Exercícios sobre reação orgânica: reação de adição em Química

Reações de Adição

Falando de uma forma genérica, as reações de adição ocorrem quando ADICIONAMOS um reagente (geralmente inorgânico) a um composto orgânico, formando um único produto.
Para que isso ocorra, é necessário sempre haver uma LIGAÇÃO ENFRAQUECIDA NO REAGENTE ORGÂNICO, a qual se rompe, abrindo 2 valências livres. Ao mesmo tempo, o outro reagente adicionado ao orgânico também sofre uma cisão, e cada uma de suas partes se liga a uma valência livre do reagente orgânico.
Veja o caso geral abaixo, em que a ligação fraca é uma LIGAÇÃO PI:

IMPORTANTE À BEÇA:

Quando o composto for ALCADIENO CONJUGADO (ou seja, em que 2 ligações duplas são intercaladas por 1 ligação simples) e participar de uma reação de adição incompleta (com 1 mol de reagente com fórmula genérica X2), ocorrerá a chamada REAÇÃO 1,4, através da qual o produto formado em maior proporção sempre terá uma ligação dupla no lugar da ligação simples que intercalava as duplas no alcadieno reagente.
Veja:

Agora veja outro caso geral, em que a ligação fraca é uma LIGAÇÃO TENSIONADA EM CADEIA FECHADA:

Atenção: tensão angular?

Essa teoria é chamada de “Teoria das tensões de Bayer”. Entenda: todos os carbonos dos ciclanos, por serem compostos cíclicos com ligações simples, possuem hibridização sp³, cujos ângulos entre os pares eletrônicos (geralmente nas ligações) devem ser 109°28’ para haver estabilidade, devido à geometria tetraédrica. No entanto, compostos de cadeia fechada possuem geometria que segue o padrão dos polígonos regulares, cada um com seus ângulos internos.
Exemplo: Ciclopropano -> possui geometria triangular, cujos ângulos internos são 60°, valor bem distante de 109°28’. Isso que gera uma tensão angular nessas ligações que as torna fracas, mais suscetíveis à ruptura.
OBS: O ciclo-hexano sofre deformação em sua estrutura, adquirindo forma de bote/barco ou de cadeira, nas quais o ângulo, em vez de 120° (ângulo interno do hexágono), é 109°28’. Essa deformação angular compensa a tensão angular, e a ligação entre os átomos de carbono deixa de ser fraca. Logo, não há tensão angular em anéis com 6 ou mais carbonos.

Hidrogenação catalítica

• Ocorre com ADIÇÃO DE H{_2}​2​​ ao alceno, alcino, cicloalcano ou benzeno;
• Utiliza placa metálica de Pt, Ni ou Pd, que adsorve o H2, funcionando como CATALISADOR DE SUPERFÍCIE;
• Só ocorre sob TEMPERATURA E PRESSÃO ELEVADA;
• Em alceno, o produto formado é um alcano;

• Em alcino, o produto formado pode ser um alceno (caso se adicione 1 mol de H2, o que configura uma hidrogenação PARCIAL) ou um alcano (caso se adicionem 2 mols de H2, o que configura uma hidrogenação TOTAL);

• Em cicloalcano, o produto formado é um alcano;

• Em benzeno, assim como em alceno e alcino, cada mol de H2 provoca a ruptura de 1 ligação pi, podendo formar cicloalceno ou cicloalcano.

Halogenação

Ocorre com ADIÇÃO DE Cl2​​, Br​2​​ ou I​2​​(halogênios moleculares, genericamente: X​2​​) ao alceno, alcino ou cicloalcano;

OBS: F​2​​ é tão reativo que gera uma reação explosiva, a qual não produz haletos; a reação com o I​2​​ é muito lenta, motivo pelo qual quase não ocorre. Conclusão: vamos tomar como exemplos apenas cloração e bromação.

