Reações orgânicas de redução

Reações orgânicas de redução são fenômenos químicos que ocorrem sempre que determinados compostos orgânicos oxigenados (formados por carbono, hidrogênio e oxigênio) e nitrogenados (formados por carbono, hidrogênio e nitrogênio) sofrem ataque de átomos de hidrogênio ([H]) provenientes da substância gás hidrogênio (H₂) em meio a níquel metálico (Ni) ou da substância hidreto de lítio e alumínio (LiAlH₄) aquoso (misturado à água).

Representação geral dos reagentes de uma reação orgânica de redução

Quando o gás hidrogênio está na presença do níquel metálico, o metal atua de forma catalítica sobre as moléculas do gás H₂. Essa ação catalítica é descrita como uma adsorção (prisão ou interação) das moléculas de H₂ seguida do rompimento da ligação sigma entre os átomos de hidrogênio, os quais passam a ser denominados hidrogênios nascentes [H].

Veja também: Catalisador

Equação química de formação de hidrogênios nascentes a partir da ação catalítica no H₂

Quando o hidreto de lítio e alumínio (LiAlH₄) está na presença de água, ocorre uma violenta reação química, formando hidróxido de lítio (LiOH), hidróxido de alumínio [Al(OH)₃] e átomos de hidrogênio, os quais passam a ser denominados hidrogênios nascentes [H].

Equação química de formação de hidrogênios nascentes a partir do hidreto de lítio e alumínio em meio aquoso

Veja também: nomenclatura das bases

Os hidrogênios nascentes são responsáveis por atacar moléculas orgânicas nitrogenadas ou oxigenadas, formando novos produtos. A reação orgânica de redução ocorre em apenas alguns tipos de compostos, porque os átomos de hidrogênios nascentes atacam somente regiões que apresentam ligações insaturadas (ligações duplas ou triplas), pois sempre serão adicionados a essas estruturas.

1- Reação orgânica de redução em compostos oxigenados

1.1- Ácidos carboxílicos

Representação da carboxila, grupo que identifica um ácido carboxílico

Quando os hidrogênios nascentes (sejam eles provenientes de gás H₂ ou de LiAlH_4(aq)) são colocados no mesmo recipiente que um ácido carboxílico, atacam a ligação pi presente na carboxila, rompendo essa ligação e formando duas valências livres (uma no carbono e outra no oxigênio).

Representação das valências livres formadas na redução do ácido carboxílico

Em seguida, cada uma das valências livres criadas é preenchida por átomos de hidrogênios nascentes ([H]), originando um diálcool gemino (álcool que possui dois grupos de hidroxila [OH] no mesmo carbono).

Representação do produto da redução orgânica de um ácido carboxílico

A presença de dois grupos de hidroxila, por serem muito eletronegativos, gera uma grande instabilidade na cadeia carbônica. Por isso, ocorre uma monodesidratação (perda de uma molécula de água) do diálcool formado, dando origem a uma água formada por uma hidroxila completa e por apenas um hidrogênio da outra hidroxila.

Equação da monodesidratação do diálcool

A partir desse ponto da reação de redução do ácido carboxílico, ocorrem duas situações:

Primeira: átomos de hidrogênios nascentes ocupam as valências livres formadas na monodesidratação, resultando em um álcool primário (aquele em que o carbono ligado ao grupo OH possui também uma ligação com outro carbono).

Equação da formação do álcool na redução do ácido carboxílico

Segunda: entre o carbono e o oxigênio, que possuem valências livres, é formada uma ligação pi, transformando a ligação simples em dupla. Além disso, um hidrogênio nascente liga-se ao carbono. Como resultado, forma-se um aldeído.

Equação da formação do aldeído na redução do ácido carboxílico

Temos então que, ao final de uma reação de redução de um ácido carboxílico, sempre teremos a formação de aldeído e álcool primário.

1.2- Aldeídos

Representação da carbonila que identifica um aldeído

Quando os hidrogênios nascentes são colocados no mesmo recipiente que um aldeído, atacam a ligação pi presente na carbonila, rompendo essa ligação e formando duas valências livres (uma no carbono e outra no oxigênio).

Representação das valências livres formadas durante a redução do aldeído

Em seguida, cada uma das valências livres criadas é preenchida por átomos de hidrogênios nascentes ([H]), dando origem a um álcool.

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Representação do produto formado na redução orgânica de um aldeído

1.3- Cetonas

Representação da carbonila que identifica uma cetona

Quando os hidrogênios nascentes são colocados no mesmo recipiente que uma cetona, atacam a ligação pi presente na carbonila, rompendo essa ligação e formando duas valências livres (uma no carbono e outra no oxigênio).

Representação das valências livres formadas durante a redução da cetona

Em seguida, cada uma das valências livres criadas é ocupada por um átomo de hidrogênio nascente ([H]), dando origem a um álcool secundário (aquele em que o carbono que possui o grupo OH liga-se também a outros dois carbonos).

Representação do produto formado na redução orgânica de uma cetona

2- Reação orgânica de redução em compostos nitrogenados

2.1- Amidas

Representação do grupo que identifica uma amida

Quando os hidrogênios nascentes (provenientes do gás H₂ ou do LiAlH_4(aq)) são colocados no mesmo recipiente que uma amida, atacam a ligação dupla entre o carbono e o oxigênio, rompendo-a e formando quatro valências livres (duas no carbono e duas no oxigênio).

Representação das valências livres formadas durante a redução de uma amida

Em seguida, cada uma das valências livres criadas é ocupada por um átomo de hidrogênio nascente ([H]), dando origem a uma amina e a uma molécula de água.

Representação do produto formado na redução orgânica de uma amida

2.2- Nitrocompostos

Representação do grupo que identifica um nitrocomposto

Quando os hidrogênios nascentes são colocados no mesmo recipiente que um nitrocomposto, atacam a ligação dupla ente o nitrogênio e o oxigênio e a ligação dativa entre esse nitrogênio e o outro oxigênio, rompendo-as e formando quatro valências livres (duas no oxigênio e outras duas no nitrogênio):

Representação das valências livres formadas durante a redução de um nitrocomposto

Em seguida, cada uma das valências livres criadas é ocupada por um átomo de hidrogênio nascente ([H]), dando origem a uma amina e a duas moléculas de água.

Representação do produto formado na redução orgânica de um nitrocomposto

2.3- Nitrilos

Representação do cianeto, grupo que identifica um nitrilo

Quando os hidrogênios nascentes são colocados no mesmo recipiente que um nitrilo, atacam as duas ligações pi existentes entre o carbono e o nitrogênio, rompendo-as e formando quatro valências livres (duas no carbono e outras duas no nitrogênio):

Representação das valências livres formadas durante a redução de um nitrilo

Em seguida, cada uma das valências livres criadas é ocupada por um átomo de hidrogênio nascente ([H]), dando origem a uma amina.

Representação do produto formado na redução orgânica de um nitrilo

2.4- Isonitrilos

Representação do cianeto, grupo que identifica um isonitrilo

Quando os hidrogênios nascentes são colocados no mesmo recipiente que um isonitrilo, atacam a ligação pi e a ligação dativa existentes entre o carbono e o nitrogênio, rompendo-as e formando quatro valências livres (três no carbono e uma no nitrogênio).

Representação das valências livres formadas durante a redução de um isonitrilo