróleo formou-se na Terra há milhões de anos, a partir da decomposição de pequenos animais marinhos, plâncton e vegetação típica de regiões alagadiças que, depois de mortos, se misturavam à terra lamacenta dessas regiões, formando as camadas de material orgânico. Ao longo de milhões de anos, essas camadas foram sendo comprimidas pelas rochas que se depositaram acima delas e o material orgânico foi sendo lentamente decomposto, transformando-se, finalmente, em petróleo e gás de petróleo, que ocorrem juntos. A palavra petróleo significa óleo de pedra. O petróleo é a maior fonte natural de alcanos, sendo um líquido escuro, oleoso, constituído de uma variedade muito grande de compostos orgânicos, predominando hidrocarbonetos de 1 a 30 ou 40 átomos de carbono. É encontrado no subsolo, em profundidades que variam de 600 a 4000m; é menos denso que a água, motivo pelo qual os lençóis petrolíferos geralmente se encontram entre depósitos de água salgada e uma mistura gasosa (chamada gás natural), submetidos a grande pressão. Após a extração do petróleo, o transporte ocorre através de oleodutos até os portos de embarque. Grandes petroleiros dão seqüência ao transporte até os terminais marítimos a que se destinam, onde, novamente através de oleodutos, é bombeado até as refinarias. Nas refinarias, ocorre a separação dos constituintes do petróleo, através de vários processos, como a destilação fracionada. Graças à relação entre o ponto de ebulição e a massa molecular dos compostos, consegue-se uma separação baseada no número de átomos de carbono. Cada fração obtida na destilação fracionada ainda é uma mistura complexa, constituída de alcanos e de isômeros destes.
GÁS NATURAL – É outra fonte de alcanos, sendo que sua composição varia conforme o lugar onde se forma. É constituído principalmente de CH4 e desprende-se da crosta terrestre nas regiões petrolíferas, sendo a maior fonte natural de metano.
XISTO – O xisto é uma fonte importante para a obtenção de hidrocarbonetos. É resultado da sedimentação, há milhões de anos, de resíduos de vegetais terrestres ou seres marinhos, constituindo as chamadas rochas sedimentares orgânicas. O xisto betuminoso, cuja denominação geológica correta é folhelho pirobetuminoso, é fonte de um líquido muito semelhante ao petróleo, porém de extração relativamente mais cara.
HULHA – O carvão mineral ou carvão natural é uma mistura complexa de compostos ricos em carbono resultante da fossilização da madeira, quando soterrada. A madeira é formada essencialmente por carbono, oxigênio e hidrogênio. Na fossilização, o hidrogênio e o oxigênio são eliminados na forma de gás carbônico, metano e água. Assim, o resíduo (carvão mineral) vai se enriquecendo, com o tempo, em carbono formando variedades com diferentes porcentagens em carbono como a turfa (40%), o linhito (60%), a hulha (80%) e o antracito (90%). Assim, a hulha é uma variedade de carvão mineral que possui um grande interesse industrial. Isso porque, quando aquecida entre 1000 e 1300oC são obtidas três frações importantes: a fração gasosa, a fração líquida e a fração sólida. A fração gasosa é constituída por aproximadamente 50% de H2, 30% de CH4, 7% de CO, 5% de N2, 4% de olefinas, 2% de CO2, etc. Essa mistura recebe o nome de gás de iluminação porque foi usada, antigamente, na iluminação de ruas (lampiões), e atualmente é usada como combustível doméstico e também na indústria. A fração líquida é formada por duas fases: águas amoniacais (fase clara, menos densa que a água e rica em NH3; empregada na fabricação de HNO3 e na produção de fertilizantes) e alcatrão da hulha (fase escura e mais densa que a água; constitui a mais importante fonte natural de compostos aromáticos). A fração sólida é o resíduo sólido da destilação, denominado carvão coque. É consistente, poroso e bastante utilizado na siderurgia para a produção de ferro e aço, gasolina sintética, etc.
CAPÍTULO 3 - REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO EM ALCANOS
Os alcanos são hidrocarbonetos inertes frente à vários reagentes químicos uma vez que as ligações C – C e C – H são bastante fortes e só se rompem a temperaturas muito altas. As ligações C – H dos alcanos são ligeiramente polarizadas devido à pequena diferença de eletronegatividade entre o carbono e o hidrogênio. Os alcanos nãosão afetados pelas bases ou pelos ácidos, mas reagem com o oxigênio (O2) e com o cloro (Cl2) de maneira explosiva, quando aquecidos. As principais reações dos alcanos ocorrem pelo mecanismo de substituição.
3.1 - REAÇÃO DE HALOGENAÇÃO
É a reação com halogênios (X2) e, embora não ocorra na ausência de luz (somente se a temperatura for menor que 250oC ), é violenta à luz solar (reação fotoquímica – induzida pela luz) apresentando vários subprodutos. Quando promovida pela luz apresenta um alto rendimento e acontece através do mecanismo de substituição por radical livre com reação em cadeia.
Exemplo 1: Cloração do metano
Primeira Etapa – Homólise da molécula de halogênio
Segunda Etapa – Ataque do radical de halogênio à molécula orgânica
Terceira Etapa – Ataque do radical orgânico à molécula de halogênio
Quarta Etapa – Reobtenção da molécula de halogênio
Etapas Possíveis – Formação de subprodutos por halogenações sucessivas
Exemplo 2: Cloração do propano
Primeira Etapa – Homólise da molécula de halogênio
Segunda Etapa – Ataque do radical de halogênio à molécula orgânica
Terceira Etapa – Ataque do radical orgânico à molécula de halogênio
Quarta Etapa – Reobtenção da molécula de halogênio
Etapas Possíveis – Formação de subprodutos por halogenações em carbonos distintos
O 2-cloro-propano é o produto principal, ou seja, se forma em maior quantidade, uma vez que o radical secundário intermediário é mais estável que o radical primário obtido para o 1-cloro-propano que é o produto secundário. Além disso, podem ser obtidos produtos diclorados, triclorados, etc.
3.2 - REAÇÃO DE NITRAÇÃO
É a substituição de um H do alcano pelo grupo nitro (NO2) do ácido nítrico (HNO3) concentrado. A reação ocorre pelo mecanismo de substituição por radical livre a altas temperaturas e os produtos obtidos são nitroalcanos. 
Exemplo: Nitração do propano
Primeira Etapa – Homólise da molécula de ácido nítrico
Segunda Etapa – Ataque do radical nitro à molécula orgânica
Terceira Etapa – Formação da molécula de água
Reação Global – Alcano + Ácido nítrico concentrado Nitroalcano + Água
A ordem de reatividade dos hidrogênios seguida pela nitração é a mesma verificada na halogenação: 
C – H terciário > C – H secundário > C – H primário
3.3 - REAÇÃO DE SULFONAÇÃO
É a substituição de um H do alcano pelo grupo sulfônico (SO3H) do ácido sulfúrico (H2SO4) concentrado. A reação ocorre pelo mecanismo de substituição por radical livre a altas temperaturas e os produtos obtidos são ácidos alquilssulfônicos. 
Exemplo: Sulfonação do etano
Primeira Etapa – Homólise da molécula de ácido sulfúrico
Segunda Etapa – Ataque do radical sulfônico à molécula orgânica
Terceira Etapa – Formação da molécula de água
Reação Global – Alcano + Ácido sulfúrico concentrado Ácido alquilssulfônico + Água
CAPÍTULO 4 - REAÇÕES DE ADIÇÃO ELETROFÍLICA
Nas reações de adição em geral, as ligações π do substrato orgânico são convertidas em ligações σ com átomos ou grupos de átomos adicionados. Isto ocorre principalmente em compostos insaturados: alcenos, alcinos, aldeídos, cetonas e compostos aromáticos que todavia, necessitam de condições drásticas. Compostos cíclicos com ligações σ (ciclopropano, ciclobutano e ciclopentano) também sofrem reações de adição devido à tensão do anel. Nas adições eletrofílicas um reagente eletrofílico ataca um substrato orgânico que possua regiões de alta densidade eletrônica.
4.1 - ADIÇÃO DE HX / HIDROALOGENAÇÃO
O mecanismo desta reação (adição eletrofílica) envolve três etapas. Inicialmente, o reagente sofre uma heterólise de tal maneira que o par de elétrons se desloca para o átomo mais eletronegativo. O reagente eletrofílico (H+) provoca o rompimento da ligação π do substrato orgânico ocorrendo a formação do carbocátion. Nesta etapa, o ânion X- ataca o carbocátion levando à formação do composto halogenado. A ordem de reatividade é HI > HBr > HCl. Quando o substrato orgânico for assimétrico, prevalece a Regra de Markovnikov, ou seja, o H+ se liga ao carbono mais hidrogenado. Assim, o carbocátion formado será sempre o mais estável uma vez que a ordem de estabilidade é:
Carbocátion Terciário > Carbocátion Secundário > Carbocátion Primário > CH3+
	Exemplo 1:
	