• Não necessita de catalisador para alceno e alcino, mas utiliza ÁCIDOS DE LEWIS (FeCl​3​​, AlC​3​​l, etc) como catalisador para CICLOALCANO;
• Em alceno, o produto formado é um di-haleto saturado;

• Em alcino, o produto formado pode ser um di-haleto insaturado (caso se adicione 1 mol de X​2​​, o que configura uma halogenação PARCIAL) ou um tetra-haleto saturado (caso se adicionem 2 mols de X2​​, o que configura uma halogenação TOTAL);

• Em cicloalcano, o produto formado é um di-haleto saturado;

Hidro-halogenação

• Ocorre com ADIÇÃO DE HCl ou HBr (genericamente: HX) ao alceno, alcino ou cicloalcano;
• Não necessita de catalisador;
• Caso ocorra na AUSÊNCIA DE PERÓXIDO (peróxido de benzoíla, peróxido de hidrogênio, etc), utiliza-se a regra de MARKOVNIKOV;

Atenção!: Markovnikov?

Diz que quando a ligação dupla for assimétrica (isto é, o ligante de um lado da dupla é diferente do ligante do outro), o produto principal será aquele em que o H se adiciona ao CARBONO MAIS HIDROGENADO da dupla, enquanto o halogênio se liga ao menos hidrogenado. Como o produto secundário (em que o halogênio se liga ao carbono mais hidrogenado e o H se liga ao menos hidrogenado) é formado em quantidade muito menor, considera-se a formação apenas do produto principal.

• Caso ocorra na PRESENÇA DE PERÓXIDO, utiliza-se a regra de ANTI-MARKOVNIKOV ou regra de KARASH-MAYO;

Atenção! : Kharasch-Mayo?

Diz que quando a ligação dupla for assimétrica e a hidro-bromação ocorrer na presença de peróxido, o produto principal formado será aquele em que o H se adiciona ao CARBONO MENOS HIDROGENADO da dupla, enquanto o bromo se liga ao mais hidrogenado. Da mesma forma, o produto secundário (em que ocorre o inverso) é formado em quantidade muito menor, motivo pelo qual desconsideramos sua formação.
Importante: Kharasch-Mayo ocorre apenas para o HBr na presença de peróxido!

• Em alceno, o produto formado é um haleto saturado;

• Em alcino, o produto formado pode ser um haleto insaturado (caso se adicione 1 mol de HX, o que configura uma hidro-halogenação PARCIAL) ou um di-haleto saturado com 2 halogênios ligados ao mesmo carbono (caso se adicionem 2 mols de HX, o que configura uma hidro-halogenação TOTAL);

• Em cicloalcano, o produto formado é um haleto saturado.

Obs.: Ciclopentano e ciclohexano não sofrem hidro-halogenação.

Hidratação

• Ocorre com ADIÇÃO DE ÁGUA (para fins didáticos, vamos representá-la por HOH) ao alceno, alcino ou cicloalcano;
• Só ocorre em MEIO ÁCIDO e sob AQUECIMENTO;
• Em compostos assimétricos, vale a regra de MARKVNIKOV;
• Em alceno, há formação de álcool;

• Em alcino, há formação de enol, que entra em equilíbrio dinâmico (tautomeria) com aldeído ou cetona;

• Em cicloalcano, há formação de álcool.

Obs.: Ciclopentano e ciclo-hexano não sofrem hidratação.

Reação de Grignard

• Ocorre com a ADIÇÃO DE HALETO DE MAGNÉSIO (também chamado reagente de Grignard, e com fórmula molecular RMgX, em que R é um radical orgânico e X é um halogênio) e, posteriormente, de ÁGUA a um composto que contenha carbonila (aldeído ou cetona);
• Sempre há formação de um álcool e um hidroxi-haleto de magnésio (de fómula molecular MgOHX);
• Ocorre em 2 reações, entre as quais se forma um composto intermediário;
• Vejamos como ocorre a reação de adição de cloreto de etilmagnésio ao etanal: