Aldeidos e Cetonas_ParteI_Reações

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Química Orgânica II
1
ALDEÍDOS e CETONAS: PARTE I - REAÇÕES
Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas
2
ataque por eletrófilos
ataque por nucleófilos
ácido
carbono α
[1] Reações na C=O — “H” e Nu são adicionados ao grupo C=O.
[2] Reações no carbono α (alfa).
Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas
3
ou
carbono α
íon enolato 
(estabilizado por ressonância)
nova ligação no
carbono α
eletrófilo
• Com Nu com carga negativa, a adição segue um processo em duas etapas
— ataque nucleofílico seguido por protonação (vide abaixo).
• Este processo ocorre com nucleófilos fortes (neutros ou com carga
negativa).
Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas
4
Mecanismo geral – adição nucleofílica
ataque Nu
[1]
protonação
[2]
produto de adição
• Com alguns nucleófilos neutros, a adição nucleofílica só ocorre na presença
de ácido — No mecanismo, a protonação precede o ataque nucleofílico.
5
Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas
protonação
[1]
ataque Nu
[2]
desprotonação
[3]
estruturas de ressonância
• O efeito da protonação é tornar “C” da C=O mais eletrofílico.
• Necessário para reações com nucleófilos neutros, menos reativos
6
Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas
menos eletrofílico mais eletrofílico
É importante saber quais nucleófilos se adicionarão ao grupo C=O.
• Cl¯ , Br¯ e I¯ são bons nucleófilos em reações de substituição em “C” sp3,
mas não são efetivos em adição nucleofílica.
• Quando estes Nu se adicionam a C=O, eles clivam a ligação πC—O,
formando um alcóxido. Uma vez que X¯ é uma base mais fraca que o
alcóxido formado, o equilíbrio favorece o material de partida e não o
produto.
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas
base mais 
fraca
base mais 
forte
equilíbrio favorece o material 
de partida, a base mais fraca
Aldeídos e cetonas reagem com nucleófilos.
• Quando o no de grupos R na C=O aumenta, a reatividade do composto
carbonílico diminui, resultando na seguinte ordem de reatividade:
Aldeídos e Cetonas
8
ligação π
carbono eletrofílico
carbono hibridizado 
sp2 desimpedido
maior reatividade
maior impedimento espacialaldeído cetona
Reações de Aldeídos e Cetonas
9
• Em geral, os aldeídos são mais reativos nas adições nucleofílicas do que
as cetonas.
• Fatores estéricos (espaciais) e eletrônicos explicam isso.
Aldeído
(“C” da C=O é mais positivo)
Cetona
(“C” da C=O é menos positivo)
Reatividade Relativa de Aldeídos e Cetonas
Aldeídos e Cetonas
10
Mais reativo Menos reativo
Formaldeído Um aldeído Uma cetona
Mais reativo Menos reativo
Nota: Substituintes retiradores de elétrons (por exemplo: grupos –CF3 ou –
CCl3 fazem com que o carbono da C=O seja mais positivo (composto de
partida menos estável) e consequentemente a reação de adição seja mais
favorável.
Reatividade Relativa de Aldeídos e Cetonas
Aldeídos e Cetonas
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nucleófilo Produto de adição
álcool
álcool
cianohidrina
ciclo-hexanona
Aldeídos e Cetonas
Reações de Adição a Cetonas
12
nucleófilo Produto de adição
imina
(base de Schiff)
ciclo-hexanona
ácido fraco
ácido fraco
enamina
Aldeídos e Cetonas
Reações de Adição a Cetonas
13
nucleófilo produto de adição
alceno
hemiacetal
ciclo-hexanona
acetal
Aldeídos e Cetonas
Reações de Adição a Cetonas
produto final
• Compostos Carbonílicos são tanto reagentes ou produtos nas reações de 
oxidação-redução.
Oxidação e Redução
• Oxidação resulta num aumento do número de ligação C-O ou diminuição do 
número de ligações C-H.
• Redução resulta na diminuição do número de ligações C-O ou aumento do 
número de ligações C-H.
Aldeídos e Cetonas
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oxidação
redução
Ácido carboxílico
(Z=OH) ou um de seus 
derivados
álcool Aldeído ou cetona
redução
• Uma variedade de agentes oxidantes podem ser usados, incluindo CrO3, 
Na2Cr2O7, K2Cr2O7 e KMnO4.
