analisando uma reacao e os intermediários (1).pdf

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LabSelen : Laboratrio de Sntese de Substncias Quirais de Selnio

Prof. Braga Qumica Orgnica A analisando reaes

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QUIMICA ORGNICA A

Prof. Antonio Luiz Braga [email protected]

Analisando Reaes Orgnicas e

seus Intermedirios

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Mecanismos de Reaes

Intermedarios de Reaes

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Nuclefilos e Eletrfilos

Nas reaes sempre est envolvido o movimento de eltrons

um tpico grande e complicado - vamos apenas olhar para o bsico

Intermedarios de Reaes

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Teste de Lucas

Reagentes colocados na reao Compostos formados na reao

Devemos prestar ateno na Estequiometria

Proporo de compostos envolvidos na reao

1:1 : 1:1

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Reaes Simples: exemplos

Devemos comear a seguir os tomos para entender as reaes Em uma reao eles no so criados nem destrudos - apenas movimentados

estequiometria importante devemos ser capazes de equilibrar as equaes deve haver o mesmo nmero de tomos em ambos os lados da seta

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A reao de Lucas uma reao de substituio identificar as ligaes quebradas e formadas para observar substituio

Tipos de Reaes: Reaes de Substituio - envolve 1 tomo ou grupo sendo trocado por outro

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Envolve a adio de um novo tomo ou grupo (sem perda de tomos) Mais comumente ocorre em ligaes duplas ...

Reaes de Adio:

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Reaes de Eliminao

Envolve a perda de tomos ou grupos de tomos de uma molcula Muitas vezes ela uma reao inversa de uma reao de adio (nem sempre)

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nuclefilos - tomos ou grupos ricos em eltrons que gostam de cargas +

Forma ligaes covalentes doando 2 eltrons

anies e pares de eltrons livres podem ser bons nuclefilos

Reagentes: Nuclefilos

nions

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Nuclefilos: pares de eltrons livres

Nuclefilos: ligaes simples nucleoflicas

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Ligaes Duplas Nucleoflicas

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Eletrfilos tomos ou grupos eltron-deficientes que gostam de carga

Forma ligaes covalentes aceitando 2 eltrons

Ctions (carga positiva) e grupos polares podem ser bons eletrfilos

Eletrfilos

Ctions:

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Molculas Neutras

Eletrfilos

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Molculas Neutras com ligaes altamente polarizadas

Resultantes (+): aceitam eltrons facilmente

Eletrfilos

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Exemplo de Eletrfilos

Exerccio:

radical

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A grande maioria das reaces que voc ir encontrar so simplesmente:

nuclefilo + electrophile produto

Ser tudo to fcil.

As ligaes polares em t-BuOH sugerem que ele um nuclefilo ou um eletrfilo

Na reao de Lucas ele um nucelophile que ataca um proton (H +) O produto dessa reao uma eletrfilo

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Ligaes so quebradas e formadas.. Nem todas as reaes ocorrem em um nico passo ... Aqui est o teste de Lucas (de novo....)

Mecanismo de Reaes

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1a etapa

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2a Etapa

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3a Etapa

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Perfil da Reao - mostra a energia do sistema versus

o progresso da reao

til quando pensamos nos fatores afetam a velocidade /

facilidade de uma reao

Diagrama de Coordenada de Reao

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Reao em uma

nica etapa

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Termodinmica e Cintica

Diagrama de Coordenadas de Reaes Ele mostra as mudanas de energia que acontecem em cada uma das

etapas de um mecanismo.

O mecanismo de uma reao descreve as vrias etapas que

se acreditam ocorrer quando reagentes so convertidos em

produtos.

Para a avaliao da energia do sistama e progresso da reao

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Diagrama de Coordenada de Reao

As linhas pontilhadas no

estado de transio

indicam ligaes que so

parcialmente formadas e

parcialmente quebradas.

