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Curso: Química orgânica > Unidade 10
Lição 2: Reações de aldeídos e cetonas- Formação de hidratos
- Formação de hemiacetais e hemicetais
- Formação catalisada por ácido ou base de hidratos e hemiacetais
- Formação de acetais
- Acetais como grupos protetores e tioacetais
- Formação de iminas e enaminas
- Formação de oximas e hidrazonas
- Adição de nucleófilos de carbono aos aldeídos e cetonas
- Formação de álcoois utilizando-se o agente redutor hidreto
- Oxidação de aldeídos utlizandos-se o reativo de Tollens
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Formação de álcoois utilizando-se o agente redutor hidreto
Redução de aldeídos, cetonas e ésteres usando o borohidreto de sódio e hidreto de alumínio e lítio. Versão original criada por Jay.
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Transcrição de vídeo
RKA8JV Vejamos a formação de álcoois com o uso
de hidretos como agentes redutores. Nós começaremos com o borohidreto de sódio. A estrutura deste composto tem
1 boro cercado por 4 hidrogênios. Isto dá ao boro uma carga formal de -1. Teríamos também o nosso cátion sódio aqui. Pense nos hidretos, os nossos reagem redutores
como agentes de transferência. Iremos transferir 1 hidreto para o nosso aldeído,
para nossa cetona aqui. Lembrando o que é um hidreto: 1 hidrogênio com 2 elétrons,
o que lhe fornece uma carga formal de -1. Vamos mostrar a transferência de um hidreto para o nosso borohidreto de sódio para a nossa carbonila. A carbonila é parcialmente negativa
e parcialmente positiva. Este carbono aqui, quer elétrons,
ele pode pegá-los daqui. Estes 2 elétrons irão atacar este carbono, empurrando esses elétrons para o oxigênio. Vejamos o que será formado a partir daí. Teremos agora o nosso carbono ligado a 1 hidrogênio, e aqui à esquerda, teríamos o nosso oxigênio,
com 3 pares livres de elétrons, uma carga formal de -1, um grupo R e 1 H. Sigamos aqueles elétrons. Os elétrons em azul, ali em cima,
irão formar esta ligação aqui. Aqui, teríamos este hidrogênio. Você transferiu 1 hidreto, 1 hidrogênio e
estes 2 elétrons para a carbonila. Precisamos de algo como o borohidreto de sódio, porque você não pode usar algo
como o próprio hidreto de sódio, pois ele por si só não é um ótimo nucleófilo,
ele funciona bem como base. O orbital é pequeno demais para interagir bem
com este carbono da carbonila, é por isso que usamos um hidreto como agente
de transferência, algo como borohidreto de sódio. Uma vez que tenhamos adicionado o hidreto,
podemos protonar isto. Você verá isto de várias formas em livros diferentes. Uma das formas seria simplesmente
adicionar prótons no passo 2, protonando o seu alcóxido para
formar o seu produto final. Isto pode ser feito em passos, embora seja possível que você veja em livros
o borohidreto de sódio listado como um álcool, como o metanol e etanol, ou desta forma também. Só depende dos passos estabelecidos
para esta reação. É importante que haja a formação do seu álcool
por meio da transferência de um hidreto. 1 hidrogênio aqui, 2 elétrons,
2 com aquele carbono ali. Você está reduzindo a sua carbonila. Voltando para a esquerda, olhemos
para este aldeído aqui, ou para uma cetona. Tem 1 carbono com dupla ligação com o oxigênio, sendo que, adicionando 1 hidreto teremos
só uma ligação de carbono com o oxigênio. Se você colocar os números de oxidação você verá
que este carbono em vermelho foi reduzido. O hidreto, agindo como agente redutor,
reduz a carbonila para formar um álcool. Vejamos um exemplo que use borohidreto de sódio. Aqui, temos uma cetona e o borohidreto de sódio
em meio a metanol. Para o nosso produto final, poderíamos desenhar o nosso anel intocado. Pense agora na adição de 1 hidreto, 1 hidrogênio e 2 elétrons para
o nosso carbono da carbonila. Vamos desenhar isso ali. Adicionaremos 1 hidrogênio e 2 elétrons
ao nosso carbono da carbonila, formando um alcóxido, o qual iremos
protonar em etapas para formar um álcool. Novamente, vamos mostrar a adição daquele hidreto. Isto aqui seria este hidrogênio, e estes 2 elétrons
são adicionados para formar o seu álcool. Aqui, estamos começando com a cetona, sendo que terminaremos com o álcool secundário. Este carbono ligado ao OH
está ligado a outros 2 carbonos, por isso que se trata de um álcool secundário, a redução de uma cetona forma um álcool secundário. Outro hidreto que age como agente redutor
é o hidreto de alumínio e lítio. Vejamos esta reação aqui. Temos o hidreto de alumínio e lítio,
vamos desenhar a sua estrutura. Tem 1 alumínio, desta vez faz
ligações com 4 hidrogênios. Isso dá ao alumínio uma carga formal de -1. O íon de lítio, +1 estaria ali desta forma. Novamente, este é um hidreto agindo
como agente de transferência. Pense na transferência de um hidreto, do hidreto de alumínio e lítio para a carbonila. Vamos tentar ser consistentes com as cores. Estes 2 elétrons e este hidrogênio irão
vir juntos e fazer um ataque aqui, empurrando esses elétrons para o oxigênio. Estamos claramente resumindo muito o mecanismo, todavia, é a forma mais fácil de entendê-lo. Agora, nós teríamos o nosso alcóxido, aqui à esquerda. Deixe-me desenhá-lo. Uma carga formal de -1 no oxigênio. À direita, nós adicionamos um hidreto. Começamos com o hidrogênio