Primeira Etapa – Heterólise da molécula de HX
Segunda Etapa – Ataque eletrofílico à molécula orgânica
Terceira Etapa – Ataque do ânion ao carbocátion
	Exemplo 2:
	
Primeira Etapa – Heterólise da molécula de HX
Segunda Etapa – Ataque eletrofílico à molécula orgânica
Terceira Etapa – Ataque do ânion ao carbocátion
4.2 - ADIÇÃO DE H2O / HIDRATAÇÃO
Esta reação ocorre na presença de um ácido forte (catalisador) e trata-se de um importante método industrial para a obtenção de álcoois a partir dos produtos do petróleo, seguindo a Regra de Markovnikov.
	Exemplo:
	
Primeira Etapa – Ionização do ácido
Segunda Etapa – Formação do carbocátion
Terceira Etapa – Ataque da água ao carbocátion
Quarta Etapa – Regeneração do íon hidrônio
Quinta Etapa – Regeneração do ácido
4.3 - ADIÇÃO DE H2 / HIDROGENAÇÃO
Esta reação é conhecida como Reação de Sabatier- Senderens e ocorre na presença de catalisadores (Ni, Pt e Pd).
	Exemplo:
	
Ocorre com qualquer composto insaturado e é denominada de reação de redução, pois o número de oxidação do carbono envolvido na reação sofre diminuição. Os alcinos reagem de modo análogo aos alcenos e dependendo das condições, a hidrogenação pode ser parcial ou total. Os cicloalcanos (ciclopropano, ciclobutano e ciclopentano) sofrem adição com rompimento do ciclo porque o ângulo entre as ligações do C é menor que 109o28’, estando, portanto, tensionado. Quanto mais tensionado for o anel, mais facilmente a ligação σ será rompida.
4.4 – RESUMO DAS PRINCIPAIS REAÇÕES DE ADIÇÃO ELETROFÍLICA
ALCINOS - 
	1)
	
