Preparação de álcoois usando NaBH4

RKA8JV - Olá, meu amigo e minha amiga. Antes de chegarmos na preparação de álcoois usando borohidreto de sódio, vamos dar uma olhada em outras maneiras de fazer álcoois, que nós já falamos em vídeos anteriores. A primeira que nós vamos ver é preparar álcool a partir de alcenos e adicionando OH na forma de Markvnikov. Então, vamos anotar aqui na forma de Markovnikov. Uma outra forma que nós podemos preparar o álcool a partir de alcenos, adicionando OH, é na forma anti-Markovnikov. Então, vamos anotar aqui, anti-Markovnikov. A outra forma de preparar os alcoóis pode ser também a partir de haletos de alquila, no processo de substituição nucleofílica 1, o SN₁, ou substituição nucleofílica 2, que seria o SN₂. O que não falamos ainda é como preparar ao coisas a partir de compostos carbonílicos. Há uma grande quantidade de maneiras diferentes de fazer isso. Você poderia usar o borohidreto de sódio, vamos colocar aqui, que é o NaBrH₄, borohidreto sódio, que vamos falar neste vídeo. No próximo vídeo, vamos falar do hidreto de alumínio e lítio, então, no modo aqui do hidreto de alumínio e lítio. Então, vamos colocar aqui, ele a LiAlH₄. Também podemos usar um organo metálico, algo como o reagente de Grignard. Então, vamos colocar aqui, reagente, vamos anotar, reagente de Grignard. Portanto, neste vídeo de hoje, nós vamos ver a preparação do álcool a partir do borohidreto de sódio. Vamos dar uma olhada nesta equação geral utilizando o borohidreto de sódio para formar um "ol". Nós temos aqui, R ligado ao "C", dupla "O". Se for "H", nós temos o grupo aldeído, então, vamos colocar aí, aldeído. Ou, se no lugar do "H" a gente tiver outra parte carbônico, ou um radical, nós vamos ter a cetona. Então, aldeído ou cetona. Nós temos qualquer um dos dois que poderiam fazer parte desta reação. Nós temos aqui reagindo, o borohidreto de sódio junto com algo que fornece um H⁺ ou um meio pro protonado. O que nós vamos ter nesta reação? Se nós tivermos o ''H" ligado neste carbono, o que vai acontecer? Nós vamos ter o carbono ligado a uma hidroxila ligado somente em uma parte carbônica, então, nós vamos produzir um álcool primário. Agora, se no lugar do "H" tiver outra parte carbônica, nós vamos ter o carbono de hidroxila ligado a duas partes carbônicas, então, nós vamos ter um álcool secundário. Então, vai ser um álcool primário ou um álcool secundário, depende de quem está ligando aqui no carbono de hidroxila. Vamos olhar o mecanismo da produção do álcool utilizando o borohidreto de sódio desta reação. A primeira coisa que nós vamos fazer é desenhar uma cetona. Vamos fazer o mecanismo a partir da cetona, então, vamos colocar aqui a parte cabônica, R ligado no "C dupla O", ligado em outra parte carbônica que nós vamos chamar de R'. O borohidreto de sódio, vamos colocar o sódio, que é o Na⁺, interagindo com o boro, ligado a 4 hidrogênios. Esse boro ligado a 4 hidrogênios apresenta uma carga negativa. Então, nós temos aí uma carga negativa. O que vai acontecer? Olhando esta cetona, o oxigênio é mais eletronegativo, então, ele vai acabar atraindo o par de elétrons das ligações para ele, então, vai gerar, aqui, uma densidade de carga negativa. Consequentemente, o carbono vai ficar com uma densidade de carga positiva, então, ele vai está ávido por elétrons, querendo muito elétrons. Quem vai fornecer elétrons para ele? Eles virão da ligação do hidrogênio com o boro. Então, esses elétrons vão vir aqui, desta ligação do hidrogênio com o boro, e vão fornecer elétrons para o carbono, que vai ser parte nucleofílica da nossa molécula. Por outro lado, esta ligação dupla aqui, uma das ligações vai vir e vai fornecer elétrons para o oxigênio. Então, ele já tinha 2 pares, e ele recebeu mais 1 par. Então como que isso vai ficar? Nós temos aqui o R ligado ao carbono, o carbono ligado no oxigênio, o oxigênio tinha 1, 2, 3, 4, 2 pares, recebeu mais 1 par da ligação "π", ficou com 3 pares ligado no R', que é a outra parte carbônica. E aqui, o hidrogênio, que veio do borohidreto, e o oxigênio, este composto com uma carga negativa. Muito bem, então, que parte do borohidreto de sódio que forneceu o hidrogênio para a produção deste composto? Então, nós vamos marcar esta parte aqui, que é este par de elétrons e este hidrogênio. Veio para cá, este par de elétrons da ligação com o hidrogênio. Então este é o mecanismo simplificado desta reação. Então, o