REAÇÕES ORGÂNICAS DE SUBSTITUIÇÃO

Introdução às reações de substituição dos hidrocarbonetos

Visão geral da seção: Nesta seção, o professor Marcus Ericsson introduz as reações de substituição dos hidrocarbonetos, com foco nos hidrocarbonetos aromáticos e no efeito indutivo.

Reações de substituição em alcanos

• A primeira coisa a ser considerada nas reações de substituição em alcanos é a tendência de saída do hidrogênio.

• Os hidrogênios com maior tendência de sair geram os produtos majoritários, enquanto os que têm menor tendência geram produtos em menor quantidade.

Efeito indutivo nos hidrocarbonetos aromáticos

• Nos hidrocarbonetos aromáticos, há o efeito indutivo que pode influenciar a posição da próxima substituição no anel.

• Grupos diretores orto/para são grupos ligados ao anel que podem influenciar a posição da próxima substituição.

Tendência de saída do hidrogênio

• A ordem de tendência para a saída do hidrogênio é: terciário > secundário > primário > carbono ligado ao metano (lario).

• O carbono ligado ao metano tem a menor tendência de ter seu hidrogênio substituído.

Exemplo prático - Substituição por grupo nitro (NO2)

• Na reação de substituição por grupo nitro, um dos átomos de hidrogênio é substituído pelo grupo nitro (NO2).

• O carbono secundário tem maior tendência a sofrer essa substituição em relação aos carbonos primários.

• O produto principal é o composto em que o hidrogênio do carbono secundário é substituído pelo grupo nitro.

Conclusão

• As reações de substituição dos hidrocarbonetos envolvem a saída de hidrogênios e a entrada de grupos funcionais.

• A tendência de saída do hidrogênio depende da estrutura do composto e pode ser influenciada por fatores como o efeito indutivo.

Reação de Formação do Ácido Nítrico e Sulfúrico

Visão Geral da Seção: Nesta seção, é discutida a reação de formação do ácido nítrico e sulfúrico, bem como o papel de cada um na reação.

Reagente Principal: Ácido Nítrico

• O ácido nítrico é o reagente principal na formação do NO2.

• O ácido sulfúrico atua como catalisador nessa reação.

Concentração do Ácido Sulfúrico

• O ácido sulfúrico vem concentrado e pode ser chamado de "ácido fumante" ou "ácido fumegante".

• É recomendado trabalhar com esse ácido dentro de uma capela para coletar os vapores.

Formação da Solução Nitrosulfônica

• A solução nitrosulfônica é formada pela combinação do ácido sulfúrico com o ácido nítrico.

• Na sua formação, o grupo sulfônico substitui um hidrogênio no anel aromático.

Tendência de Substituição nos Carbonos

• Os carbonos primários, secundários e terciários têm tendência à substituição.

• No entanto, o carbono terciário tem maior tendência a ser substituído.

Produto Majoritário da Substituição

• A substituição ocorre preferencialmente no carbono terciário.

• O produto majoritário será aquele em que o hidrogênio é substituído pelo grupo ácido sulfônico.

Reações de Halogenação em Alcanos

Visão Geral da Seção: Nesta seção, são abordadas as reações de halogenação em alcanos.

Reação de Halogenação

• A reação de halogenação ocorre quando um halogênio (X2) é adicionado a um hidrocarboneto.

• A presença de luz atua como catalisador nessa reação.

Substituição do Hidrogênio

• O hidrogênio do hidrocarboneto é substituído pelo halogênio.

• O produto formado é um haleto orgânico.

Tendência de Substituição nos Carbonos

• Todos os carbonos podem passar por substituição, mas o carbono terciário tem maior tendência.

• A substituição ocorrerá preferencialmente no carbono terciário.

Reações de Substituição em Compostos Aromáticos

Visão Geral da Seção: Nesta seção, são discutidas as reações de substituição em compostos aromáticos.

Reações de Substituição Aromática

• As reações de substituição ocorrem no anel benzênico.

• São conhecidas como S/A (Substituições Aromáticas).

Escolha do Hidrogênio para Substituir

• Um dos hidrogênios ligados ao anel benzênico será escolhido para ser substituído.

• Os demais hidrogênios serão omitidos na representação das reações.