	2)
	
	3)
	
	4)
	
	5)
	
	6)
	
CICLOALCANOS E AROMÁTICOS - 
	1)
	
	2)
	
	3)
	
	4)
	
	5)
	
	6)
	
	7)
	
	8)
	
	9)
	
	10)
	
ALCADIENOS - 
	1)
	
	2)
	
	3)
	
	4)
	
	5)
	
	6)
	
A reação de adição eletrofílica é mais rápida com a dupla do que com a tripla ligação, o que permite uma halogenação seletiva de um alquenino:
CAPÍTULO 5 - REAÇÕES DE ADIÇÃO NUCLEOFÍLICA
Nas adições nucleofílicas um reagente com excesso de elétrons (nucleofílico) ataca um substrato orgânico com centros deficientes de elétrons, que são principalmente, os compostos carbonílicos: aldeídos e cetonas.
Na carbonila, o oxigênio atrai a nuvem eletrônica da ligação dupla tornando o carbono parcialmente positivo. Assim, o oxigênio fica com carga parcialmente negativa devido à sua maior eletronegatividade em relação ao carbono. A polarização da carbonila pode ser representada de acordo com o esquema abaixo:
A carbonila não sofre ataque eletrofílico em reações com HBr, H2SO4 ou Br2, todavia, reage com o HCN, NaHSO3 e reagentes de Grignard que utilizam o mecanismo nucleofílico para o ataque, conforme será descrito a seguir.
5.1 - ADIÇÃO DE HCN (ÁCIDO CIANÍDRICO)
Os aldeídos e cetonas adicionam HCN com relativa facilidade, produzindo compostos de função mista (álcool + nitrila) denominados cianidrinas. Os aldeídos produzem aldocianidrinas enquanto as cetonas levam à formação de cetocianidrinas, ambos de grande importância em sínteses orgânicas.
	Exemplo 1:
	
Primeira Etapa – Ataque do reagente nucleofílico à carbonila
Segunda Etapa – Ataque eletrofílico à molécula orgânica
	Exemplo 2:
	
Primeira Etapa – Ataque do reagente nucleofílico à carbonila
Segunda Etapa – Ataque eletrofílico à molécula orgânica
5.2 - REAÇÃO DE BERTAGNINI
Os aldeídos e as metil-cetonas inferiores adicionam bissulfito de sódio (NaHSO3), produzindo compostos chamados compostos de Bertagnini, uma vez que foi descoberto em 1853 pelo químico italiano Cesare Pietro Bertagnini. É realizada em meio não-aquoso (éter, por exemplo) pois os compostos que se formam são insolúveis no meio não-aquoso; assim, precipitam e podem ser separados por filtração.
	Exemplo:
	
Mecanismo – Ataque do reagente nucleofílicoTerceira Etapa: Finalização da reação
Reação Global:
7.3 – FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DAS REAÇÕES SN
ESTRUTURA DO CARBONO QUE SUSTENTA O GRUPO ABANDONADOR- A reação do tipo SN2 requer uma abordagem do nucleófilo a uma distância igual ao comprimento da ligação do carbono que sofre o ataque. Por isso, os substituintes volumosos sobre o carbono ou próximo dele têm um efeito inibidor. Entre os haletos de alquila simples, o haleto de metila (CH3X) reage mais rapidamente, pois somente três hidrogênios interferem na abordagem do nucleófilo. Por outro lado, os haletos terciários e de neopentila são os menos reativos, pois seus grupos volumosos apresentam um forte bloqueio ao nucleófilo que se aproxima
	SN1
	SN2
	
	
	Haleto secundário 
Haleto primário 
Haleto de metila 
	Velocidade de reação aumenta
	
	
	