originalmente nos nossos aldeídos. Vou mostrar isso. O hidreto que adicionamos,
direi que foi este aqui, estes elétrons. Começamos com o hidrogênio
originalmente nos aldeídos. Digamos que seja este hidrogênio aqui. No próximo passo, precisamos protonar o nosso alcóxido. No segundo passo, adicione água ou dilua ácido
ou algo similar para protocolar o alcóxido. Ele pega 1 próton aqui, empurra esses elétrons, formando o nosso produto. Vou desenhar isso aqui. Formaríamos isto com o nosso álcool,
com o seu grupo OH. Vamos contar os carbonos,
só para tirar a prova dos 9. Começamos com 1, 2, 3, 4 carbonos, e então temos 1, 2, 3, 4 carbonos começando daqui. Vamos, então, mostrar o hidreto que foi adicionado. Adicionamos este hidreto aqui, sendo que já havia 1 hidrogênio naquele carbono
que era do aldeído do começo. Este é o nosso produto. Indo de um aldeído à esquerda e provocando sua redução, nós iremos formar um álcool primário. Vamos analisar isto. Este é um álcool primário. O carbono que está ligado ao OH está ligado
a um outro tipo de carbono. A redução de um aldeído usando o hidreto em questão nos fornece um álcool primário como produto. Para o hidreto de alumínio e lítio, você tem
que mostrar isso ocorrendo em 2 passos. O hidreto de alumínio lítio reage
violentamente com a água. Vejamos o porquê. Se você tem um hidreto de alumínio e lítio
junto com a água, ocorre uma reação violenta, que às vezes pode ser até perigosa. Teríamos o nosso alumínio carregado
negativamente, deste jeito. Misturando os dois ao mesmo tempo,
o que irá ocorrer é que você transferirá 1 hidreto. Estes serão os produtos. Tiraremos 1 próton da água, o que irá formar gás hidrogênio, o nosso H₂, que é potencialmente perigoso. O borohidreto de sódio boro não é tão
reativo como o hidreto de alumínio lítio, então, você pode usá-lo com água. Você não pode é usar algo como
o hidreto de alumínio e lítio, é preciso certificar-se que tudo está
completamente seco na hora de fazer isso. Vamos falar mais sobre o porquê o hidreto de alumínio
e lítio é mais reativo que o borohidreto de sódio. Vejamos esta próxima imagem, para podermos discutir sobre a diferença no grau de reatividade. Primeiramente, vamos falar sobre
o borohidreto de sódio. Ali teríamos a ligação entre o boro e esse hidrogênio. Pensemos agora sobre o hidreto de alumínio e lítio. Aqui está a ligação do alumínio
com este hidrogênio aqui. Há diferenças na eletronegatividade. A do boro vale aproximadamente 2, enquanto que a do alumínio
vale aproximadamente 1,5. Se você pensar nos elétrons que vimos
na transferência do hidreto, estes elétrons aqui, o boro é mais eletronegativo do que o alumínio, ele quer mais destes elétrons em azul, já que o alumínio não quer tanto esses elétrons,
pois é menos eletronegativo, torna-se mais fácil para que eles os perca. É mais fácil que esses elétrons sejam perdidos
se estiverem ligados ao alumínio, é isso que o torna mais reativo. É isso que o torna mais reativo, o alumínio tende a transferir o hidreto para a água ou para uma carbonila. Portanto, o hidreto de alumínio é mais reativo, sendo por isso, capaz de reduzir mais grupos funcionais do que o boro e hidreto de sódio. Vejamos o que temos aqui,
o que temos como reagente. Temos este composto. Faremos primeiro a redução com borohidreto de sódio. O borohidreto de sódio irá reagir
com os aldeídos da nossa molécula. Ele não é forte o suficiente
para reduzir o nosso éster aqui, sendo que ele reagirá só com esta porção da molécula. Vamos desenhar o produto final. Havendo a adição de borohidreto de sódio,
teremos o nosso anel. Ele irá reduzir os aldeídos. Ao pensar nos produtos, eu posso desenhar o OH aqui. Começamos com 1 hidrogênio neste carbono. Agora, nós temos 2.
Vamos destacá-los. Um deles já estava ali no início,
e o outro foi o que adicionamos agora. Usemos este aqui com esses elétrons,
ele será o hidreto que iremos transferir. Nós reduzimos os aldeídos a este álcool. A porção de éster da molécula permaneceu intacta. Vou desenhar isso. O borohidreto de sódio é seletivo para este aldeído aqui, ele não tem força para reduzir o éster. No entanto, o hidreto de alumínio e lítio
irá reduzir ambos os grupos funcionais. Vamos desenhar o produto referente a essa situação. Primeiro o nosso anel, e então iremos reduzir aldeído mais uma vez em um álcool, da mesma forma que fizemos antes. Digamos que este seja o hidrogênio inicial, e que então, nós transferimos um hidreto, transferimos 1 hidrogênio com 2 elétrons desta forma. Iremos reduzir o éster também. Vamos desenhar o produto disso. Teremos um grupo OH, além de 2 hidrogênios que foram adicionados a este composto nesta redução. Aqui estão eles, o hidrogênio e esses elétrons. Neste caso, há adição de 2 hidretos. Não temos muito tempo para explicar isso neste vídeo, mas futuramente falaremos sobre o mecanismo para reduzir um éster, usando o hidreto de alumínio e lítio. No segundo passo, adicionamos
uma fonte de prótons aqui. Em condições normais, o borohidreto
de sódio reduz aldeídos e cetonas, já o hidreto de alumínio e lítio
pode ser muito mais reativo, ele é capaz de reduzir aldeídos, cetonas,
ésteres e ácidos carboxílicos. Isso será abordado em outros vídeos.