Grupos funcionais

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Grupos funcionais

  1. 1. DQOI - UFC Prof. Nunes Grupos FuncionaisGrupos Funcionais Estrutura e NomenclaturaEstrutura e Nomenclatura Universidade Federal do Ceará Centro de Ciências Departamento de Química Orgânica e Inorgânica Química Orgânica I Estrutura e NomenclaturaEstrutura e Nomenclatura Prof. Dr. José Nunes da Silva Jr. nunes.ufc@gmail.comAtualizado em Outubro/2016Atualizado em Outubro/2016 1
  2. 2. DQOI - UFC Prof. Nunes Os químicos orgânicos associam unidades estruturais particulares, chamadas gruposgrupos funcionaisfuncionais, com padrões característicos de reatividade. Eles vêem moléculas grandes como coleções de grupos funcionais ligados a cadeias não reativas. Grupos Funcionais = partes reativas das moléculas. Grupos FuncionaisGrupos Funcionais Grupos Funcionais = partes reativas das moléculas. Taxol 2
  3. 3. DQOI - UFC Prof. Nunes HidrocarbonetosHidrocarbonetos são compostos que contêm somente carbono e hidrogênio, e são divididos em duas principais classes: alifáticos aromáticos. HidrocarbonetosHidrocarbonetos Esta classificaçãoclassificação data do século XIX, quando a químicaquímica orgânicaorgânica sese dedicoudedicou quasequase queque esclusivamenteesclusivamente aoao estudo de materiais de fontes naturais, termos foram adotados refletindo a origem das substâncias. Por exemplo, a palavra alifático foi derivada da palavra grega aleiphar (gordura). Já os compostos referidos como aromáticos, independentemente do seu próprio odor, eram geralmente obtidos por tratamento químico de extratos de plantas com cheiro agradável. 3
  4. 4. DQOI - UFC Prof. Nunes Os hidrocarbonetos alifáticosalifáticos incluem três grandes grupos: Alcanos: são hidrocarbonetos em que todas as ligações são simples. Alcenos: contêm uma ligação dupla carbono-carbono. Alcinos: contêm uma ligação tripla carbono-carbono. Hidrocarbonetos AlifáticosHidrocarbonetos Alifáticos Exemplos das três classes de hidrocarbonetos alifáticos são: etano, etileno e acetileno. Etano Etenos Etino 4
  5. 5. DQOI - UFC Prof. Nunes Outro nome para hidrocarbonetos aromáticos é arenos. Arenos têm propriedades são muito diferentes dos alcanos, alcenos e alcinos. Hidrocarbonetos AromáticosHidrocarbonetos Aromáticos O mais importante hidrocarboneto aromático é o benzeno. benzeno 5
  6. 6. DQOI - UFC Prof. Nunes Um grupo funcional é a unidade estrutural responsável pela reatividade de uma determinada molécula sob um determinado conjunto de condições. O grupo funcional de um alcano é um de seus hidrogênios. Hidrocarbonetos - AlcanosHidrocarbonetos - Alcanos Uma exemplo de reação de alcano é dado a seguir: Etano Cloro Clorometano Ácido Clorídrico 6
  7. 7. DQOI - UFC Prof. Nunes Um dos átomos de hidrogênio do etano é substituído pelo cloro. Esta substituição do hidrogênio pelo cloro é uma reação característica de todos os alcanos e pode ser representada pela equação geral: Etano Cloro Clorometano Ácido Clorídrico Hidrocarbonetos - AlcanosHidrocarbonetos - Alcanos Na equação geral, o grupo funcional (-H) é mostrado explicitamente, enquanto o restante da molécula do alcano é abreviado como R. Esta é uma notação comumente usada, e ajuda a focalizar nossa atenção sobre a transformação do grupo funcional, sem se distrair pelas partes da molécula que permanecem inalteradas. Alcano Cloro Cloreto de Alquila Ácido Clorídrico 7
  8. 8. DQOI - UFC Prof. Nunes Alcanos têm a fórmula geral molecular CnH2n+2. O mais simples e abundante é o metano (CH4). Grandes quantidades estão presentes em nossa atmosfera, no solo, e nos oceanos. O metano (CH ) foi encontrado em Júpiter, Saturno, Urano, Hidrocarbonetos - AlcanosHidrocarbonetos - Alcanos O metano (CH4) foi encontrado em Júpiter, Saturno, Urano, Netuno e Plutão, e até mesmo no Cometa Halley. 8
  9. 9. DQOI - UFC Prof. Nunes O etano (C2H6: CH3CH3) e o propano (C3H8: CH3CH2CH3) são o segundo e o terceiro, respectivamente, em relação ao metano de várias formas: O etano é o alcano mais parecido que o metano na simplicidade estrutural, seguido do propano. O etano é o segundo componente mais abundante no gás natural, Hidrocarbonetos - AlcanosHidrocarbonetos - Alcanos O etano é o segundo componente mais abundante no gás natural, enquanto o propano é o terceiro. O metano correponde a 75%. Metano (75%) Etano (10%) Propano (5%) Heptano Hexano Pentano Butano 9
  10. 10. DQOI - UFC Prof. Nunes Alcanos - EstruturaAlcanos - Estrutura Metano Etano Propano Ligações sigmas C-H (sp3-s) e C-C (sp3-sp3). Geometria dos carbonos: tetraédrica. Ângulos das Ligações ~ 109º. 10
  11. 11. DQOI - UFC Prof. Nunes Somente uma estrutura pode ser construída para o metano (CH4), etano (C2H6) e propano (C3H8). A partir de alcanos com 4 átomos de carbono (C4H10), isômeros constitucionais são possíveis. Alcanos Isoméricos - ButanosAlcanos Isoméricos - Butanos Número de isômeros constitucionais possíveis para uma fórmula molecular particularpara uma fórmula molecular particular Fórmula molecular Número de isômeros constitucionais 11
  12. 12. DQOI - UFC Prof. Nunes A partir de alcanos com 4 átomos de carbono (C4H10), isômeros constitucionais são possíveis. Em um deles, chamado de n-butano, os quatro átomos de carbonos são unidos em uma cadeia contínua. Alcanos Isoméricos - ButanosAlcanos Isoméricos - Butanos O prefixo “n” refere-se a “normal” e significa que a cadeia carbônica não é ramificada. n-butano isobutano 12
  13. 13. DQOI - UFC Prof. Nunes n-Alcanos são alcanos que possuem uma cadeia de carbono não-ramificada. n-Pentano e n-Hexano são n-alcanos que possuem cinco e seis átomos de carbono, respectivamente. n-Alcanos Superioresn-Alcanos Superiores n-Pentano n-Hexano Suas fórmulas estruturais condensadas podem ser abreviadas ainda mais, indicando no parênteses o númeronúmero dede gruposgrupos metilenometileno (CH(CH22)) na cadeia. n-pentano ≡ CH3(CH2)3CH3 n-hexano ≡ CH3(CH2)4CH3 n-Pentano n-Hexano 13
  14. 14. DQOI - UFC Prof. Nunes n-Alcanos têm fórmula geral CH3(CH2)nCH3 e constituem uma série homóloga, isto é, uma série na qual membros sucessivos diferem por um grupo –CH2–. n-Alcanos são normalmente representados por estruturasestruturas emem linhalinha no formato de zigzig--zagzag (conformação mais estável). n-Alcanos Superioresn-Alcanos Superiores de zigzig--zagzag (conformação mais estável). n-Pentano n-Hexano Estruturas em linha n-Pentano n-Hexano 14
  15. 15. DQOI - UFC Prof. Nunes TrêsTrês alcanosalcanos isoméricosisoméricos têm a fórmula molecular C5H12. não ramificado: n-pentano com uma ramificação: isopentano com duas ramificações: neopentano Isômeros C5H12Isômeros C5H12 n-Pentano ouou ou Isopentano Neopentano ou ou ou ou ou ou 15
  16. 16. DQOI - UFC Prof. Nunes A nomenclaturanomenclatura emem químicaquímica orgânicaorgânica é de dois tipos: comum (ou "trivial") e sistemática. Alguns nomes comuns existiam muito antes da química orgânica tornar-se o um ramo organizado da ciência. Nomenclatura IUPAC – n-AlcanosNomenclatura IUPAC – n-Alcanos O metano, etano, propano, n-butano, isobutano, n-pentano, isopentano e neopentano são nomes comuns. A partir de 1892, os químicos desenvolveram um conjunto de regras para nomear compostos orgânicos com base em suas estruturas, o que hoje chamamos de regrasregras dada IUPACIUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada). 16