	
CONCENTRAÇÃO E REATIVIDADE DO NUCLEÓFILO- As reações SN1 só dependem da concentração do substrato orgânico,ou seja, independem do nucleófilo. Todavia, necessitam da formação de cabocátions estáveis. Nas reações SN2, quanto mais forte for o nucleófilo e maior sua concentraçao, mais rápida será a reação.
	Grupos Oxigenados H2Overifica-se uma grande dificuldade para se oxidar os carbonos do anel benzênico devido à estabilidade causada pela deslocalização dos elétrons π (ressonância). Isto só ocorre em condições muito enérgicas produzindo ruptura e conseqüente destruição do anel benzênico. Todavia, observa-se uma menor dificuldade para se oxidar as cadeias laterais de hidrocarbonmetos aromáticos. Em tais circunstâncias, podemos verificar três resultados distintos:
- quando a cadeia lateral possuir apenas um átomo de carbono, ocorre formação de ácido benzóico;
- quando a cadeia lateral possuir dois átomos de carbono, ocorre ruptura da mesma de modo a produzir ácido benzóico e ácido carbônico que se decompõe em CO2 e água;
- quando a cadeia lateral possuir mais de dois átomos de carbono, ocorre ruptura da mesma de modo que o átomo de carbono ligado diretamente ao anel permanece no mesmo e é oxidado a ácido benzóico enquanto os demais carbonos são oxidados a ácidos carboxílicos.
Exemplos: 1) Oxidação enérgica do metil-benzeno
2) Oxidação enérgica do etil-benzeno
3) Oxidação enérgica do propil-benzeno
4) Oxidação enérgica do m-metil-etil-benzeno
ÁLCOOIS- No caso dos álcoois, a oxidação ocorre no carbono que está ligado diretamente ao oxigênio e depende do número de átomos de hidrogênio ligados a este carbono. Um álcool primário sofre oxidação originando um gem-diol que se desidrata levando ao aldeído que, posteriormente, se oxida à ácido carboxílico. A oxidação do aldeído a ácido é bastante rápida e, conseqüentemente, torna-se difícil o isolamento do aldeído intermediário. Uma possibilidade seria proceder ao controle de temperatura da reação e à destilação do aldeído, eliminando-o do meio reacional. Um álcool secundário sofre oxidação originando uma cetona que, nessas condições, não sofre posterior oxidação, assim como acontece com os álcoois terciários.
Exemplos: 1) Oxidação enérgica do etanol
2) Oxidação enérgica do 2-propanol
ALDEÍDOS- Conforme já foi mencionado, os aldeídos sofrem oxidação no carbono que contém o grupo funcional levando à formação de ácidos carboxílicos.
Exemplo: Oxidação do propanal
Os aldeídos são facilmente oxidados aos respectivos ácidos carboxílicos, uma vez que oxidantes muito brandos já oxidam os aldeídos, o que evidencia seu alto poder redutor. Por outro lado, as cetonas (isômeros funcionais dos aldeídos) são bastante resistentes à ação de oxidantes. Assim, as reações utilizadas em laboratório para diferenciar aldeídos e cetonas baseiam-se no poder redutor de cada um deles. Os reativos mais usados com esse objetivo são os de Tollens, Fehling e Benedict.
O Reativo de Tollens consiste numa mistura de nitrato de prata com amônia aquosa. É um oxidante muito fraco e, por isso, reage apenas com os aldeídos, oxidando-os a íon carboxilato que capta H+ do meio formando ácido carboxílico, enquanto a prata, que tem NOx = +1, é reduzida à prata metálica, depositando-se nas paredes do frasco formando um espelho de prata. Com as cetonas, no entanto, a reação não ocorre.
O Reativo de Fehling é uma mistura alcalina de tartarato (C4H4O6-2) duplo de sódio e potássio com solução de sulfato de cobre (CuSO4). A mistura é um líquido de cor azul intenso, que contém um íon complexo de cobre II (Cu+2). Ao serem tratados com ela, os aldeídos provoacam a formação de um precipitado marrom avermelhado de óxido cuproso. Esses reativo permite diferenciar aldeídos de cetonas, pois as cetonas não reagem com ele.
O Reativo de Benedict é uma solução alcalina contendo um íon complexo de citrato cúprico, de natureza semelhante ao Reativo de Fehling. Na reação com aldeídos e com α-hidroxi-cetonas, ocorre formação de um precipitado marrom avermelhado de Cu2O. Como a solução de citrato é azul, o aparecimento do precipitado é uma indicação clara de um teste positivo. Este reagente é principalmente utilizado para caracterização de açúcares redutores (cetoses e aldoses).
9.4 – REAÇÕES DE OZONÓLISE
É a oxidação provocada pelo gás ozônio (O3), seguida de hidrólise na presença de zinco. É o método mais amplamente usado para a localização da ligação dupla de um alqueno. O ozônio reage com os alquenos para formar compostos instáveis que rearranjam-se espontaneamente formando compostos conhecidos como ozonídeos. Os ozonídeos são compostos relativamente instáveis e alguns podem explodir violentamente. Devido à esta propriedade, em geral não são isolados, mas são diretamente reduzidos por tratamento com zinco e água. A redução produz compostos carbonílicos (aldeídos e cetonas) que podem ser isolados e identificados.
O mecanismo da reação envolve inicialmente a adição do ozônio à dupla ligação quebrando as ligações σ e π e originando um composto intermediário denominado ozoneto ou ozonídeo. Conforme já foi mencionado, este composto é altamente explosivo, razão pela qual a ozonólise é realizada na presença de água que provoca sua hidrólise, originando aldeídos e cetonas. O zinco adicionado destrói a água oxigenada (H2O2), impedindo que esta provoque a oxidação do aldeído a ácido carboxílico. Os carbonos primários e secundários da dupla são oxidados a aldeídos, enquanto os terciários são oxidados a cetonas. Uma vez identificados os aldeídos e/ou cetonas, a localização da ligação dupla no alqueno original fica facilmente elucidada.
Exemplos: 1) Ozonólise do 1-buteno
2) Ozonólise do 2-buteno
3) Ozonólise do 2,3-dimetil-2-penteno
4) Ozonólise do 2-metil-propeno
9.5 – REAÇÕES DE REDUÇÃO
Em relação aos compostos orgânicos, as reações de redução podem ser consideradas como processos inversos às reações de oxidação. Assim, podemos reduzir cetonas a álcoois secundários, aldeídos a álcoois primários, ácidos carboxílicos a aldeídos, etc. Vejamos alguns exemplos e os principais agentes redutores utilizados.
HIDROCARBONETOS INSATURADOS- As reações de redução desses compostos são realizadas principalmente através da hidrogenação catalítica e a reação também é classificada como sendo uma reação de adição de hidrogênio. A reação é catalisada pelo metal Ni, pela Pt ou pelo Pd, porque o hidrogênio é bastante estável na forma molecular e, por isso, dificilmente reagirá espontaneamente. O catalisador serve para adsorver as moléculas de H2 em sua superfície metálica, permitindo assim a formação de hidrogênio atômico, bastante reativo. A hidrogenação catalítica de alcenos produz alcanos, enquanto a reação dos alcinos pode levar tanto à formação de alcenos como de alcanos, dependendo somente da quantidade de hidrogênio presente.
Exemplos: 1) Hidrogenação catalítica do eteno
2) Hidrogenação catalítica do etino
ÁLCOOIS- As reações de redução desses compostos ocorre frente a redutores energéticos originando hidrocarbonetos. Esta reação é também conhecida como Reação de Berthelot.
Exemplo: Redução do etanol
ALDEÍDOS E CETONAS- A redução de aldeídos e cetonas pode ser realizada através da hidrogenação catalítica dos mesmos produzindo álcoois primários e secundários, respectivamente. Aldeídos e cetonas também reagem com amálgama de zinco, Zn(Hg), em HCl concentrado, produzindo hidrocarbonetos e a reação é denominada Redução de Clemmensen. Na reação do amálgama de zinco com HCl ocorre formação de hidrogênio atômico que é altamente redutor e responsável pela redução dos aldeídos e cetonas neste processo: Zn(Hg) + 2HCl ZnCl2 + 2[H].
Exemplos: 1) Hidrogenação catalítica do etanal
2) Hidrogenação catalítica da propanona
3) Redução de Clemmensen do etanal
4) Redução de Clemmensen da propanona
ÁCIDOS CARBOXÍLICOS E AMIDAS- Tanto os ácidos carboxílicos como as amidas apresentam pouca tendência para se oxidar ou reduzir. Para reduzir tais compostos usam-se reagentes especiais que são agentes redutores fortes, como o hidreto de lítio e alumínio, LiAlH4. Desse modo, amidas são reduzidas a aminas e ácidos carboxílicos a álcoois.
Exemplos: 1) Redução do ácido acético
2) Redução da etanamida
NITRILAS E NITROCOMPOSTOS- Estas classes de compostos sofrem redução por hidrogenação catalítica e por outrosagentes redutores tais como: Na/etanol, LiAlH4, Fe/HCl, etc. A redução de nitrilas e nitrocompostos leva à formação de aminas primárias.
Exemplos: 1) Redução do cianeto de metila (etanonitrila)
2) Redução do nitrobenzeno
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] FELTRE, Ricardo & YOSHINAGA, Setsuo. Química Orgânica, Volume 4, Editora Moderna LTDA, São Paulo, 1974.
[2] NETTO, Carmo Gallo. Química Básica – Química Orgânica , Volume 3, Editora Scipione Ltda, São Paulo, 1989.
[3] MORRISON, Robert T. & BOYD, Robert N.. Química Orgânica, Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa, 1992.
[4] SARDELLA, Antônio. Curso de Química – Química Orgânica, Volume 3, Editora Ática, São Paulo, 1997.
[5] USBERCO, João e SALVADOR, Edgar. Química – Química Orgânica, Volume 3, Editora Saraiva, São Paulo, 1997.
[6] HARTWIG, Dácio Rodney, SOUZA, Edson e MOTA, Ronaldo Nascimento. Química - Química Orgânica, Volume 3, Editora Scipione, São Paulo, 1999.
[7] LEMBO, Antônio. Química – Realidade e Contexto, Volume 3, Editora Ática, São Paulo, 2000.
[8] NOVAIS, Vera. Química, Volume 3, Atual Editora LTDA, São Paulo, 2000.
CADERNO DE EXERCÍCIOS
EXERCÍCIOS 01 – MECANISMOS DAS REAÇÕES QUÍMICAS
1- Qual a diferença entre cisão homolítica e heterolítica?
2- Das ligações abaixo, qual terá maior tendência a sofrer ruptura heterolítica? Justifique.
a) CH3 – H					d) CH3 – NH2
b) CH3 – CH3				e) CH3 - F
c) CH3 – NO2
3- A equação CH4 → .CH3 + .H, representa:
a) formação de carbocátion			d) reação de heterólise
b) formação de carbânion			e) reação de substituição
c) reação de homólise
4- Na seqüência das reações:
Cl2 → 2Cl.
Cl. + CH4 → HCl + CH3.
CH3. + Cl2 → CH3Cl + Cl., verifica-se respectivamente
a) homólise, radicais livres, reações em cadeia
b) fotólise, reagente nucleófilo, reações de eliminação
c) heterólise, reagente eletrófilo, reações de adição
d) homólise, radicais livres, reações de adição
5- O que é reagente nucleófilo e eletrófilo?
6- Por que a amônia é um nucleófilo?
7- O íon Na +atua como nucleófilo ou eletrófilo? Explique
8- Considere os reagentes: H+, OH-, Br-. As regiões de duplas ou triplas ligações são ricas em elétrons e podem ser usadas por reagentes eletrófilos. Com base nessa informação, identifique qual deles reage com o seguinte substrato: CH2 = CH – CH3. Explique.
9- Considere os compostos: I) CH3 – C ≡ N e II) CH3CH2OCH=CH2
a) Qual o efeito eletrônico causado no composto I ? Justifique.
b) Qual o efeito eletrônico causado na espécie II ? Justifique.
10- Sabendo que o efeito indutivo diminui com a distância, considere estes compostos:
I) CH3CH2CH2 - Br
II) CH3CH2CH2 – F
III) CH3CH2CH2CH2 – Br
a) Em cada um dos compostos acima, quais elementos provocam efeito indutivo? De que tipo são estes efeitos?
b) Em qual dos compostos orgânicos acima o efeito indutivo é mais pronunciado?
c) O bromo provoca maior efeito indutivo em I ou em III? Por que?
11- Qual a diferença entre efeito indutivo e mesomérico?
12- Identifique os efeitos eletrônicos apresentados pelos compostos como: +Is, -Is, +M, -M.
	a)
	
