Formação de hidratos

RKA1JV Aqui está um exemplo de uma reação de adição nucleofílica a um aldeído ou uma cetona. Por aqui, à esquerda, pode ser um aldeído ou podemos mudar isso para formar uma cetona. Se você adicionar água a um aldeído ou uma cetona, você forma este produto aqui, à direita, que é chamado de hidrato, ou também chamado de "gem diol" ou de "diol geminal", porque estes dois OH aqui estão no mesmo carbono, então, eles são como se fossem gêmeos. Esta reação está em equilíbrio, então, vamos pensar sobre o aldeído ou cetona. Conhecemos o carbonilo no aldeído ou na acetona que ele está polarizado, então, sabemos que o oxigênio é mais eletronegativo do que o carbono, então, retira algumas densidade de elétrons. Esse oxigênio aqui é parcialmente negativo. E esse carbono carbonílico é parcialmente positivo, portanto o carbono carbonílico é parcialmente positivo, ele é eletrofílico, então quer elétrons, e pode obter elétrons da água. Vamos em frente e vamos desenhar uma molécula de água aqui. A água pode funcionar como um nucleófilo, tem dois pares solitários de elétrons, este oxigênio aqui é parcialmente negativo, então, vamos ter um nucleófilo atacando o nosso eletrófilo. Um par de elétrons isolado no oxigênio vai atacar nosso carbono carbonílico aqui, então, o nucleófilo ataca o eletrófilo nessa porção da molécula e esses elétrons "π" aqui vão para o oxigênio. Vamos em frente, desenhar os resultados de nosso ataque nucleofílico aqui e assim, agora, temos nosso oxigênio ligado a este carbono e esse oxigênio ainda possui dois hidrogênios ligado a ele. Vou seguir em frente e desenhar esses dois hidrogênios. Ainda existe um par de elétrons solitários nesse oxigênio, que dá, a esse oxigênio, uma carga formal de +1, então, esse carbono aqui está ligado a outro oxigênio, que tinha dois pares solitários de elétrons à sua volta, e agora pegou outro. Então, uma carga formal de -1 sobre esse oxigênio e ainda há um grupo R ligado a ele e o hidrogênio aqui assim. Vamos tentar seguir alguns elétrons aqui, um dos pares isolados de elétrons em oxigênio forma uma ligação com o nosso carbono, então, estou dizendo que esses elétrons estão aqui, assim. Podemos pensar sobre os nossos elétrons "π", então, nós elétrons "π" aqui foram atirados para o nosso oxigênio. Não importa qual desses três é, digamos que é esse, e nós entendemos isso como o nosso intermediário. Em seguida, podemos pensar em uma reação ácido-base, então, outra molécula de água vem aqui e sabemos que a água pode funcionar como um ácido ou uma base. Assim, esse par solitário de elétrons poderia levar, digamos que é preciso este próton aqui, e deixa estes elétrons para trás no nosso oxigênio. Vamos em frente e vamos desenhar o resultado dessa reação ácido-base, assim, nós teríamos nosso oxigênio aqui, eles estariam ligados apenas a um hidrogênio e agora vejamos. Ainda temos o oxigênio com a carga negativa por aqui à direita e depois temos o nosso grupo R e o nosso hidrogênio bem aqui e ainda temos este par de elétrons solitários. Acabamos de pegar outro par de elétrons solitários, então deixe-me seguir em frente e mostrá-los. Eu vou usar a cor azul para esses elétrons, esses elétrons aqui que acabaram de vir para esse oxigênio. Então, estamos quase no nosso produto final, quase formamos nosso hidrato, só precisamos fazer mais uma reação ácido-base e, é claro, outra molécula de água vai ser necessária. A água poderia funcionar como um ácido ou uma base e um par de elétrons isolados desse oxigênio poderia levar esse próton e deixar estes elétrons para trás. Daria-nos o nosso produto final, então, isso nos daria nosso hidrato aqui e você poderia mudar esse hidrogênio para R' se você quisesse e você iria conseguir isso aqui. Então, o seu hidrato, o seu "gem diol". Esse é o mecanismo geral para reação não catalisada, vejamos alguns exemplos. E é importante lembrar que esta reação está em equilíbrio. Vejamos três exemplos, nosso primeiro exemplo é o formaldeído. Se você reagir formaldeído com água, você forma o seu hidrato aqui à direita, e neste caso, o equilíbrio é para a direita, favorece a formação do hidrato, por isso que aldeído são muito reativos. Falamos sobre o porquê, no vídeo, sobre a reatividade de aldeídos e cetonas. Temos uma situação de carbonilo muito polarizado aqui. O carbono aqui é parcialmente positivo, nós temos estes hidrogênios aqui que não ocupam muito espaço. E temos uma maior polarização do que cetonas, e também uma diminuição do obstáculo externo por causa da alta reatividade dos aldeídos. Este produto é favorecido. Se olharmos para a próxima reação, já não temos um aldeído, isto é cetona. Assim, adicionar água à cetona nos dá este produto aqui, o nosso hidrato, exceto que sabemos que cetonas não são tão reativas quanto os aldeídos. Desta vez, o equilíbrio é para a esquerda, favorece a formação da cetona. Vejamos o outro exemplo, então, isso é um acetaldeído, portanto, se adicionarmos água ao acetaldeído por aqui, formamos isso como um produto hidratado e mais uma vez sabemos que essas reações ocorrem devido ao nosso carbono carbonílico. Aqui mesmo, sendo parcialmente positivo. O oxigênio retira densidade eletrônica, então, podemos fazer aldeídos ou cetonas, podemos fazer aldeídos ou cetonas mais reativas adicionando algo que retira a densidade eletrônica dessa carbonila. Uma coisa que você poderia fazer é adicionar um átomo eletronegativo de um halogênio. Vamos continuar e fazer isso, vamos adicionar três halogênios aqui, vamos adicionar três cloros a este carbono. O único adjacente ao nosso carbono carbonila. E aqueles grupos de retirada de elétrons, esses átomos muito eletronegativos, retira uma certa densidade de elétrons. Eles vão retirar densidade eletrônica dessa maneira, mais uma vez, longe do nosso carbono carbonílico. Assim, esse carbono carbonílico fica ainda mais parcialmente positivo pela adição desses átomos eletronegativos. Quanto mais positivo você faz o carbono carbonílico, quanto mais eletrofílico você o fizer, mais o nucleófilo, que é a água, vai ser reativo, a água vai ser ainda mais reativa adicionando estes. Assim, você pode empurrar o equilíbrio ainda mais para a direita. Você pode formar mais o seu produto, então vamos em frente e desenhar o produto dessa reação. Colocamos três cloros aqui como esse. Você também poderia fazer isso com cetonas, você pode fazer com cetonas muito mais reativas fazendo isso. Então, essa reação particular é um pouco famosa. Por aqui, à esquerda, está o tricloro acetaldeído. Depois, uma vez que você formou o hidrato disso, você formou o hidrato de cloreto e isso é famoso por ser as gotas nocaute, você poderia beber alguma coisa com hidrato de cloro. Essa seria uma situação de eliminação. Temos aqui uma reação interessante para a formação de hidratos.