Sais de Diazônio: Treinamento, Propriedades e Aplicações

Os sais de diazônio são compostos orgânicos que contêm o grupo funcional -N2+. Este tipo de sal é amplamente utilizado na síntese de compostos orgânicos, devido à sua reatividade e versatilidade. Neste treinamento, abordaremos as propriedades dos sais de diazônio, métodos de preparação e suas diversas aplicações em química orgânica. A compreensão desses compostos é essencial para estudantes e profissionais da área química, pois são fundamentais em diversas reações sintéticas e processos industriais.

Formação de íons de Diazônio: Qual é o processo de reação envolvido?

Os íons de diazônio são compostos que contêm o grupo funcional -N2+X-, onde X é um ânion. A formação desses íons ocorre através de uma reação de diazotação, que é um processo químico no qual um grupo amina primária é convertido em um íon de diazônio.

Durante a reação de diazotação, a amina primária reage com nitrito de sódio (NaNO2) em condições ácidas, resultando na formação do íon de diazônio. Este processo envolve a formação de um intermediário instável conhecido como nitrosoamina, que posteriormente perde uma molécula de água para formar o íon de diazônio.

Os íons de diazônio são altamente reativos e são amplamente utilizados na síntese de compostos orgânicos, especialmente na formação de corantes azoicos. Além disso, esses íons também podem reagir com compostos aromáticos para formar derivados de diazonio, que são úteis na fabricação de corantes, medicamentos e produtos químicos industriais.

Em resumo, a formação de íons de diazônio envolve uma reação de diazotação na qual aminas primárias reagem com nitrito de sódio em condições ácidas para produzir esses compostos altamente reativos e versáteis.

A importância do grupo SO3H na posição para do sal de diazônio.

A presença do grupo SO3H na posição para do sal de diazônio desempenha um papel crucial em diversas aplicações. Este grupo funcional confere ao composto propriedades únicas que são essenciais em muitos processos químicos e bioquímicos.

Um dos principais aspectos da importância do grupo SO3H é a sua capacidade de interagir fortemente com moléculas de água e íons em solução. Isso resulta em uma maior solubilidade do sal de diazônio em meios aquosos, o que é fundamental em diversas reações químicas.

Além disso, o grupo SO3H também pode atuar como um grupo doador de prótons, facilitando reações de acidificação e promovendo a formação de compostos intermediários instáveis. Isso é particularmente útil em sínteses orgânicas complexas e na produção de corantes e pigmentos.

Em resumo, a presença do grupo SO3H na posição para do sal de diazônio confere ao composto propriedades únicas que o tornam essencial em uma ampla gama de aplicações químicas e industriais. Seu papel como grupo funcional versátil e reativo o torna um componente valioso em muitos processos químicos modernos.

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Sais de Diazônio: Treinamento, Propriedades e Aplicações

Os sais de diazónio são compostos orgânicos que são interacções iónicas entre o grupo azo (-N 2 + ) e um anião X (Cl , F , CH 3 COO , etc.). Sua fórmula química geral é RN 2 + X e, nessa cadeia lateral, R pode ser um grupo alifático ou um grupo aril; isto é, um anel aromático.

A estrutura do íon arenodiazônio é mostrada na imagem abaixo. As esferas azuis correspondem ao grupo azo, enquanto as pretas e brancas compõem o anel aromático do grupo fenil. O grupo azo é muito instável e reativo, porque um dos átomos de nitrogênio tem uma carga positiva (–N + ≡N).

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No entanto, existem estruturas de ressonância que deslocalizam essa carga positiva, por exemplo, no átomo de nitrogênio vizinho: –N = N + . Isso se origina quando um par de elétrons que formam uma ligação é direcionado para o átomo de nitrogênio à esquerda.

Além disso, essa carga positiva é capaz de se realocar pelo sistema Pi do anel aromático. Como um resultado, os sais de diazónio aromáticos são mais estáveis do que alifático, uma vez que a carga positiva não podem ser deslocalizados ao longo de uma cadeia de carbono (CH 3 , CH 2 CH 3 , etc.).

Treinamento

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Estes sais são derivados a partir da reacção de uma amina primária com uma mistura acídica de nitrito de sódio (NaNO 2 ).

As aminas secundárias (R 2 (R NH) e terciárias 3 N) são originários outro azoto como N-nitrosaminas (produtos que são óleos amarelados), sais de amina (R 3 HN + X ) e compostos N-nitrosoamonio.

A imagem acima ilustra o mecanismo pelo qual a formação de sais de diazônio é governada, ou também conhecida como reação de diazotização.

A reacção da fenilamina (Ar-NH 2 ), que realiza o ataque nucleófilo no átomo de N do catião de nitrosónio (NO + ). Este cátion é produzido pela mistura NaNO 2 / HX, onde X é geralmente Cl; isto é, HCl.

A formação do cátion nitrosônio libera água para o meio, que retira um próton do nitrogênio carregado positivamente.

Então, essa mesma molécula de água (ou outra espécie ácida que não H 3 O + ) produz um próton para o oxigênio, deslocando a carga positiva no átomo de nitrogênio menos eletronegativo).