que realmente está acontecendo é que o borohidreto de sódio é uma fonte de ânions hidretos, assim, um ânion hidreto seria 1 átomo de hidrogênio com 1 par de elétrons ao redor dele com uma carga negativa. Essa é a maneira de pensar sobre esse reagente nesta reação. O hidreto não é melhor nucleofílico, porque ele não é polarizado suficiente, e é um átomo muito pequeno, que realmente não funciona bem como nucleófilo por si só. Então, isso é claro, é a nossa versão simplificada. O próximo passo do nosso mecanismo é que nós temos prótons disponíveis, certo? Então, adicionando prótons na solução, o que vai acontecer? Este H⁺ vai chegar e vai acabar reagindo aqui com este par de elétrons do oxigênio disponível. Então este H⁺ vai vir, pegar este par de elétrons, então este H⁺ está vindo aqui, vai receber este par de elétrons e vai formar o álcool que a gente quer em questão. Então, o que nós vamos ter? R ligado ao carbono, o carbono ligado ao oxigênio, agora oxigênio somente com 2 pares de elétrons, que o outro par foi para o hidrogênio, formando a ligação OH, que caracteriza o álcool, ligado aqui, o R', e o H aqui embaixo. Então, nós obtemos a partir da cetona, neste mecanismo, um álcool secundário. Vamos fazer agora a reação nesse mesmo mecanismo com a vanilina. Vamos montar a estrutura vanilina. Então, é um anel aromático com 6 carbonos, 1, 2, 3, 4, 5, 6. Nós temos dupla alternando com simples ligação, ligado neste carbono, a função aldeído. Então, nós temos um "C dupla O" ligado com o "H". E temos funções secundárias, que é um grupo hidroxila deste lado, o OH, e um grupo éter deste lado aqui, um "O" ligado ao outro carbono. Muito bem, no mesmo mecanismo, nós vamos reagir com o borohidreto na primeira etapa, então vamos colocar a primeira etapa aqui, o borohidreto de sódio, NaBH₄, e na segunda etapa, a presença do H⁺, ou fonte de H⁺. Uma fonte boa de H⁺ que nós podemos utilizar é o ácido clorídrico como fonte. A primeira etapa nós já vimos, que o borohidreto de sódio fornece o íon hidreto, que é o responsável pelo mecanismo desta reação, que atua como nucleófilo. Então vamos colocá-lo aqui, o íon hidreto de hidrogênio. Ele vai fazer o quê? Ele vai vir e vai atacar o carbono da carbonila, então, ele vem e ataca o carbono da carbonila. Com esses elétrons chegando a este ataque, o elétron da ligação "π" é empurrado para o oxigênio. Então, o oxigênio que tinha 2 pares de elétrons acaba recebendo mais 1 par de elétrons empurrado, devido ao ataque do agente nucleofílico. Então, o que nós vamos ter na etapa intermediária deste processo? Então vamos fazer a estrutura, o anel aromático, 2, 3, 4, 5, 6 átomos de carbono, dupla alternando com simples, as funções secundárias OH e a função éter. Agora, nós vamos ter o carbono ligado com o oxigênio, o oxigênio agora com 2, 3, 4, 6 elétrons, 1 par a mais, que foi empurrado da ligação "π", portanto, carregado negativamente, mais 1 "H" e outro "H" que entrou aqui pelo ataque nucleofílico. Então, esta seria a estrutura intermediária. O oxigênio vem na segunda etapa e recebe o próton que vem da fonte que pode ser um ácido, como o ácido clorídrico. Então, nós vamos ter a estrutura final. Vamos dar uma olhadinha. Nós temos o anel aromático, 4, 5, 6, dupla alternando com simples ligação, função secundária OH, e a função secundária, o éter. O que formou nesta reação? Nós tínhamos o carbono, com seus 2 hidrogênios ligados, ele acabou recebendo o ataque do H⁺, produzindo o álcool primário. Então, voltando. Nós tínhamos aqui a função aldeído, então, vamos circular aqui. Nós tínhamos aqui a presença da função aldeído, recebemos, dentro desse mecanismo, o ataque do H⁺ na segunda etapa e o íon nucleofílico na primeira etapa. Então nós temos, o que aconteceu? Durante este mecanismo aqui, o aldeído deu origem à função álcool. Nós vimos anteriormente que, quando era cetona, deu origem a um álcool secundário. O aldeído vai dar origem a um álcool primário. Então, vou colocar aqui, álcool primário. Recordando, ele é um álcool primário porque este carbono aqui que está ligado à hidroxila, só está ligado a uma parte carbônica, que seria esta parte carbônica aqui. Portanto, ele é um álcool primário. Vamos fazer um outro exemplo agora. Vamos usar aqui como exemplo uma cetona. Então vamos desenhar 1, 2, 3, 4, 5, 6 e o dupla "O", caracterizando a cetona, lembrando que o oxigênio tem 2 pares de elétrons. Para fazer