	b)
	
	c)
	
	d)
	
13- Forneça as estruturas de ressonância das substâncias:
	a)
	
	b)
	
	c)
	
14- Classifique os efeitos indutivos exercidos sobre o metil pelos radicais que o acompanham:
a) flúor-metano			b) metil-amina			c) propanol
15- Mostre, através de estruturas, o efeito eletrônico que pode ocorrer no ácido 2,4-hexadienóico
16- Mostre as estruturas de ressonância para as moléculas do fenol e da anilina.
EXERCÍCIOS 02 – REAÇÕES DE OBTENÇÃO DE ALCANOS
1- Forneça as equações químicas que descrevem os processos abaixo:
a) hidrogenação catalítica do 2-metil-2-buteno
b) etanol + ácido iodídrico / aquecimento
c) iodeto de etila + ácido iodídrico / aquecimento
d) iodeto de metila + sódio metálico
e) iodeto de isopropila + iodeto de isobutila + sódio metálico
f) cloreto de butilmagnésio + cloreto de etila / éter
g) acetato de sódio + hidróxido de sódio / óxido de cálcio
h) eletrólise de uma solução aquosa de propanoato de sódio 
2- Proponha dois métodos diferentes para a obtenção de butano.
3- Proponha um método de obtenção de propano a partir de um ácido carboxílico.
4- Proponha um método de obtenção de hexano através de um processo que aumente o número de carbonos da cadeia.
5- Proponha um método de obtenção de pentano através de um método que diminua o número de átomos de carbono da cadeia.
6- Qual alcano é obtido ao submetermos o brometo de propil-magnésio à ação da água? Mostre as equações químicas do processo.
7- Qual alcano obtemos a partir do 2-metil-butanoato de sódio, através da síntese de Kolbe? Mostre todas as equações químicas envolvidas no processo, inclusive a equação global.
8- Que sal devemos usar para obter o butano através da síntese de Kolbe?
9- Que alcano obtemos através da síntese de Wurtz utilizando o 1-cloro-2-metil-propano? Mostre as equações químicas do processo.
10- Temos a intenção de obter hexano pelo método de Dumas. Então, que sal de sódio deve ser utilizado? Mostre as equações químicas do processo.
EXERCÍCIOS 03 – REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO EM ALCANOS
1- Forneça as equações químicas que descrevem os processos abaixo:
a) nitração do propano
b) sulfonação do 2,2-dimetil-propano
c) bromação do 2-metil-propano
d) cloração do butano
e) nitração do 3-metil-butano
f) sulfonação do 2,4,4-trimetil-hexano
g) nitração do butano
h) sulfonação do 2-metil-propano
i) fluoração do 2-metil-butano
2- Proponha, através de reações químicas, uma rota sintética para os compostos abaixo:
a) 2-metil-2-nitro-propano
b) tetracloreto de carbono
c) 1,2-dibromo-propano
d) ácido metilssulfônico
e) 1,2-diflúor-butano
3- Na halogenação, com bromo, do 3-metil-pentano, em reação de substituição, o átomo de hidrogênio mais facilmente substituível pelo halogênio se situa em qual carbono? Demonstre na estrutura e monte a equação química do processo.
4- Um certo material é constituído apenas de moléculas C4H10. Ao ser bromado, produziu quatro compostos monobromados diferentes, de fórmula C4H9Br. Com base nesta informação, justifique se o material considerado é uma mistura ou uma substância pura.
5- Equacione a reação de monocloração do ciclopropano mostrando todas as etapas do mecanismo considerado.
6- Equacione a reação de sulfonação do isobutano mostrando todas as etapas do mecanismo considerado.
EXERCÍCIOS 04 – REAÇÕES DE ADIÇÃO ELETROFÍLICA
1- Forneça as equações químicas e os mecanismos que descrevem os seguintes processos:
a) etino + água / meio ácido
b) propino + água / meio ácido
c) 1-butino + 2mols de água / meio ácido
d) propeno + ácido clorídrico
e) hidrogenação do ciclobuteno
f) bromação do ciclopenteno
g) cloração do cicloexano
h) 1-pentino + 2mols de cloro gasoso
i) 2-metil-2-buteno + ácido clorídrico
j) 1-metil-ciclopenteno + ácido bromídrico
k) cicloexeno + água
l) 1,2-butadieno + água
2- Os isômeros 1-buteno e 2-buteno sofrem reações de adição com hidrogênio, cloro e ácido clorídrico. Faça as reações dos isômeros com cada um dos reagentes citados e mostre a situação em que eles formam produtos diferentes.
3- Proponha uma rota de síntese para obter os compostos abaixo fornecendo as equações químicas:
a) 2-butanol
b) 1-butanol
c) 1-bromo-1-metil-cicloexano
d) 1,4-diclorobutano
e) 2,3-diclorobutano
4- Equacione a reação de cloração que permite obter:
a) 1,2-dicloro-1-buteno			c) 1,1,2,2-tetraclorobutano
b) 1,3-diclorobutano				d) 1,2-dicloroeteno
5- A reação do propino com bromo pode produzir dois estereoisômeros. Escreva a equação dessa reação química e a fórmula estrutural de cada um dos isômeros.