• Aldeídos podem ser oxidados seletivamente na presença de outros grupos 
funcionais usando Ag2O em hidróxido de amônia aquosa (reagente de 
Tollens).
• Uma vez que cetonas não possuem “H” no “C” carbonílico, elas não sofrem 
esta reação de oxidação.
Oxidação de Aldeídos
Aldeídos e Cetonas
15somente o aldeído é oxidado
espelho de prata
Oxidação de Aldeídos
- Teste de Tollens (teste do espelho de prata) para aldeído
- α-hidróxi-cetonas também dão teste de Tollens positivo
Aldeídos e Cetonas
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Bernhard Tollens
1841-1918
aldeído
cetona
Não reage!
espelho de 
prata
espelho de 
prata
α-hidroxi cetona
Oxidação de Aldeídos
- Aldeídos também são oxidados a ácidos carboxílicos pelo O2 do ar.
- Aldeídos líquidos à t.a. são tão sensíveis que devem ser armazenados
protegidos do contato com o ar.
- Cetonas são mais resistentes!
Aldeídos e Cetonas
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Benzaldeído
(líquido)
ácido benzóico
(sólido)
As três reações de oxidação/redução de carbonila mais úteis podem ser
resumidas como abaixo:
Oxidação e Redução
Aldeídos e Cetonas
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[2] Redução de aldeídos e cetonas 
a álcoois:
[3] Redução de derivados de 
ácidos carboxílicos:
[1] oxidação de aldeídos à 
ácidos carboxílicos:
ou
1) Redução com hidretos metálicos: são reagentes mais úteis para redução de 
aldeídos e cetonas.
Redução de Aldeídos e Cetonas
• Tratamento de um aldeído ou cetona com NaBH4 (ou LiAlH4), seguido por H2O
ou alguma outra fonte de próton gera um álcool 1ário ou 2ário.
• O resultado da reação de H:¯ e H+ : é a adição de 2 “H” à ligação π da carbonila.
Aldeídos e Cetonas
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Boroidreto de sódio Hidreto de lítio e alumínio ligação polar metal-hidrogênio
Adição 2 “H”
álcool 1ário ou 2ário
aldeído ou cetona
Redução de Aldeídos e Cetonas
Aldeídos e Cetonas
20
cetona
álcool 1ário
álcool 2ário
aldeído
Exemplos:
Reduções com hidreto ocorrem via mecanismo em duas etapas.
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas: Reduções
álcool 1ário
protonação[1]
ataque Nu
[2]
Mecanismo:
[1]
ataque Nu
protonação
[2]
álcool 1ário ou 2ário
Exemplo:
Aplicações:
Redução de Aldeídos e Cetonas
Aldeídos e Cetonas
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Ibuprofeno
(AINE, analgésico e antipirético)
3 etapas
* *
benzidrol
(difenilmetanol)
benzofenona
Apresente em um método alternativo 
e viável para a síntese do benzidrol?
NaBH4, MeOH
pH > 10
2) Hidrogenação catalítica: usando H2 e um catalisador também há redução 
de aldeídos e cetonas à álcoois 1ários e 2ários respectivamente,.
• Quando um composto contém tanto C=O e uma C=C, redução seletiva de 
um grupo funcional pode ser obtida pela escolha do reagente apropriado.
- Uma C=C é reduzida mais rápida que uma C=O com H2 (Pd-C).
- Uma C=O é rapidamente reduzida com NaBH4 ou LiAlH4, mas uma C=C 
é inerte.
Redução de Aldeídos e Cetonas
Aldeídos e Cetonas
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cetona
álcool 1ário
aldeído
álcool 2ário
• Exemplo: ciclo-hex-2-enona contém tanto uma C=C e uma C=O, pode ser
reduzida a 3 diferentes compostos dependendo do reagente usado.
Redução de Aldeídos e Cetonas
Aldeídos e Cetonas
24
ciclo-hex-2-enona
álcool alílico
cetona
álcool
grupos funcionais que 
podem sofrer redução
*
3) Redução com reagentes organometálicos: reduzem aldeídos e cetonas
Redução de Aldeídos e Cetonas
• Tratamento de um aldeído ou cetona com RLi, R2CuLi ou RMgX, seguido por
H2O ou alguma outra fonte de próton gera um álcool 2ário ou 3ário.