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O DG pode ser positivo ou negativo, indicando se a reao vai

absorver ou liberar calor (energia).

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Avaliando a Reao de adio de HBr ao 2-buteno

Mecanismo da reao

Etapa (a)

Etapa (b)

nuclefico

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Diagrama de Coordenada de Reao para a adio de HBr ao 2-buteno

Etapa (a)

Etapa (b)

Estado de transio tem

ligaes parcialmente

formadas.

Os intermedirios tm

ligaes completamente

formadas.

A etapa de reao que apresenta o estado de transio no mais alto ponto na

coordenada de reao chamada etapa determinante da velocidade.

intermedirio

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A termodidmica se relaciona com as propriedades de um sistema em equilbrio Termodinmica

A concentrao relativa dos produtos e reagentes no equilbrio depende

de suas estabilidades relativas: quanto mais estvel a substncia, maior

sua concentrao no equilbrio.

Reao Exergnica

DG < 0 Reao Endergnica

DG > 0 DG = Gprodutos - G

reagentes

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Parmetros Termodinmicos

Variao da energia livre de Gibbs (DG)

Variao da entalpia (DH): o calor absorvido ou liberado

de uma reao. Tambm uma

medida da energia armazenada

Variao da entropia (DS): uma medida da liberdade de

movimento

DG = DH TDS

DG = -RTlnKeq

DG = Gprodutos - Greagentes

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O DH pode ser calculado utilizando valores tabelados

de entalpia de ligao (entalpia de Dissociao de ligao) DH

DH = (energy of the bonds being broken) - (energy of the bonds being formed)

DH =Energia

de dissociao

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A solvatao pode afetar DH e/ou DS, modificando, em ltima

instncia, o valor de DG

Solvatao: interao entre o solvente e as molculas

(ou on) em soluo

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A cintica envolve o estudo das velocidades das reaes Qumicas e os

fatores que as afetam.

Cintica

A energia livre de ativao DG

DG = DH TDS

Reao Exergnica

DG < 0

Reao Endergnica

DG > 0

Reao rpida Reao lenta

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Velocidade e Constantes de Velocidade

Reao de Primeira Ordem

A B

v = k[A]

A + B C + D

v = k[A][B]

Reao de Segunda Ordem

A + A E

v = k[A]2

nmero de colises

por unidade de tempo

frao com

energia suficiente

frao com

orientao correta x x v =

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A Equao de Arrhenius relaciona a constante de velocidade

de uma reao com a energia de ativao experimental.

k = Ae Ea/RT

Ea = DH + RT

Relao entre as constantes de equilbrio e as constantes de

velocidade

A Bk1

k1

Keq = k1/k1 = [B]/[A]

TR

EAk a

1lnln

k1 [A] = k1 [B]

No equilbrio Avano da reao = reao reversa

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Clorao e Bromao de Alcanos

Alcanos s tm ligaes fortes. Isso devido aos tomos de carbono e hidrognio nos alcanos terem aproximadamente a mesma

eletronegatividade e os eltrons e nas ligaes C-H e C-C so igualmente compartilhados pelas ligaes do tomos.

Consequentemente, nenhum dos tomos nos alcanos tem qualquer

mudana significativa, praticamente no possuindo cargas parciais

positivas ou negativas. Isto significa que no atraem nuclefilos nem

eletrfilos. Assim, os alcanos so considerados compostos no

reativos e, por essa razo, so bastante utilizados com solventes.

Exceo: Reaes de Halogenao e combusto:

So compostos de baixssima reatividade, nem mesmo sendo considerados como grupo funcional por alguns autores

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Mecanismo

A reao ocorre via radicais livres e iniciada por Luz , aquecimento

ou iniciadores de reaes radicalares (clivagem homoltica).

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Quando h possibilidades de formao de ismeros, o haleto mais

substitudo formado mais rapidamente.

A principal rezo a estabilidade de radicais (para reaes a Temp. Ambiente)

Produto majoritrio

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