a reaçãozinha, nós vamos usar o borohidreto de sódio. Vamos colocar o NaBH₄, e vamos colocar também a presença do metanol, o CH₃OH. Nós vamos ver com o metanol, que vai ser a fonte de prótons. Então o que vai acontecer? O borohidreto sódio, nós já sabemos, ele vai fornecer o íon hidreto, que é o íon nucleofílico. Vamos colocar os elétrons disponíveis, a carga residual negativa. O nucleofílico vai vir e atacar o carbono da carbonila, consequentemente, este par de elétrons de ligação "π" vai ser empurrado para o oxigênio. Então, o que nós vamos ter como intermediário? Então, como intermediário, nós vamos ter o ciclo, com 6 carbonos, então vamos colocar o ciclo com 6 carbonos, o hidrogênio que entrou do ataque e o oxigênio que tinha 2 pares de elétrons disponíveis e acabou recebendo mais 1 par de elétrons da ligação "π", ficando com a carga residual negativa. O que vai acontecer? Este oxigênio vem e recebe este próton. Então, nós vamos ter o produto, 6 carbonos no ciclo, 4, 5, 6 carbonos, o hidrogênio e o oxigênio veio e recebeu o hidrogênio, produzindo o OH. Então, nós temos a cetona, dando origem a um álcool secundário. Este carbono que está ligado ao "H" está ligado a 2 outros carbonos. Esta é uma reação de redução. Vamos olhar estas estruturas e ver o estado de oxidação para ver como esta é uma reação de exemplo de redução. Então, vamos desenhar o ciclohexanona. Primeiro nós temos o carbono ligado ao do dupla "O". Ligado nele, nós temos 2 outros carbonos, 1, 2, depois mais 3, 4, 5, 6. Ela vai transformar no ciclohexanol. Então, nós temos o carbono ligado ao hidrogênio, ligado ao oxigênio, e o oxigênio ligado ao "H". Este carbono ligado a mais 2 outros carbonos e completando o ciclo com o resto de carbono. Muito bem. O oxigênio, lembrando que ele tem os dois pares de elétrons desemparelhados. Então, vamos analisar o estado de oxidação deste carbono aqui. Então, a primeira coisa, quais são os elétrons que estão participando da ligação com o carbono? Então nós temos aqui este par de elétrons com o oxigênio, mais este outro par, este par de elétrons com o carbono e este perde elétrons com o outro carbono. O que nós vamos fazer? O oxigênio é mais eletronegativo que o carbono, então, ele vai acabar atraindo o par de elétrons da ligação. Entre estes 2 de carbonos não há diferença de eletronegatividade, nem aqui. Então, vamos uma fazer análise só da ligação do carbono com o oxigênio. Como o oxigênio puxa estes 2 pares, se tivesse que quebrar, quebraria aqui. O oxigênio ganharia estes 2 elétrons do carbono, portanto, ele ficaria com uma carga -2, ou Nox -2. O carbono, como ele perdeu 2 elétrons para o oxigênio, a carga dele ou Nox seria +2. Então, o Nox deste carbono, vou colocar aqui embaixo, é +2. Por outro lado, vamos fazer análise do outro carbono ligado na hidroxila. Então, os pares de elétrons que estão participando com ele são estes 2 com o hidrogênio, estes 2 com o oxigênio, estes 2 com o primeiro carbono e esses 2 com o segundo carbono. Então, vamos fazer a mesma análise. Entre carbono e carbono não há diferença de eletronegatividade. Entre carbono e hidrogênio, quem que é mais eletronegativo? O carbono, então ele vai puxar o par de elétrons para ele, então vai quebrar aqui, o hidrogênio vai perder 1 elétron, vai ficar +1, o carbono vai ganhar o elétron do hidrogênio e vai ficar -1, este carbono, não é? Vamos fazer análise do carbono com o oxigênio. O oxigênio é mais eletronegativo, ele vai puxar o par de elétrons para ele, então quebraria aqui. O oxigênio vai ganhar o elétron do carbono, ele vai ficar -1, e o carbono vai perder o elétron para o oxigênio, vai ficar +1. Então, fazendo o balanço de cargas para o carbono, como ele ganhou 1 e perdeu 1, o Nox dele vai ser zero. Então, o que aconteceu com o número de oxidação? Passou de +2 para zero, então, ocorreu a redução, o processo de redução, que nada mais é do que o ganho de elétrons, ou seja, o carbono ganhou 2 elétrons. Se ele tinha 2 cargas positivas, ganhou 2 elétrons e ficou com a carga zero, processo de redução. Uma outra forma de analisarmos isso é pensar que sofreu redução Nox, então, o Nox passou de +2 para zero, ele realmente reduziu, ou seja, ele ganhou elétrons. Muito bem, no próximo vídeo, nós vamos ver a forma de preparar álcoois utilizando o hidreto de alumínio e de lítio, que o processo é semelhante a este processo no qual utilizamos o borohidreto de sódio.