• O resultado da reação de R:¯ é a adição de R à ligação π da carbonila.
Aldeídos e Cetonas
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Reagentes organolítio
ligação polar
reage como
carbânion
uma base e um nucleófilo
Reagentes Grignard Organocupratos
• Preparação de organometálicos:
Redução de Aldeídos e Cetonas
Aldeídos e Cetonas
26
Reagentes Grignard
Exemplo:
brometo de metilmagnésio
Organocupratos
Exemplo:
dimetilcuprato de lítio
Exemplo:
metillítio
Organolítio
Tratamento com organolítio (R”Li) ou reagente de Grignard (R”MgX) ou
organocuprato (R”2CuLi) seguido por água forma um álcool 2ário ou 3ário
contendo uma nova ligação C—C. Nestas reações, R”¯ é o nucleófilo.
A adição nucleofílica ocorre via um mecanismo em 2 etapas.
27
Aldeídos e Cetonas
Reações deAldeídos e Cetonas - Adição de R¯
aldeído ou cetona
Adição de
R” e H
nova ligação C-C
álcool 2ário ou 3ário
[1]
ataque Nu
protonação
[2]
álcool 2ário
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única etapa
etinilestradiol
Adição Nu
A Estereoquímica da Redução da Carbonila
Aldeídos e Cetonas
Aplicação: síntese do contraceptivo oral etinilestradiol 
*
*
Aldeídos e Cetonas
Reações de Adição a Aldeídos e Cetonas
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aldeído
cetona
cetona
aldeído
formaldeído
álcool 1ário
álcool 2ário
álcool 2ário
álcool 1ário
álcool 3ário
• Hidreto converte o “C” da C=O planar hibridizado sp2 em “C” tetraédrico
hibridizado sp3.
A Estereoquímica da Redução da Carbonila
Aldeídos e Cetonas
30
• Conclusão: redução com hidreto de uma cetona aquiral com LiAlH4 ou NaBH4
produz uma mistura de dois álcoois racêmicos quando um novo estereocentro
é formado.
pela frente
por trás
enanciômeros
(2S)-butan-2-ol
(2R)-butan-2-ol
pela frente
(face Re)
por trás
(face si)
• Carbânion converte o “C” da C=O sp2 trigonal planar em “C” sp3 tetraédrico.
A Estereoquímica da Redução da Carbonila
Aldeídos e Cetonas
31
• Conclusão: redução com organometálico de uma cetona aquiral produz uma
mistura de dois álcoois racêmicos quando um novo estereocentro é formado.
por cima
por baixo
enanciômeros
(3R)-3-metilhexan-3-ol
por baixo
(face si)
por cima 
(face Re)
(3S)-3-metilhexan-3-ol
• Formação seletiva de um enanciômero frente ao outro pode ocorrer se um
agente redutor quiral for usado.
• Redução enanciosseletiva ou assimétrica: forma um enanciômero
predominantemente ou exclusivamente.
• Exemplo de agentes redutores quirais: reagentes CBS (Corey-Bakshi-Shibata).
A Estereoquímica da Redução da Carbonila
Aldeídos e Cetonas
32
(S)-2-metil-CBS-oxazaborolidina (R)-2-metil-CBS-oxazaborolidina
(R)-reagente CBS(S)-reagente CBS
• CBS refere-se a Corey, Bakshi e Shibata, os químicos que desenvolveram
estes reagentes versáteis.
• Uma ligação B—H serve como a fonte de hidreto nesta redução.
• Reagentes CBS previsivelmente dão como produto majoritário da redução de
cetona, quando acetofenona é o material de partida, os produtos abaixo:
Reduções Enanciosseletivas da Carbonila
Aldeídos e Cetonas
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[1] (S)-CBS
[1] (R)-CBS
[2] H2O
[2] H2O
nova ligação C-H
nova ligação C-H
produto principal
isômero (S)
produto principal
isômero (R)
acetofenona
(aquiral)
• Exemplo: tratamento da propiofenona (etil fenil cetona) com o reagente (S)-
CBS forma o (R)-álcool majoritário.
Reduções Enanciosseletivas da Carbonila
Aldeídos e Cetonas
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[1] (S)-CBS
[2] H2O
isômero (S)isômero (R)
98,5% 1,5%
(97% e.e.)