Primeira Reação: Ácido Nítrico e Ácido Sulfúrico

• Na primeira reação, o ácido nítrico e o ácido sulfúrico são utilizados.

• O grupo nitro (NO2) substitui o hidrogênio escolhido.

Reação de Substituição com Ácido Clorídrico

Visão Geral da Seção: Nesta seção, é abordada a reação de substituição com ácido clorídrico.

Reação com Ácido Clorídrico

• Na reação com ácido clorídrico (HCl), o hidrogênio substituído se liga ao cloro.

• O produto orgânico formado é representado pelo HCl ligado ao carbono substituído.

Conclusão

Neste resumo, foram abordadas as reações de formação do ácido nítrico e sulfúrico, as reações de halogenação em alcanos e as reações de substituição em compostos aromáticos. Foram discutidos os principais reagentes, produtos e tendências de substituição nos carbonos.

Formação do Ácido Sulfúrico

Visão Geral da Seção: Nesta seção, é explicada a formação do ácido sulfúrico e como ocorre a reação.

Reação de Formação

• A formação do ácido sulfúrico ocorre pela substituição de um hidrogênio no grupo ácido sulfônico por um grupo sulfato.

• O hidrogênio que sobra se junta ao hidrogênio do anel mágico para formar H2O.

• Essa reação é conhecida como reação de halogenação.

Reações de Friedel e Crafts

Visão Geral da Seção: Nesta seção, são abordadas as reações de Friedel e Crafts na formação de compostos orgânicos.

Reações de Friedel e Crafts

• As reações de Friedel e Crafts são utilizadas quando há um elemento da família 7A ligado à cadeia carbônica.

• Um grupo alquila é ligado ao anel mágico, substituindo o hidrogênio positivo.

• Essas reações são catalisadas por substâncias como AlCl3 ou FeBr3.

Grupos Orientadores em Substituições Aromáticas

Visão Geral da Seção: Nesta seção, são discutidos os grupos orientadores em substituições aromáticas e seu efeito na posição das substituições.

Grupos Orientadores

• Os grupos orientadores influenciam a posição das próximas substituições em uma molécula aromática.

• Os grupos diretores podem ser orto/para ou meta, dependendo de sua influência na posição das substituições.

• Os grupos alquilas são exemplos de grupos diretores.

Reações de Friedel e Crafts - Parte 2

Visão Geral da Seção: Nesta seção, é abordada a segunda parte das reações de Friedel e Crafts.

Reações de Friedel e Crafts - Parte 2

• As reações de Friedel e Crafts podem ser divididas em duas categorias: alquilação e acilação.

• Na alquilação, um grupo alquila é ligado ao anel mágico.

• Na acilação, um grupo acila é ligado ao anel mágico.

Grupos Orientadores em Substituições Aromáticas - Parte 2

Visão Geral da Seção: Nesta seção, são discutidos os grupos orientadores em substituições aromáticas e seu efeito na posição das substituições.

Grupos Orientadores - Parte 2

• Os grupos orientadores podem ser classificados como para-diretores ou meta-diretores.

• Os grupos saturados são exemplos de para-diretores.

• O grupo nitro é um exemplo de meta-diretor.

Efeito dos Grupos Orientadores nas Substituições Aromáticas

Visão Geral da Seção: Nesta seção, é explicado o efeito dos grupos orientadores nas substituições aromáticas.

Efeito dos Grupos Orientadores

• Os grupos orientadores têm a capacidade de influenciar a posição das próximas substituições no anel aromático.

• Existem dois blocos de grupos orientadores: para-diretores e meta-diretores.

• Os grupos para-diretores induzem a substituição em posição orto/para, enquanto os meta-diretores induzem a substituição em posição meta.

Grupos Orientadores - Parte 3

Visão Geral da Seção: Nesta seção, são apresentados mais exemplos de grupos orientadores e seu efeito nas substituições aromáticas.

Grupos Orientadores - Parte 3

• Os grupos alquila são exemplos de grupos saturados que atuam como para-diretores.

• O grupo nitro é um exemplo de grupo meta-diretor.

Ligação de Carbono e Nitrogênio

Visão geral da seção: Nesta seção, discute-se a ligação entre carbono e nitrogênio, bem como o efeito dos substituintes na orientação das reações.

