Reações orgânicas de oxidação

Reações orgânicas de oxidação são fenômenos químicos nos quais um composto orgânico é submetido a um agente oxidante (substância que sofre o fenômeno de redução, ou seja, ganha elétrons), sofrendo, assim, oxidação (perda de elétrons). Vários são os compostos que podem ser submetidos a uma reação orgânica de oxidação, mas poucos podem ser agentes oxidantes. Veja alguns exemplos de agentes oxidantes que podem ser utilizados:

• Ozônio (O₃)

• Dicromato de potássio (K₂Cr₂O₇)

• Permanganato de potássio (KMnO₄)

Vale dizer que todos esses agentes oxidantes possuem oxigênios nascentes (átomos de oxigênios livres que são comumente representados por [O]) quando submetidos a determinadas condições, como a presença de um ácido ou uma base forte. Os oxigênios nascentes são os responsáveis pelo processo de oxidação.

Reações orgânicas de oxidação branda

Uma reação orgânica de oxidação branda é aquela em que um composto orgânico é colocado na presença de um agente oxidante (preferencialmente o permanganato de potássio) em uma solução formada por água e uma base forte (geralmente o hidróxido de sódio).

Trata-se de uma reação que utiliza compostos que apresentam insaturações, como alcenos, alcinos, alcadienos etc.

Estrutura de um alceno

Entenda os mecanismos dessa reação:

• 1^o mecanismo: formação dos oxigênios nascentes a partir da solução formada por permanganato de potássio, água e uma base forte;

• 2^o mecanismo: ataque dos oxigênios nascentes ao composto orgânico, resultando na quebra da ligação pi;

Representação da quebra da ligação pi em um alceno

• 3^o mecanismo: ligação de um átomo de oxigênio nascente por meio de uma ligação sigma em cada um dos carbonos que tiveram a ligação pi rompida. Em seguida, cada oxigênio nascente realiza uma ligação com um átomo de hidrogênio, o que resulta na formação de hidroxilas.

Formação de hidroxilas na oxidação branda do alceno

No caso dos alcinos, principalmente, e nos alcadienos, podem ser formadas duas hidroxilas em um mesmo átomo de carbono, originando um composto instável denominado de diálcool gêmino. Com isso, uma molécula de água é formada a partir das duas hidroxilas e, entre o carbono e o oxigênio restante, é formada uma ligação pi.

Equação que representa a oxidação branda no alcino

Assim, diante do exposto, temos que a reação orgânica de oxidação branda pode originar como produtos:

• Diálcool vicinal (álcool que apresenta dois carbonos, cada um com uma hidroxila);

• Cetona (se o carbono da ligação dupla for terciário);

• Aldeído (se o carbono da ligação dupla for primário ou secundário).

Obs.: Se o aldeído formado permanecer na solução final, um átomo de hidrogênio interagirá com o oxigênio, formando uma hidroxila e um ácido carboxílico.

Representação da formação do ácido carboxílico

Reações orgânicas de oxidação energética

Uma reação orgânica de oxidação energética é aquela em que um composto orgânico é colocado na presença de um agente oxidante (preferencialmente o permanganato de potássio) em uma solução formada por água e um ácido forte (geralmente o ácido sulfúrico).

Trata-se de uma reação que utiliza compostos que apresentam insaturações, como alcenos, alcinos, alcadienos, homólogos do benzeno, álcoois etc.

Entenda os mecanismos desse tipo de reação:

• 1^o mecanismo: formação dos oxigênios nascentes a partir da solução formada por permanganato de potássio, água e um ácido forte;

• 2^o mecanismo: ataque dos oxigênios nascentes ao composto orgânico, resultando na quebra das ligações pi e sigma e consequente separação da estrutura;

• 3^o mecanismo: ligação de um átomo de oxigênio nascente, por meio de uma ligação sigma, em cada um dos carbonos que tiveram as ligações pi rompidas. Em seguida, cada oxigênio nascente realiza uma ligação com um átomo de hidrogênio, resultando na formação de hidroxilas.

Formação de hidroxilas na oxidação branda do alceno

Obs.: O hidrogênio do carbono da ligação dupla também se une a um oxigênio nascente, formando uma hidroxila.

Na oxidação energética, formam-se duas ou mais hidroxilas em um mesmo átomo de carbono, o que origina diálcoois gêminos. Assim, uma molécula de água é formada a partir das duas hidroxilas e, entre o carbono e o oxigênio restante, há uma ligação pi.

Produtos formados após a formação de moléculas de água a partir das hidroxilas

A reação orgânica de oxidação energética pode originar como produtos:

• Gás carbônico (se o carbono da ligação dupla for primário);

• Cetona (se o carbono da ligação dupla for terciário);

• Ácido carboxílico (se o carbono da ligação dupla for secundário).

Reações orgânicas de ozonólise

São reações orgânicas de oxidação nas quais o agente oxidante é o gás ozônio (O₃) na presença de água e zinco metálico. Essa reação ocorre apenas em alcenos (compostos orgânicos formados por carbonos e hidrogênios que apresentam uma ligação dupla entre dois carbonos).

Fórmula estrutural de um alceno qualquer

Durante a reação de ozonólise, ocorrem os seguintes mecanismos:

• 1^o mecanismo: formação dos oxigênios nascentes a partir da mistura de ozônio, água e zinco metálico;

• 2^o mecanismo: ataque dos oxigênios nascentes à ligação dupla, rompendo as ligações sigma e pi;

Ataque dos oxigênios nascentes ao alceno, rompendo a ligação dupla

• 3^o mecanismo: formação do ozoneto ou ozonídeo. A formação desse composto ocorre quando cada carbono da ligação dupla rompida liga-se a um dos carbonos, e o terceiro oxigênio nascente liga-se aos dois carbonos da ligação dupla rompida. Por fim, os oxigênios ligados a cada um dos carbonos ligam-se entre si.

Fórmula estrutural do ozoneto

• 4^o mecanismo: separação do ozoneto a partir da quebra de duas ligações simples: uma entre o oxigênio e os dois carbonos e outra entre os dois oxigênios:

Representação da quebra das ligações simples no ozoneto

• 5^o mecanismo: formação de uma ligação pi entre o carbono e oxigênio após a separação do ozoneto.

• 6^o mecanismo: formação do peróxido de hidrogênio entre uma molécula de água e o oxigênio restante do ozoneto.

H₂O + O → H₂O₂

Os produtos de uma reação orgânica de ozonólise são:

• Peróxido de hidrogênio (H₂O₂);

• Cetona (se o carbono da ligação dupla for terciário);

• Aldeído (se o carbono da ligação dupla for primário ou secundário).

Reações orgânicas de combustão

As reações orgânicas de combustão podem ocorrer com qualquer composto orgânico. Os produtos desse tipo de reação são:

• Dióxido de carbono (CO₂);

• Monóxido de carbono (CO);

• Água (H₂O).

O monóxido de carbono é formado em reações de combustão incompleta, e o dióxido de carbono é formado em reações de combustão completa, como nas equações a seguir:

→ Equação da combustão completa do etanol

C₂H₆O + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O

→ Equação da combustão incompleta do metano

1CH₄ + 3/2O₂ → 1CO + 2H₂O

Por Me. Diogo Lopes Dias