• Na reação de um aldeído ou cetona com NaCN em meio ácido moderado
(HCl ou H2SO4, pH 4-5), adiciona-se os elementos do HCN através da ligação
πC—O, formando uma cianohidrina.
35
Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — Adição de NC¯
O mecanismo envolve as 2 etapas usuais da adição nucleofílica — ataque
nucleófilico [1] seguido por protonação [2].
cianohidrina
nova C-C
produto de adição
Exemplo:
• Cianohidrinas podem ser reconvertidas a compostos carbonílicos pelo
tratamento com base (processo inverso da adição de HCN –
desprotonação [1] seguida por eliminação de ¯ CN [2].
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — Adição de NC¯
cianohidrina
aldeído ou cetona
• Na cianohidrina, o grupo ciano pode ser hidrolisado facilmente por
aquecimento em meio ácido ou básico aquoso, formando uma carboxila.
ác. α-hidroxicarboxílico
• A reação de Wittig usa um carbono nucleofílico (o reagente de Wittig) para
formar alcenos — o grupo carbonila é convertido a uma C=C.
37
Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — A Reação de Wittig
Exemplos:
reagente de Wittig
óxido de 
trifenilfosfina
alceno
• O reagente de Wittig é um reagente organofósforo.
• Um típico reagente de Wittig tem um “P” ligado a 3 grupos fenilas, além de
mais um outro grupo alquílico com carga negativa.
• Um reagente de Wittig é um ilídeo, uma espécie que contêm 2 átomos com
cargas opostas, com ambos os átomos possuindo um octeto.
• Ilídeos de fósforo são também chamados de fosforanos.
38
Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — A Reação de Wittig
ilídeo
Reagente de WittigGeorg Wittig – ALE 
Nobel 1979
abreviado como
cargas (+) e (-) em 
átomos adjacentes
• Uma vez que fósforo é um elemento do 3o Período, ele pode estar rodeado
por mais de 8 elétrons.
• Assim, uma segunda estrutura de ressonância pode ser desenhada que
coloca um dupla ligação entre “C” e “P”.
• Conforme a estrutura de ressonância é desenhada, um reagente de Wittig
não possui carga líquida.
• Contudo, note que uma das estruturas de ressonância, o “C” mostra uma
carga líquida negativa, tornando-o nucleofílico.
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — A Reação de Wittig
átomo nucleofílico 10 elétrons ao redor “P” 
(5 ligações)
Reagentes de Wittig são sintetizados num procedimento em 2 etapas.
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — A Reação de Wittig
Etapa 2- Desprotonação do sal de fósforo com uma base forte forma o ilídeo.
Etapa 1- Reação SN2 da trifenilfosfina com um haleto de alquila forma um sal de
fosfônio.
sal fosfôniotrifenilfosfina
nucleófilo
sal fosfônio
base forte típica:
Para sintetizar o reagente de Wittig Ph3P=CH2, use as duas etapas seguintes:
Etapa [1] Forma o sal de fosfônio pela reação SN2 de Ph3P: e CH3Br.
Etapa [2] Forma o ilídeo pela remoção de um próton usando nBuLi como uma
base forte.
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas- A Reação de Wittig
brometo de metiltrifenilfosfônio
ilídeo estrutura de ressonância butano
Exemplo:
Reações de Wittig ocorrem por uma sequencia adição-eliminação que
envolve 2 etapas.
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — A Reação de Wittig
Etapa 2- Eliminação do óxido de trifenilfosfina forma o alceno
Etapas 1- Adição nucleofílica forma um ciclo de 4-membros (oxafosfetano)
oxafosfetano
óxido de trifenilfosfina
nova ligação C-C
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Aldeídos e Cetonas
Reação de Wittig — Adição de Ilídeo de Fósforo
Mecanismo
betaína
um oxafosfaciclo-butano
(oxafosfetano)
Limitação: possibilidade de formação de mistura de estereoisômeros
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — A Reação de Wittig
(E)
(Z)
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — A Reação de Wittig
Exercício: Quais os materiais de partida (reagentes) necessários para a síntese
do alceno A através de uma reação de Wittig?