Efeito dos grupos meta-diretores

• A presença de grupos meta-diretores em uma molécula induz a entrada do próximo grupo substituinte na posição meta.

• Exemplos de grupos meta-diretores incluem carboxilato (-COO-) e ácido sulfônico (-SO3H).

Exemplo de substituição no metil benzeno

• O metil benzeno é um composto com um grupo metil (CH3) ligado ao anel benzênico.

• Ao sofrer uma reação de substituição, podem ocorrer duas possibilidades: substituição no orto (posição 2) ou no para (posição 4).

• Dependendo da posição do substituinte, diferentes produtos são formados.

Reações exemplificando o efeito dos substituintes

• Um exemplo é a reação entre o metil benzeno e o cloro em diferentes posições.

• Quando o cloro está na posição orto (2), forma-se um composto isômero horto.

• Quando o cloro está na posição para (4), forma-se um composto isômero para.

Exemplos de Substituição com Efeito Indutivo

Visão geral da seção: Nesta seção, são apresentados exemplos de reações de substituição com efeito indutivo.

Síntese do tolueno por alta temperatura

• O tolueno, também conhecido como metil benzeno, é um composto substituído com um grupo metil (CH3) ligado ao anel benzênico.

• Por meio de uma reação de substituição em alta temperatura, o tolueno pode ser sintetizado a partir de outro composto.

Produtos formados na reação do tolueno com H2SO4

• Ao reagir o tolueno com H2SO4, podem ser formados dois produtos: horto e para.

• A posição do grupo substituinte determina qual produto será majoritário.

Reações em Sequência

Visão geral da seção: Nesta seção, são apresentadas reações em sequência e seus produtos resultantes.

Reação do benzeno com Br2 em F2

• Ao reagir o benzeno com bromo (Br2) em presença de FeBr3, ocorre uma reação de halogenação.

• O bromo pode entrar em qualquer posição do anel benzênico.

Reação do benzeno com SO3H

• Ao reagir o benzeno com ácido sulfônico (SO3H), ocorre uma reação de sulfonação.

• O grupo sulfônico entra no anel benzênico sem diferença nas posições.

Reações adicionais e influência dos grupos meta-diretores

Visão geral da seção: Nesta seção, são apresentadas mais reações e discute-se a influência dos grupos meta-diretores nas posições das substituições.

Influência dos grupos meta-diretores na posição das substituições

• A presença de grupos meta-diretores, como o grupo metil (CH3), influencia a entrada do grupo substituinte nas posições horto ou para.

• O grupo metil pode induzir a entrada do grupo acila nas posições horto ou para.

Exemplos de reações com grupos meta-diretores

• São apresentados exemplos de reações com o benzeno e diferentes grupos substituintes.

• Dependendo da posição dos grupos substituintes, diferentes produtos são formados.

Reação de assimilação Friedel-Crafts

Visão geral da seção: Nesta seção, é discutida a reação de assimilação Friedel-Crafts e sua influência nos produtos formados.

Reação do benzeno com brometo de etano

• Ao reagir o benzeno com brometo de etano em presença de AlCl3, ocorre uma reação de assimilação Friedel-Crafts.

• O grupo alquila entra no anel benzênico induzido pelo grupo meta-diretor.

Repetindo o Anel e a Ligação com Hidrogênio

Visão Geral da Seção: Nesta parte, o palestrante discute a repetição do anel e a ligação com hidrogênio.

Repetição do Anel e Grupo de Carbono

• O grupo de carbono precisa entrar em meta com o hidrogênio do anel.

• Serão colocados 12 carbonos no plano.

• O carbono que se liga ao anel é destacado em vermelho.

Subproduto e Ligação com Bromo

• É importante lembrar do subproduto, que é o hidrogênio liberado dessa posição do anel.

• Esse hidrogênio se junta ao bromo para formar uma ligação.

• O ataque ocorre sem problemas.

Encerramento e Mensagem Final

Visão Geral da Seção: Nesta parte final, o palestrante encerra sua apresentação e envia uma mensagem final aos espectadores.

• O palestrante expressa gratidão por estar presente e espera que as informações tenham sido úteis.

• Ele incentiva os espectadores a entrarem em contato através do Instagram para trocar ideias ou fazer perguntas.

• Uma despedida carinhosa é enviada aos espectadores.

Beijo enorme do seu coração até a próxima!