Guia de Química Orgânica: Reações, Mecanismos e Funções

O pH interfere SIM e MUITO na velocidade das reações. Existe uma relação entre os ácidos graxos e detergentes: o detergente possui uma parte polar e uma apolar. Há também a questão da adição (que pode ser 1,2 e 1,4).

• Hibridação: Explicação sobre os conceitos de sp, sp2 e sp3.
• Isômero que define alguma reação (RESP): Tautomeria.

Nucleófilos e Eletrófilos

Resposta de eletrófilo e nucleófilo (RESP):

• Eletrófilo: É uma espécie que possui afinidade por elétrons e se liga a espécies capazes de fornecer esses elétrons. O eletrófilo pode ser um cátion ou uma molécula com deficiência eletrônica (com orbital vazio para receber um par de elétrons). Quando um eletrófilo se combina com um reagente orgânico, temos uma reação eletrofílica. Pelo conceito de Lewis, o reagente eletrófilo é um ácido e o substrato (o reagente orgânico) é uma base.
• Nucleófilo: É uma espécie que possui um par de elétrons disponíveis para efetuar uma ligação e se liga a espécies capazes de comportar esses elétrons. O nucleófilo pode ser um ânion ou uma molécula com disponibilidade eletrônica (com orbital preenchido para coordenar elétrons não ligantes). Quando um nucleófilo se combina com o reagente orgânico chamado de substrato, temos uma reação nucleofílica. Pelo conceito de Lewis, o reagente nucleófilo é uma base e o substrato é um ácido.

Mecanismos de Reação

• Mecanismo Iônico: Inicia-se com a ruptura heterolítica de uma ligação covalente, originando íons (entre eles o carbocátion). Normalmente, a ligação a ser rompida é polarizada e a reação ocorre em solvente polar. Assim, os íons formados se estabilizam por solvatação.
• Mecanismo via Radicais Livres: Inicia-se com a ruptura homolítica de uma ligação covalente, formando radicais livres, em geral muito instáveis e, portanto, muito reativos. Por não possuírem carga elétrica, não podem ser estabilizados por solvatação e tendem a se combinar instantaneamente com outros radicais para adquirir estabilidade.

Teorias Ácido-Base

• Brønsted-Lowry: Ácido tem a capacidade de doar prótons (H+); Base tem a capacidade de receber prótons (H+).
• Lewis: Base é uma espécie química que possui um ou mais pares eletrônicos não ligantes, ou seja, é capaz de coordenar pares eletrônicos. Ácido tem a capacidade de receber par de elétrons.

Oxirredução

São reações que apresentam transferência de elétrons entre duas espécies químicas. Em reações desse tipo, sempre haverá uma espécie oxidada (quem perde elétrons) e uma espécie reduzida (quem ganha elétrons). Lembrando que o agente redutor sempre é quem oxida e o agente oxidante é quem reduz.

Quem oxida mais facilmente, o aldeído ou a cetona? (RESP): O aldeído oxida mais facilmente.

Hidrocarbonetos: Alcinos e Alcenos

• Alcinos (ou Alquinos): São hidrocarbonetos que contêm, no mínimo, uma tripla ligação; consequentemente, a sua fórmula é do tipo C_nH_2n-2, sendo n maior ou igual a dois. São tradicionalmente conhecidos como acetilenos, embora o nome acetileno seja usado para referenciar o membro mais simples da série, conhecido oficialmente como etino. Caracterizam-se por terem uma ligação tripla carbono-carbono.
• Alcenos (Alquenos ou Olefinas): São hidrocarbonetos insaturados por apresentarem pelo menos uma ligação dupla na molécula. Os alcenos mais simples formam uma série homóloga com fórmula geral C_nH_2n. O alceno mais simples é o C₂H₄, cujo nome comum é etileno e a nomenclatura oficial é eteno.

Tanto os alcenos como os alcinos denominam-se hidrocarbonetos insaturados pelo fato de terem ligações duplas e triplas. As propriedades físicas de ambos são semelhantes às dos alcanos.

Tipos de Isomeria

Foram descritos dois tipos de isomeria:

1. Isomeria Estrutural: Engloba casos em que os isômeros são identificados por suas fórmulas estruturais, com átomos ligados de maneira diferente. Classifica-se em: posição, cadeia, função e compensação (metameria).
2. Isomeria Espacial: Abrange casos em que os isômeros só podem ser identificados pelo desenvolvimento de sua fórmula espacial. Divide-se em: ótica e geométrica (cis-trans).

Reações e Características Adicionais

• Alcinos: Ligação tripla (hibridização sp linear); fórmula C_nH_2n-2; sufixo, radicais e grau de insaturação. Reações: adição de hidrogênio (com catalisador), redução com metais, adição de HX e X2 (seguindo a Regra de Markovnikov).
• Dienos Conjugados: Ligações múltiplas que se alternam com duplas ligações. Preparação via eliminação de HX induzida por base. Características: maior estabilidade, menor calor de hidrogenação. Adição eletrofílica (1,2 e 1,4).
• Dienófilos: Carbono polarizado positivamente. Cicloadição: Estéreo-específica (manutenção da estereoquímica do dienófilo).
• Hidrocarbonetos Aromáticos: Derivados do benzeno, alcatrão de hulha.
• Benzeno (Alquilação de Friedel-Crafts): Carbocátion como eletrófilo. Observações: 1) Exclusivo com haletos de alquila; 2) Não ocorre com anel aromático substituído com grupo de aminas ou retirador de elétron forte; 3) Comum a ocorrência de poli-alquilação e rearranjo.
• Haletos Orgânicos: Compostos contendo halogênios. Propriedades físicas: menor solubilidade em água, maior em solventes pouco polares. Haletos secundários: Sn2 e eliminação (competição/mistura); Sn1 com nucleófilos fracamente básicos. Haletos terciários: Eliminação com bases; Sn2 não ocorre; Sn1 em competição com eliminação em solventes hidroxílicos.
• Oxidação e Redução: Baseadas na densidade eletrônica do carbono. Redução: Aumenta a densidade (quebra de C-O, C-N, C-X formando C-H). Oxidação: Diminui a densidade (quebra de C-H formando C-O, C-N, C-X).
• Álcoois: Hidroxilas ligadas a carbono com hibridização sp3. Nomenclatura: ramificação + cadeia + sufixo -ol. Sais: sufixo -olato. Atuam como bases e ácidos fracos (alcóxido). Desidratação de álcoois gera alcenos (Regra de Zaitsev: alceno mais substituído).
• Fenóis: Hidroxilas ligadas ao anel aromático. Atuam como base e ácidos fracos (fenóxidos). O grupo -OH é ativante forte e orientador orto/para. Aquecimento em meio ácido gera condensação.
• Éteres: Dois radicais orgânicos ligados ao mesmo oxigênio (R-O-R, R-O-Ar, Ar-O-Ar). Nomenclatura varia conforme os anéis e cadeias. São estáveis, pouco reativos e usados como solventes. Éteres cíclicos: Epóxidos.