Resposta: Usando a retrossíntese.
clive esta ligação
retrossintéticamente
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — A Reação de Wittig
Possibilidade 1 clive esta ligação
haleto 2ário
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — A Reação de Wittig
haleto 1ário
Há duas possibilidades:
Possibilidade 2
clive esta ligação
haleto 1ário
caminho preferido
Qual é a preferida?
• Uma vantagem da reação de Wittig sobre métodos de eliminação usados
para sintetizar alcenos é que sempre se sabe a posição da ligação dupla —
a reação de Wittig sempre dá um único isômero constitucional.
• Considere dois métodos abaixo que podem ser usados para converter a
ciclo-hexanona no ciclo-alceno B:
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — A Reação de Wittig
ciclo-hexanona
ciclo-hexanona álcool 3ário principal minoritário
ciclo-hexanona
único 
produto
Método de eliminações:
Wittig:
• Aminas são classificadas como 1árias, 2árias ou 3árias de acordo com o
número de grupos alquila (ou arila) ligados ao “N”.
• Tratamento de um aldeído ou cetona com uma amina 1ária fornece uma
imina (antigamente chamada de base de Schiff).
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas- Adição de Aminas 1árias
amina 1ária amina 2ária amina 3ária
R’= H ou alquil
ácido fraco
carbinolamina
imina
• Ângulo de ligação C—N—R de 1200 (e não 1800) devido “N” sp2 de uma imina
ser circundado por 3 grupos (2 átomos e um par de elétrons isolados.
• A formação da imina é mais rápidaquando o meio reacional é fracamente
ácido (pH 4-5).
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — Adição de Aminas 1árias
Exemplos:
acidez moderada
acidez moderada
51
Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — Adição de Aminas 1árias
Mecanismo:
Parte 1: Adição nucleofílica [1] forma uma carbinolamina
carbinolamina
(aminoálcool)
transfer. H+
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — Adição de Aminas 1árias
Mecanismo:
Parte 2: Eliminação de H2O forma uma imina
íon imínio
perda H2Oprotonação
imina
• Na formação da imina, meio ácido moderado, na etapa 3, é necessário para
protonação do grupo OH gerando um bom grupo de saída.
• Sob condições fortemente ácidas, a velocidade de reação diminui devido o
nucleófilo, a amina, estar protonado — sem pares de elétrons livres, deixa
de atuar como um nucleófilo e, assim, a adição nucleofílica não ocorre.
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — Adição de Aminas 1árias
não mais um nucleófilo!
(pH baixo)
R R'
O H3O
+
R R'
O
H O
R
R'
H
N R"
H
H
H
+
OH2
R
R'
NHR"
H2NR"
H2O
Mecanismo:
• Uma amina 2ária reage com um aldeído ou cetona produzindo uma enamina.
Enaminas possuem um “N” ligado a uma ligação C=C.
55
Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — Adição de Aminas 2árias
Exemplos:
R’= H ou alquil carbinolamina enamina
acidez 
moderada
acidez 
moderada
56
Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — Adição de Aminas 2árias
Parte 1: Adição nucleofílica [1] forma uma carbinolamina
Parte 2: Eliminação de H2O forma uma enamina
Mecanismo:
carbinolamina
transfer. H+
enamina
perde H2O
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — Adição de Aminas 2árias
Comparação da formação de iminas e enaminas
amina 1ária
amina 2ária
imina
enamina
“H” removido
“H” removido
• Devido iminas e enaminas serem formadas por um conjunto de reações
reversíveis, ambas podem ser convertidas de volta a compostos
carbonílicos por hidrólise em meio fracamente ácido.
• O mecanismo da hidrólise é exatamente o mecanismo inverso da formação
de iminas e enaminas.
58
Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — Adição de Aminas 2árias
Hidrólise de iminas e enaminas forma aldeídos ou cetonas!
Exemplo 2: Hidrólise enaminas
Exemplo 1: Hidrólise iminas
Adição de hidroxilamina – Formação de oxima
Aldeídos e Cetonas
Reações — Formação de Oximas e Hidrazonas
Adição de hidrazina – Formação de hidrazona
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Aplicações: Análise química de aldeídos e cetonas
Aldeídos e Cetonas
Reações — Formação de hidrazonas
60
Aldeídos e Cetonas
Reações — Redução de Wolff-Kishner
Aplicações: Como obter propilbenzeno de forma viável?
