Reações Organicas De Adição

O que acontece quando você mistura um alceno com um eletrófilo

A adição orgânica é basicamente isso: dois reagentes se juntam para formar um único produto, sem eliminar nenhuma molécula pequena. Você pega um alceno, adiciona algo como HBr ou Br, e a ligação pi quebra enquanto duas novas ligações sigma se formam nos carbonos que antes eram insaturados. Não tem subproduto. Isso é o básico que todo livro de orgânica ensina nas primeiras quinze páginas. Mas na prática, as coisas são bem mais chatas do que o esquema no quadro negro. Eu já passei dor de cabeça real com adição de halogenetos de hidrogênio em alcinos terminais, e vou explicar por quê.

reações organicas de adição no dia a dia do laboratório

A regra de Markovnikov você já deve conhecer de cor: o hidrogênio vai pro carbono que já tem mais hidrogênios, e o grupo eletrófilo vai pro carbono mais substituído. Funciona bem na maioria dos casos com HCl, HBr e HI em meio anidro. O mecanismo envolve a formação de um carbocátion, e quanto mais estável ele for, mais rápido a reação corre. Carbocátions terciários são formados com facilidade razoável. Secundários dão trabalho. Primários praticamente não acontecem por esse caminho. Aqui vai algo que os manuais não destacam o suficiente: a presença de peróxidos inverte completamente a seletividade na adição de HBr. Se seu solvente ou reagente estiver contaminado com traços de peróxido, você vai obter o produto anti-Markovnikov. Eu perdi dois lotes de reação porque usei brometo de hidrogênio que estava há meses aberto no frasco, absorvendo umidade e formando peróxidos ao longo do tempo. O produto que eu esperava era o Markovnikov, e o que saiu foi quase exclusivamente o anti. A única coisa que eu notei foi pelo deslocamento cromatográfico errado no TLC. A LiCl em DMSO como aditivo pode ajudar a suprimir esse efeito indesejado, mas o melhor mesmo é usar HBr freshly distilled ou estabilizado com ferro, e sempre verificar a data de abertura do frasco.

Outro ponto que merece atenção é a adição de bromo molecular a alcenos. O produto é um dibrometo vicinal, e o mecanismo passa por um íon bromônio cíclico. Isso significa que a adição é anti, não sin. Se você tiver um alceno cíclico como o ciclopenteno, o bromo só consegue atacar de um dos lados do anel, e isso define a estereoquímica do produto final de maneira previsível. Em sistemas acíclicos, a restrição conformacional é menor, mas ainda assim o ataque anti domina. Eu já vi estudante tentar prever estereoquímica de adição de Br a um alceno substituído assuming adição sin, e o NMR mostrou claramente o padrão de acoplamento errado. Leva uns cinco minutos para ajustar a previsão se você lembrar do intermediário cíclico. A adição de água em alcenos, a clássica hidratação ácida, usa HSO concentrado ou diluído como catalisador. O ácido protona o alceno, forma o carbocátion, e a água ataca. O problema é que carbocátions podem sofrer rearranjos. Um rearranjo de 1,2-hidreto ou 1,2-metila pode mudar completamente a estrutura do produto final em relação ao que você esperava. Eu trabalhei numa síntese onde o rendimento do álcool esperado era de cerca de 40%, e a análise do cru mostrou que o rearranjo havia consumido boa parte do material. A solução foi trocar o método para hidroboração-oxidação, que é anti-Markovnikov e não envolve carbocátion, dando rendimento acima de 85% no produto desejado. A hidroboração usa BH em THF, segue mecanisticamente via transition state cíclico de quatro membros, e a oxidação subsequente com HO/NaOH mantém a estereoquímica da adição original.

Redução de alcenos com H e catalisador metálico também é adição. Pd/C, PtO ou Ni de Raney são os mais comuns. A adição é sin, e a reação geralmente completa em minutos a poucas horas dependendo da pressão de hidrogênio e da superfície ativa do catalisador. O catalisador envenenado por enxofre ou por coordenadores fortes como CO não funciona mais. Eu já reliquei um catalisador Pd/C que estava guardado num dessecador perto de um frasco de tiol, e a atividade caiu para menos de 10% do original em menos de uma semana. Armazenar catalisadores sob atmosfera inerte e longe de compostos sulfurados é algo que ninguém te avisa até perder o lote. A adição de Michael, que é uma adição conjugada 1,4 a um sistema ,-insaturado, merece uma menção separada. Enolatos, aminas, tióis e até água em certas condições podem atacar o carbono . O controle cinético versus termodinâmico entra aqui com força: bases fortes em temperaturas baixas favorecem o ataque 1,2, enquanto bases mais fracas ou condições maisquentes direcionam para o 1,4. Isso não é apenas teoria de livro. Quando eu estava otimizando uma reação de adição de enolato de malonato a uma enona substituída com um grupo fenila, a temperatura do meio reakcyjnego fez toda a diferença entre 60% de produto 1,4 e uma mistura irreconhecível com muita retenção de material de partida.

Adições nucleofílicas a carbonilas são tecnicamente reações de adição também, embora muitas pessoas as Tratem como categoria separada. O nucleófilo ataca o carbono carbonílico, a ligação pi C=O quebra, e o oxigênio recebe a carga negativa temporariamente antes de ser protonado. A diferença crucial em relação às adições a alcenos é que carbonilas não formam intermediários catiônicos estáveis do mesmo jeito. A reatividade depende muito do caráter eletrofílico do carbono, que por sua vez é modulado pelos substituintes adjacentes. Um aldeído reage muito mais rápido do que uma cetona, e um éster ainda mais devagar. Haletos de acila são os mais reativos da série, mas aí já entramos num terreno onde a adição-eliminação domina e não sobra produto de adição líquida. Se você estiver trabalhando com escala piloto ou industrial, considere que adições que envolvem gases como H, HCl ou Br exigem equipamento de pressão e sistema de ventilação adequado. Reator autoclavado com agitação eficiente e controle de temperatura é o mínimo para reações de hidrogenação segura. Para adições de HBr sem peróxidos, uso frasco selado com septo, agitação magnética e HBr gasoso introduzido via bürner de gás através de uma agulha de aço inox, mantendo a temperatura entre 0°C e 5°C com banho de gelo-salmoura. O processo leva cerca de 30 minutos para saturação completa em escala de 50 mL de solvente. Rendimento bruto costuma ficar em torno de 75 a 85% após cristalização, dependendo da pureza do alceno de partida.

O maior erro que vejo acontecer com frequência é assumir que todas as adições a alcenos seguem o mesmo padrão. Elas não seguem. Dependendo do reagente, do solvente, da temperatura e da presença ou ausência de catalisadores ou iniciadores, o mecanismo muda completamente. carbocatiônico, iônico bromônio, radicalar, pericíclico — cada um tem suas próprias regras de regioquímica e estereoquímica. Confundir esses caminhos leva a produtos errados, rendimentos ruins e muita perda de tempo tentando entender o que deu errado. Anotar as condições exatas de cada reação num caderno de laboratório é uma das poucas coisas que realmente ajudam quando algo sai do esperado.