REAÇÕES DE ADIÇÃO ELETROFÍLICA: HIDRATAÇÃO DE ALCENOS

UNIVERSIDADE FEEVALE

INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS

ENGENHARIA QUÍMICA

                

CAMILA LEITE DUARTE

VANESSA GRÜN DA SILVA

REAÇÕES DE ADIÇÃO ELETROFÍLICA:

HIDRATAÇÃO DE ALCENOS

Química Orgânica II – Profa. Viviane de Lima

Novo Hamburgo, Novembro de 2016.

1. INTRODUÇÃO

1.1. Reações de adição eletrofílica

Os alcenos são compostos insaturados, ou seja, possuem uma ligação dupla, a ligação dupla é formada por uma ligação σ e uma ligação π. A ligação σ é uma ligação bastante estável, enquanto a ligação π é uma ligação energeticamente mais frágil, o que favorece o seu fácil rompimento. Uma das reações características de alcenos é a reação de adição eletrofílica, onde a ligação π do alceno é rompida, gerando compostos saturados, conforme ilustrado a seguir:

Figura 1: Formação de compostos saturados a partir de alcenos

[pic 1]

Fonte: BARBOSA (2011)

Os alcenos são uma importante classe de substâncias orgânicas, pois devido a sua reatividade, podem ser usados para sintetizar grande variedade de outras substâncias. Por exemplo, haletos de alquila, álcoois, éteres e alcanos podem ser sintetizados a partir de alcenos em reações de adição eletrofílica. Nos alcenos existem basicamente quatro tipos de reações de adição eletrofílicas, são elas: hidrogenação, halogenação, hidro-halogenação e hidratação.

2. REAÇÕES DE HIDRATAÇÃO

2.1. Hidratação de alceno catalisada por ácido

A adição da água à dupla ligação segue a regra de Markovnikov. De acordo com essa regra, o hidrônio (H+) será adicionado ao átomo de carbono mais hidrogenado da ligação π rompida, enquanto o íon hidroxila (OH-) será adicionado ao átomo de carbono menos hidrogenado da ligação π  rompida.

Figura 2: Adição de água ao alceno

[pic 2]

Fonte: CAREY (2008)

A hidratação de um alceno sempre acontece com a presença de um catalisador, que é um meio ácido, os ácidos mais comumente usados são soluções de ácido sulfúrico ou de ácido fosfórico. O uso destes catalisadores favorecem a quebra da ligação π e também a diminuição da energia de ativação que a reação necessita, fazendo com que o processo ocorra mais rápido. 

A hidratação de alcenos é um processo industrial importante para a obtenção de álcoois de baixo peso molecular, como por exemplo, etanol, 2-propanol e terc-butílico. A seguir está representado o mecanismo para a obtenção do álcool terc-butílico a partir da hidratação catalisada por ácido do 2- metilpropeno.

Figura 3: Mecanismo para a obtenção do álcool terc-butílico

[pic 3]

Fonte: CAREY (2008)

2.2. Adição de ácido sulfúrico a alcenos

O ácido sulfúrico concentrado, reage com certos alcenos para formar hidrogenossulfatos de alquila.

Figura 4: Adição de ácido sulfúrico ao alceno

[pic 4]

Fonte: CAREY (2008)

Os hidrogenossulfatos de alquila podem ser convertidos a álcoois quando são aquecidos com água, ocorre uma hidrólise, onde a ligação é rompida pela reação com a água. A ligação oxigênio-enxofre é quebrada quando um hidrogenossulfatos de alquila sofre hidrólise.

Figura 5: Hidrólise do hidrogenossulfato de alquila

[pic 5]

Fonte: CAREY (2008)

A combinação da adição de ácido sulfúrico a propeno, seguida pela hidrólise do hidrogenossulfato de isopropila resultante, é o principal método pelo qual são preparados mais de 109 kg/ano de álcool isopropílico nos Estados Unidos.

A hidratação de alcenos por esse método é limitada aos alcenos monossubstituídos e aos alcenos dissubstituídos do tipo RCH=CHR.

3. APLICAÇÕES INDUSTRIAIS

Diversos álcoois podem ser obtidos através das reações de hidratação de alcenos, um dos mais importantes é o etanol. Na síntese industrial existem dois tipos de processos:

- Reação de hidratação indireta do eteno: consiste na reação com ácido sulfúrico, seguido da hidrólise do éster sulfúrico formado;

- Reação de hidratação direta do eteno.

O processo de obtenção do etanol através da hidratação indireta baseia-se na passagem do eteno em um absorvedor contendo ácido sulfúrico 94-98% (m/m) na temperatura de 55-80 °C e pressão de 9,8 a 34,5 atm. Os gases não absorvidos, principalmente etano e eteno, são separados e tratados para a reciclagem do eteno. Os produtos absorvidos contendo os ésteres sulfúricos são submetidos à hidrólise em colunas com temperatura de 70 a 100 °C. Os produtos voláteis são submetidos a colunas “Stripping” para a retirada dos gases mais voláteis. Em seguida, são lavados com água ou hidróxido de sódio diluído, e, posteriormente, submetidos à destilação para a retirada do éster e obtenção do etanol.