Outro exemplo:
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OHH
OH
N
R'R
N
H
H
Aldeídos e Cetonas
Redução de Wolff-Kishner: Mecanismo 
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• Tratamento de um composto carbonílico com H2O na presença de um
catalisador ácido ou básico adiciona “H” e “OH” através da ligação πC—O,
formando um gem-diol ou hidrato.
• Os rendimentos do produto, gem-diol, são bons apenas quando aldeídos
ou cetonas não impedidos contendo grupo retirador de elétrons vizinho
são usados.
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — Adição de H2O (Hidratação)
(hidrato)
tricloroacetaldeído sedativo
Adição de H2O
gem-diolR’= H ou alquil
cloral
hidrato
cloral hidrato
ou
• Aumentando-se o no de grupos alquila na C=O diminui a quantidade de
hidrato no equilíbrio.
64
Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — Adição de H2O (Hidratação)
aumento da quantidade de hidrato no equilíbrio
aumento da estabilidade do composto carbonílico
Outros fatores eletrônicos também podem influenciar.
Exemplo: cloral forma uma grande quantidade de hidrato no equilíbrio. Os
três “Cl” retiradores de elétrons deixam a carga positiva no “C-α” à C=O,
desestabilizando o grupo carbonila e, portanto, aumentando a quantidade de
hidrato no equilíbrio.
65
Aldeídos e Cetonas
- Grupos doadores de elétrons próximos a C=O estabilizam o grupo C=O
diminuindo a qde. hidrato no equilíbrio
- Grupos retiradores de elétrons próximos a C=O desestabilizam o grupo
C=O, aumentando a qde. hidrato no equilíbrio
Reações de Aldeídos e Cetonas — Adição de H2O (Hidratação)
com duas cargas similares (δ+) sobre átomos 
adjacentes desestabiliza o grupo carbonila.
um composto carbonílico menos estável 
significa mais hidrato no equilíbrio.
Ambos ácido e base catalisam a adição de H2O ao grupo carbonila.
• Em meio básico, o nucleófilo é ¯ OH, e o mecanismo segue as duas etapas
usuais: ataque nucleofílico seguido de protonação.
• A velocidade da reação aumenta na presença de base porque ela converte
H2O em ¯ OH, um nucleófilo mais forte.
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Aldeídos e Cetonas
Mecanismo (meio básico):
Reações de Aldeídos e Cetonas — Adição de H2O (Hidratação)
protonaçãoataque Nu
• A velocidade da reação aumenta na presença de ácido porque ele protona o
grupo carbonila, tornando-o mais eletrofílico frente ao ataque do nucleófilo.
67
Aldeídos e Cetonas
Mecanismo (meio ácido):
Etapa 1: Protonação do grupo carbonila
Etapas 2-3: Ataque nucleofílico e desprotonação
Reações de Aldeídos e Cetonas — Adição de H2O (Hidratação)
protonação
• Aldeídos e cetonas reagem com 2 equivalentes de álcool para formar
acetais.
• A formação de acetal é catalisada por ácidos, tais como TsOH.
• Importante: acetais não são éteres!
68
Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — Adição de Álcoois 
(Formação de Acetal)
Exemplo:
R’= H ou alquil
• O mecanismo para formação de acetal pode ser dividido em 2 partes, a
primeira é a adição de um equivalente de álcool para formar o hemiacetal. Em
seguida, hemiacetal é convertido em acetal.
69
Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — Adição de Álcoois 
(Formação de Acetal)
Geral:
• Remover a água direciona o equilíbrio.
• Mecanismo
70
Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — Adição de Álcoois 
(Formação de Acetal)
Etapa 1: Protonação do grupo carbonila
Etapas 2-3: Ataque nucleofílico [2] e desprotonação [3] 
protonação
cátion estabilizado por ressonância
hemiacetal
• A segunda parte do mecanismo envolve conversão do hemiacetal em
acetal.
71
Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — Adição de Álcoois 
(Formação de Acetal)
Etapas 4-5: Eliminação de água [5]
Etapas 6-7: Ataque nucleofílico [6] e desprotonação [7]
hemiacetal
acetal
• Quando um diol tal como etileno glicol é usado em vez de 2
equivalentes de ROH, um acetal cíclico é formado.
• Como na formação de gem-diol, a síntese de acetais é reversível, e
normalmente, o equilíbrio favorece os reagentes.