6- Que produto é obtido quando adicionamos brometo de hidrogênio a 3,4-dimetil-2-penteno?
EXERCÍCIOS 05 – REAÇÕES DE ADIÇÃO NUCLEOFÍLICA
1- Forneça as equações químicas que descrevem os processos abaixo citados:
a) propanal + brometo de etilmagnésio / H2O
b) butanal + ácido cianídrico
c) propanona + iodeto de propilmagnésio / 1) éter e 2) água
d) butanona + bissulfitode sódio / éter
e) metanal + cloreto de isopropilmagnésio / 1) éter e 2) água
f) 3-pentanona + ácido cianídrico
g) cicloexanona + cloreto de metilmagnésio / H2O
h) metanal + bissulfito de sódio / éter
2- Os compostos abaixo foram obtidos a partir de reagentes de Grignard e compostos carbonílicos. Forneça as equações para obtenção destes produtos:
a) 2-butanol
b) 2-metil-2-butanol
c) etanol
d) 3-pentanol
e) 2-metil-2-propanol
f) álcool 1-metil-ciclopentílico
3- Que composto orgânico se forma quando submetemos a butanona à ação do cianidreto (HCN)? Forneça a equação química do processo.
4- Submetendo o butanal à ação do bissulfito de sódio em meio étereo, que composto se forma? Forneça a equação química do processo.
5- Um aldeído A adiciona iodeto de metil-magnésio e produz um composto que se hidrolisa originando o álcool 2-propanol. Forneça a fórmula estrutural e o nome do aldeído A.
6- O aldeído fórmico reage com iodeto de metil-magnésio e origina um composto A que produz, por hidrólise, um álcool B. Equacione as reações e forneça o nome do álcool B.
7- Quais os produtos obtidos quando submetemos a cicloexanona à ação do ácido cianídrico e do bissulfito de sódio em éter? Forneça as equações químicas dos processos.
EXERCÍCIOS 06 – REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO ELETROFÍLICA
1- Forneça as etapas do mecanismo de acilação do anel benzênico.
2- Forneça as equações químicas que descrevem os processos abaixo citados. Indique o produto principal e o secundário, quando houver.
a) nitrobenzeno + ácido nítrico / ácido sulfúrico
b) etil-fenil-cetona + ácido sulfúrico
c) fenilamina + brometo de metila / brometo de alumínio
d) clorobenzeno + cloreto de acetila / cloreto de alumínio
e) benzeno + bromo / brometo férrico
f) isopropilbenzeno + cloreto de metila / cloreto férrico
g) m-hidroxi-fenol + cloro / cloreto de alumínio
h) ácido benzenossulfônico + ácido sulfúrico
i) ácido benzóico + ácido nítrico / ácido sulfúrico
j) ácido m-cloro-benzóico + ácido nítrico / ácido sulfúrico
k) p-hidroxi-nitrobenzeno + brometo de isobutila / brometo de alumínio
l) p-metoxi-tolueno + bromo / brometo férrico
m) p-metil-fenol + ácido sulfúrico
n) o-cloro-tolueno + ácido nítrico / ácido sulfúrico
3- Por que o benzeno reage preferencialmente por substituição e não por adição, como os alquenos?
4- A que se deve a grande estabilidade dos compostos aromáticos?
5- No metilbenzeno, a substituição na posição orto se dá com rendimento em torno de 40%, ao passo que no terc-butil-benzeno, o rendimento para esta mesma posição é nulo. Explique.
6- Qual a posição mais susceptível de sofrer um ataque eletrofílico no fenol?
7- A ordem crescente de reatividade para a substituição eletrofílica nos compostos benzeno, fenol e nitrobenzeno é: nitrobenzeno < benzeno < fenol. Justifique.
8- Mostre todas as etapas para as reações de nitração e cloração do tolueno.
9- Como se dá a reação do clorobenzeno com uma mistura sulfonítrica? Forneça todas as etapas do processo.
EXERCÍCIOS 07– REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO NUCLEOFÍLICA
1- Forneça as equações químicas que descrevem os processos abaixo citados:
a) cloreto de etila + hidróxido de sódio
b) 2-metil-2-bromo-butano + água
c) álcool metílico + ácido bromídrico
d) bromo-metano + hidróxido de potássio
e) cloreto de benzila + amônia
f) metanol + brometo de metila
g) álcool metílico + cloreto de isopropila
h) etanol + iodeto de metila
i) cloreto de terc-butila + hidróxido de sódio
j) ácido acético + álcool etílico
k) iodeto de ciclopropila + amônia
l) 1,2-dicloro-etano + 2NH3
m) 1-propanol + ácido clorídrico
n) etóxido de sódio + iodo-metano
o) metóxido de sódio + iodeto de terc-butila
p) acetato de metila + água
q) formiato de etila + água
r) CH3COCl + amônia
s) φ-COCl + fenilamina
t) ácido etanóico + álcool isopropílico
u) iodeto de metila + amônia
2- Proponha uma rota de síntese para obter os compostos abaixo fornecendo as equações químicas:
a) álcool terc-butílico
b) álcool 2,2-dimetil-propílico