Agora, a água novamente desprotona o nitrogênio, produzindo a molécula de diazo-hidróxido (a penúltima penúltima da sequência).

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Como o meio é ácido, o diazo-hidróxido sofre desidratação do grupo OH; Para neutralizar a vaga eletrônica, o par livre de N forma a ligação tripla do grupo azo.

Assim, no final do mecanismo, o cloreto de benzenodiazônio permanece em solução (C 6 H 5 N 2 + Cl , o mesmo cátion da primeira imagem).

Propriedades

Em geral, os sais de diazônio são incolores e cristalinos, solúveis e estáveis ​​a baixas temperaturas (abaixo de 5 ° C).

Alguns desses sais são tão sensíveis ao impacto mecânico que qualquer manipulação física pode provocá-los. Finalmente, eles reagem com a água para formar fenóis.

Reações de deslocamento

Os sais de diazônio são potenciais para liberar nitrogênio molecular, cuja formação é o denominador comum das reações de deslocamento. Nestas, uma espécie X desloca o grupo azo instável, escapando como N 2 (g).

Reação de Sandmeyer

ArN 2 + + CuCl => ArCl + N 2 + Cu +

ArN 2 + + CuCN => ArCN + N 2 + Cu +

Reação de Gatterman

ArN 2 + + CuX => ArX + N 2 + Cu +

Ao contrário da reação de Sandmeyer, a reação de Gatterman tem cobre metálico em vez de seu halogeneto; isto é, o CuX é gerado in situ .

Reação de Schiemann

[ArN 2 + ] BF 4 => ArF + BF 3 + N 2

A reação de Schiemann é caracterizada pela decomposição térmica do fluoroborato de benzenodiazônio.

Reação de Gomberg Bachmann

[ArN 2 + ] Cl + C 6 H 6 => Ar – C 6 H 5 + N 2 + HCl

Outros deslocamentos

ArN 2 + + KI => ArI + K + + N 2

[ArNH 2 + ] Cl + H 3 PO 2 + H 2 O => C 6 H 6 + N 2 + H 3 PO 3 + HCl

ArNH 2 + + H 2 O => ArOH + N 2 + H +

ArN 2 + + CuNO 2 => ArNO 2 + N 2 + Cu +

Reações redox

Os sais de diazônio podem ser reduzidos a aril-hidrazinas, usando uma mistura de SnCl 2 / HCl:

ArN 2 + => ArNHNH 2

Eles também podem ser reduzidos a arilaminas em reduções mais fortes com Zn / HCl:

ArN 2 + => ArNH 2 + NH 4 Cl

Decomposição fotoquímica

[ArN 2 + ] X => ArX + N 2

Os sais de diazônio são sensíveis à decomposição pela incidência de radiação ultravioleta ou comprimentos de onda muito próximos.

Reações de acoplamento Azo

ArN 2 + + Ar′H → ArN 2 Ar ′ + H +

Essas reações são talvez os sais de diazônio mais úteis e versáteis. Esses sais são eletrófilos fracos (o anel desloca a carga positiva do grupo azo). Para que eles reajam com compostos aromáticos, eles precisam ser carregados negativamente, causando assim compostos azos.

A reação prossegue com um rendimento eficiente entre um pH de 5 e 7. No pH ácido, o acoplamento é mais baixo porque o grupo azo protona, tornando impossível o ataque ao anel negativo.

Além disso, em pH básico (maior que 10), o sal de diazônio reage com o OH para produzir diazo-hidróxido, que é relativamente inerte.

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As estruturas deste tipo de compostos orgânicos possuem um sistema Pi conjugado muito estável, cujos elétrons absorvem e emitem radiação no espectro visível.

Consequentemente, os compostos azo são caracterizados por serem coloridos. Devido a essa propriedade, eles também foram chamados de corantes azo.

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A imagem acima ilustra o conceito de acoplamento azo com laranja metil como um exemplo. No meio de sua estrutura, o grupo azo pode ser visto servindo como o conector dos dois anéis aromáticos.

Qual dos dois anéis era o eletrófilo no início do acoplamento? O da direita, porque o grupo sulfonato (-SO 3 ) remove a densidade eletrônica do anel, tornando-o ainda mais eletrofílico.

Aplicações

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Uma de suas aplicações mais comerciais é a produção de corantes e pigmentos, cobrindo também a indústria têxtil no tingimento de tecidos. Esses compostos azo são ancorados a locais moleculares específicos do polímero, colorindo-o em cores.

Devido à sua decomposição fotolítica, é (menos do que antes) usado na reprodução de documentos. Como As áreas do papel coberto por um plástico especial são removidas e, em seguida, é aplicada uma solução básica de fenol, colorindo as letras ou o desenho azul.

Na síntese orgânica, eles são usados ​​como ponto de partida para muitos derivados aromáticos.

Finalmente, eles estão tendo aplicações no campo de materiais inteligentes. Nestes, covalentemente se ligam a uma superfície (de ouro, por exemplo), permitindo que ela dê uma resposta química a estímulos físicos externos.

Referências

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