• Na síntese de acetal, uma vez que água é formada como co-produto, o
equilíbrio pode ser direcionado para direita pela remoção de H2O quando ela
é formada, usando destilação ou outra técnica.
72
Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — Adição de Álcoois 
(Formação de Acetal)
acetal cíclico
etileno glicol
• Devido a conversão de aldeído ou cetona em acetal ser reversível,
um acetal pode ser hidrolisado em aldeído ou cetona por tratamento
com ácido aquoso.
• O equilíbrio é direcionado para a direita (produtos) usando grande
excesso de água para hidrólise.
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — Adição de Álcoois 
(Formação de Acetal)
etilenoglicol
• Acetais são grupos protetores valiosos para aldeídos e cetonas!
• Exemplo: como reduzir seletivamente o éster para álcool no composto A,
deixando a cetona intocada?
• Dificuldade: Em virtude de cetonas serem mais facilmente reduzidas,
5-hidroxihexanoato de metila pode ser formado.
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — Acetais
mais reativo
podem sofrer redução
6-hidroxihexan-2-ona
5-hidroxihexanoato de metila
reação observada
reação desejada
Solução deste problema: podemos usar um grupo protetor para bloquear a
carbonila (cetona) mais reativa. O processo completo requer 3 etapas.
[1] Proteger o grupo funcional interferente — a carbonila da cetona.
[2] Fazera reação desejada.
[3] Remover o grupo protetor.
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Aldeídos e Cetonas
Acetais — Grupos Protetores
6-hidroxihexan-2-ona
produto desejado
Hemiacetais cíclicos contendo anéis de 5- e 6- membros são compostos
estáveis e facilmente isoláveis.
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — Hemiacetais Cíclicos
Hemicetais cíclicosUm hemicetal – Estrutura geral
“C” está ligado a:
- Um grupo OH
- Um grupo OR
Cada “C” indicado está ligado a:
- Um grupo OH
- Um grupo OR parte de um anel
São formados pela ciclização intramolecular de hidroxi aldeídos.
- Reações intramoleculares para formar anéis de 5- e 6-membros são mais
rápidas que as correspondentes reações intermoleculares.
- Os dois grupos funcionais reagentes (OH e C=O), são mantidos próximos,
aumentando a probabilidade da reação.
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — Hemiacetais Cíclicos
4-hidroxibutanal
5-hidroxipentanal
A formação de hemiacetal é catalisada tanto por ácido quanto por base. 
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Aldeídos e Cetonas
Reações de aldeídos e cetonas — Hemiacetais cíclicos
Ex.: Formação de hemiacetal cíclico catalisada por ácido
Ciclização intramolecular de um hidroxi aldeído forma um hemiacetal com um
novo centro estereogênico, resultando em quantidades iguais dos dois
enantiômeros.
Hemiacetais cíclicos podem ser convertidos em acetais pelo tratamento com um
álcool e ácido.
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — Hemiacetais Cíclicos
enanciômeros
centro estereogênico
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — Hemiacetais Cíclicos
Etapas 1-2: protonação e perda do grupo de saída (H2O)
Etapas 3-4: Ataque nucleofílico [3] e desprotonação [4]
estabilizado por ressonância
• Na conversão de hemiacetais em acetais, o resultado total é a troca do
grupo OH hemiacetal por um grupo OCH3.
• Esta reação ocorre facilmente devido o carbocátion formado na etapa 2 ser
estabilizado por ressonância. Este fato torna o grupo OH hemiacetal
diferente do grupo hidroxila de outros álcoois.
• Assim, quando um composto contendo ambos OH de álcool e um OH
hemiacetal é tratado com álcool e ácido, apenas o OH hemiacetal reage
para formar o acetal.
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Aldeídos e Cetonas
Reações de Aldeídos e Cetonas — Hemiacetais Cíclicos
Reage
Não reage
• Carboidratos (açúcares) são aldeídos ou cetonas polihidroxilados, ou
compostos que podem ser hidrolisados a eles.
• Muitos carboidratos contém acetais ou hemiacetais cíclicos.
• Exemplo: glicose e lactose
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Aldeídos e Cetonas
Exemplos de Hemiacetais Cíclicos — Carboidratos
(uma das formas da glicose)
Aldeídos e Cetonas
Reações de Adição — Sumário