3- Indique os produtos da reação entre o bromoetano e o metanol, através da equação química do processo.
4- Sabendo que o etóxido de sódio é um nucleófilo, indique através de equações químicas, o caminho que permitirá obter o etóxi-isobutano.
5- Forneça a equação química do processo em que ocorre a reação entre o brometo de etila e a amônia.
EXERCÍCIOS 08– REAÇÕES DE ELIMINAÇÃO
1- O etanol é o álcool industrial mais importante, sendo utilizado como ingrediente em bebidas fermentadas, como solvente anti-séptico tópico, etc. Represente a equação química que fornece o produto obtido a partir da desidratação intermolecular do etanol, realizada a 180oC.
2- A desidratação de álcoois, em meio ácido, pode produzir alquenos. Represente as estruturas de dois alquenos resultantes da desidratação do 2-metil-ciclopentanol e forneça suas nomenclaturas.
3- Equacione quimicamente a desidratação intramolecular do 3-metil-2-butanol.
4- Indique os compostos iodados dos quais podemos partir para obtermos, por reação com zinco: o metilciclopropano e o propino.
5- Forneça as equações químicas que descrevem os processos abaixo citados:
a) 2-clorobutano + hidróxido de potássio em álcool
b) 2-butanol + ácido e temperatura elevada
c) 2-metil-5-hexen-3-ol + ácido e temperatura elevada
d) 2,3-dibromo-butano + zinco
e) 2,3-dibromo-butano + potassa alcoólica
f) 2,3-dicloro-butano + 2mols de hidróxido de potássio em álcool
g) cicloexanol + H+ / temperatura elevada
h) etanol + H+ / temperatura baixa
i) 2-metil-1,3-diiodo-pentano + zinco
j) 2-metil-1,3-diiodo-pentano + hidróxido de potássio em álcool
6- Proponha uma rota de síntese para obter os compostos abaixo:
a) éter metil-terc-butílico
b) éter etílico
c) eteno
d) cicloexeno (dois métodos diferentes)
e) ácido propinóico através de um composto que possua estereoisomeria
f) 2,3-dimetil-2-penteno
g) 3-hexino
h) 2-buteno (produto principal) e 1-buteno (produto secundário)
i) ciclopentano
j) 2-metil-2-penteno por desidratação intramolecular
EXERCÍCIOS 09– REAÇÕES DE OXI - REDUÇÃO
1- Forneça as equações químicas que descrevem os processos abaixo citados:
a) ciclopropano + [O] / H+				a’) p-nitrotolueno + H2 / Ni, Δ
b) ciclopropano + [O] / OH-				b’) ácido metil-propanóico + LiAlH4
c) ciclopenteno + [O] / H+				c’) propanonitrila + H2 / Ni, Δ
d) ciclopenteno + [O] / OH-				d’) 2-metil-propanamida + LiAlH4
e) 1-pentino + [O] / H+				e’) ácido benzóico + LiAlH4
f) 2-pentino + [O] / OH-				f’) combustão do 2-butino
g) 2-buteno + [O] / H+				g’) 3-metil-2-hexanona + H2 / Ni, Δ
h) 2-buteno + [O] / OH-				h’) propeno + H2 / Ni, Δ
i) 2-metil-2,5-hexadieno + [O] / H+			i’) ciclopentano + O2
j) 2-metil-2,5-hexadieno + [O] / OH-			j’) isopropanol + 2HI / Δ
k) 2-propanol + [O] / OH-				k’) 2-metil-2-buteno + O3 / H2O, Zn
l) 2-propanol + [O] / H+				l’) combustão do 1,4-butadieno
m) 2-propanol + 2HI / Δ				m’) combustão do heptano
n) 2-metil-2-propanol + [O] / OH-			n’) 4-metil-2-penteno + O3 / H2O, Zn
o) 2-metil-2-propanol + [O] / H+			o’) p-etil-propil-benzeno + [O] / H+
p) 2-metil-2-propanol + 2HI / Δ 			p’) octano + O2
q) aldeído acético + [O] / OH-			q’) combustão do propeno
r) aldeído acético + [O] / H+				r’) 3-metil-2-hexanona + Zn(Hg) / HCl
s) aldeído acético + H2 / Ni, Δ			s’) propanol + O2
t) aldeído acético + Zn(Hg) / HCl			t’) propeno + O3 / H2O, Zn
u) butanamida + LiAlH4				u’) o-dimetil-benzeno + [O] / H+
v) acetonitrila + H2 / Ni, Δ				v’) 2,3-dimetil-1-penteno + O3 / H2O, Zn
x) cianeto de isopropila + H2 / Ni, Δ			x’) combustão do ácido acético
z) m-dinitrobenzeno + H2 / Ni, Δ			z’) butanal + O2
2- Dois hidrocarbonetos, A e B, sofreram oxidação enérgica, produzindo, respectivamente, ácido etanóico e ácido etanóico com liberação de gás carbônico. Forneça os nomes e estruturas dos dois hidrocarbonetos.
3- A ozonólise do composto C6H12, seguida de uma hidrólise, produz exclusivamente acetona. Forneça nome e estrutura do composto.
4- Um alceno de fórmula molecular C6H12 sofre oxidação pela presença de KMnO4 em meio ácido, formando cetona, gás carbônico e água. Determineas possíveis estruturas do alceno e seus respectivos nomes.
5- Um álcool de fórmula molecular C5H12O apresenta as seguintes propriedades: oxidado, produz uma cetona; desidratado, produz um alceno que, por oxidação enérgica produz uma mistura de ácido e cetona. Qual a fórmula estrutural e a nomenclatura desse álcool?
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