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Aldeídos e Cetonas - slides, Notas de estudo de Química Orgânica

Química Orgânica 2 - Aldeídos e Cetonas

Tipologia: Notas de estudo

2020

Compartilhado em 15/12/2020

lais-sanchez-1
lais-sanchez-1 🇧🇷

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Aldeídos (RCHO) e cetonas (R2CO) são similares
em estrutura, pois ambas as classes de compostos
possuem uma ligação C = O, chamada grupo carbonila.
O grupo carbonila de um aldeído é ladeado por
um hidrogênio, enquanto o grupo carbonila de uma
cetona é ladeado por dois átomos de carbono.
Compostos que contém o grupo carbonila
reagem com uma grande variedade de nucleófilos,
oferecendo uma ampla gama de produtos possíveis.
Devido à reatividade versátil do grupo carbonila, aldeídos
e cetonas ocupam um papel central na química orgânica.
1) Métodos de preparação de aldeídos:
Oxidação de álcoois primários;
Ozonólise de alcenos;
Hidroboração-oxidação de alcinos terminais.
2) Métodos de preparação de cetonas:
Oxidação de álcoois secundários;
Ozonólise de alcenos (treta substituídos);
Hidratação catalisada por ácido de alcinos
terminais;
Acilação de Friedel-Crafts (anéis aromáticos que
não são fortemente desativados vão reagir com
cloreto de acila na presença de um ácido de
Lewis para gerar uma cetona).
A eletrofilicidade do grupo carbonila deriva tanto
do efeito de ressonância quanto do efeito indutivo.
Uma das estruturas de ressonância apresenta
uma carga positiva no átomo de carbono, indicando que
este é deficiente em densidade eletrônica. O efeito
indutivo também rende ao carbono uma carga positiva,
indicando que possui uma deficiência em densidade
eletrônica.
Se o nucleófilo atacar tal posição, o carbono
sofrerá uma alteração no seu estado de hibridização.
Sendo originalmente sp2 com uma geometria trigonal
planar, após o ataque será sp3 com uma geometria
tetraédrica.
Em geral, aldeídos são mais reativos que as
cetonas frente a ataque nucleofílico, devido:
Efeito estérico
a cetona tem dois grupos
alquil, que contribuem para interações estéricas
no estado de transição de um ataque nucleofílico
Efeito eletrônico
grupos alquil são doadores
de elétrons; a cetona possui dois grupos alquil
que podem estabilizar a carga parcial positiva do
átomo de carbono do grupo carbonila
ADIÇÃO NUCLEOFÍLICA EM MEIO BÁSICO
Aldeídos e cetonas também reagem com uma
grande variedade de nucleófilos sob condições ácidas,
Aldeídos e cetonas
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Aldeídos (RCHO) e cetonas (R2CO) são similares em estrutura, pois ambas as classes de compostos possuem uma ligação C = O, chamada grupo carbonila. O grupo carbonila de um aldeído é ladeado por um hidrogênio, enquanto o grupo carbonila de uma cetona é ladeado por dois átomos de carbono. Compostos que contém o grupo carbonila reagem com uma grande variedade de nucleófilos, oferecendo uma ampla gama de produtos possíveis. Devido à reatividade versátil do grupo carbonila, aldeídos e cetonas ocupam um papel central na química orgânica.

  1. Métodos de preparação de aldeídos:
  • Oxidação de álcoois primários;
  • Ozonólise de alcenos;
  • Hidroboração-oxidação de alcinos terminais.
  1. Métodos de preparação de cetonas:
  • Oxidação de álcoois secundários;
  • Ozonólise de alcenos (treta substituídos);
  • Hidratação catalisada por ácido de alcinos terminais;
  • Acilação de Friedel-Crafts (anéis aromáticos que não são fortemente desativados vão reagir com cloreto de acila na presença de um ácido de Lewis para gerar uma cetona). A eletrofilicidade do grupo carbonila deriva tanto do efeito de ressonância quanto do efeito indutivo. Uma das estruturas de ressonância apresenta uma carga positiva no átomo de carbono, indicando que este é deficiente em densidade eletrônica. O efeito indutivo também rende ao carbono uma carga positiva, indicando que possui uma deficiência em densidade eletrônica. Se o nucleófilo atacar tal posição, o carbono sofrerá uma alteração no seu estado de hibridização. Sendo originalmente sp^2 com uma geometria trigonal planar, após o ataque será sp^3 com uma geometria tetraédrica. Em geral, aldeídos são mais reativos que as cetonas frente a ataque nucleofílico, devido:
  • Efeito estérico → a cetona tem dois grupos alquil, que contribuem para interações estéricas no estado de transição de um ataque nucleofílico
  • Efeito eletrônico → grupos alquil são doadores de elétrons; a cetona possui dois grupos alquil que podem estabilizar a carga parcial positiva do átomo de carbono do grupo carbonila ADIÇÃO NUCLEOFÍLICA EM MEIO BÁSICO Aldeídos e cetonas também reagem com uma grande variedade de nucleófilos sob condições ácidas,

Aldeídos e cetonas

possuindo as mesmas etapas do mecanismo observado para condições básicas, porém de maneira reversa. ADIÇÃO NUCLEOFÍLICA EM MEIO ÁCIDO Quando aldeídos e cetonas são tratados com água, o grupo carbonila pode ser convertido em um hidrato. A taxa de reação é relativamente lenta sob condições neutras, mas é prontamente aumentada na presença de ácido ou base. Ou seja, a reação pode ser catalisada por ácido ou base, permitindo ser alcançado o equilíbrio muito mais rapidamente. HIDRATAÇÃO CATALISADA POR BASE Sob condições ácidas uma etapa de protonação inicial é adicionada, na qual o grupo carbonil é protonado gerando um intermediário carregado positivamente que é extremamente eletrofílico (ele carrega uma carga positiva completa). Esse intermediário é atacado pela água para formar um íon oxônio (um cátion no qual a carga positiva reside em um átomo de oxigênio), que é desprotonado para fornecer o produto. HIDRATAÇÃO CATALISADA POR ÁCIDO

  • Sob condições ácidas, um mecanismo só será razoável se evitar o uso ou a formação de bases fortes (somente bases fracas podem estar presentes).
  • Sob condições básicas, um mecanismo só será razoável se evitar o uso ou a formação de ácidos fortes (somente ácidos fracos podem estar presentes). Sob condições ácidas, um aldeído ou uma cetona reagirá com duas moléculas de álcool para formar um acetal. O mecanismo para a formação de acetal possui muitos passos, e é melhor dividi-lo conceitualmente em duas partes: (1) os três primeiros passos produzem um intermediário chamado hemiacetal e (2) os quatro últimos passos convertem o hemiacetal em acetal. Observe que a formação de acetal requer dois equivalentes do álcool. Ou seja, são necessárias duas moléculas de ROH para cada molécula de cetona. Alternativamente, um composto contendo dois grupos OH pode ser usado, formando um acetal cíclico. Essa reação ocorre através do mecanismo regular de sete etapas para a formação de acetal: três etapas para a

um próton. Como resultado, é necessária a eliminação do carbono adjacente para produzir uma espécie neutra.