  17. 17. DQOI - UFC Prof. Nunes As regrasregras dada IUPACIUPAC atribuem nomes aos alcanos não ramificados de modo: prefixo (latinolatino ou grego)grego) - identifica o número de átomos de carbono na cadeia an - identifica a substância como um membro da família alcanos sufixo o – identica a susbtâncai como um hidrocarboneto. Nomenclatura IUPAC – n-AlcanosNomenclatura IUPAC – n-Alcanos Número de Número de Número de 1 Metano 2 Etano 3 Propano 4 Butano 5 Pentano 6 Hexano 7 Heptano 8 Octano 9 Nonano 10 Decano 11 Undecano 12 Dodecano 13 Tridecano 14 Tetradecano 15 Pentadecano 16 Hexadecano 17 Heptadecano 18 Octadecano 19 Nonadecano 20 Icosano 21 Henicosano 22 Docosano 23 Tricosano 24 Tetracosano 30 Triacontano 31 Hetriacontano 32 Dotriacontano 40 Tetracontano 50 Pentacontano 100 Hectano Número de átomos de carbono Nome Número de átomos de carbono Nome Número de átomos de carbono Nome 17
  18. 18. DQOI - UFC Prof. Nunes Por definição a n-hexano é nomeado como hexano. Considere agora a estrutura do seguinte isômero: Nomenclatura IUPAC – Alcanos RamificadosNomenclatura IUPAC – Alcanos Ramificados Nome IUPAC: n-hexano (nome comum: n-hexano) Considere agora a estrutura do seguinte isômero: Como podemos nomeá-lo segundo as regras da IUPAC? 18
  19. 19. DQOI - UFC Prof. Nunes Passo 1) Identifique a cadeia carbônica linear mais extensa e a nomeie segundo a tabela anterior. No caso da cadeia maior ter 5 carbonos, o composto será nomeado comum derivado do pentano. Nomenclatura IUPAC – Alcanos RamificadosNomenclatura IUPAC – Alcanos Ramificados Passo 2) Identifique os grupos substituintes ligados à cadeia principal. metila 19
  20. 20. DQOI - UFC Prof. Nunes Passo 3) Numere a cadeia principal na direção que atribuir o menor número ao carbono que carregar o substituinte. Nomenclatura IUPAC – Alcanos RamificadosNomenclatura IUPAC – Alcanos Ramificados metila A numeração abaixo é incorreta, pois o substituinte metila encontrar-se-ia na posição 4. é equivalente a 20
  21. 21. DQOI - UFC Prof. Nunes Passo 4) Escreva o nome do composto. O alcano referente à cadeia principal será a última parte do nome, e será precedida pelos nomes dos grupos substituintes e seus localizadores. Nomenclatura IUPAC – Alcanos RamificadosNomenclatura IUPAC – Alcanos Ramificados HífensHífens sãosão utilizadosutilizados parapara separarseparar letrasletras dede númerosnúmeros.. Nome IUPAC: 2-metilpentano 21
  22. 22. DQOI - UFC Prof. Nunes Analogamente.... Nomenclatura IUPAC – Alcanos RamificadosNomenclatura IUPAC – Alcanos Ramificados 2-metilpentano 3-metilpentano 1 2 3 4 5 22
  23. 23. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura IUPAC – Alcanos RamificadosNomenclatura IUPAC – Alcanos Ramificados Os dois isômeros anteriores têm dois grupos metila como susbtituintes na cadeia principal com 4 carbonos (butano). Quando o mesmo substituintesubstituinte apareceraparecer maismais dede umauma vezvez, utilizam-se prefixosprefixos 1 2 3 4 1 2 3 4 Quando o mesmo substituintesubstituinte apareceraparecer maismais dede umauma vezvez, utilizam-se prefixosprefixos multiplicadoresmultiplicadores: di, tri, tetra... Um localizador é utilizado para cada um dos grupos substituintes, utilizando-se vírgulasvírgulas para separar números,números, e hífens para separar númerosnúmeros de letrasletras. 1 2 3 4 1 2 3 4 2,2-dimetilbutano 2,3-dimetilbutano 23
  24. 24. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura IUPAC – Grupos AlquilaNomenclatura IUPAC – Grupos Alquila Um grupo alquila pode ser entendido como um alcano que perdeu um de seus hidrogênios. Um grupo de metila (-CH3), por exemplo, é um grupo alquila derivado do metano (CH4). Grupos alquila nãonão ramificadosramificados, nos quais o ponto de ligação está no fim da cadeia, são nomeados a partir na nomenclatura IUPAC para o alcano correspondente,correspondente, substituindo-se a terminação ano por ila. No de Carbonos Alcano Grupo Alquila 1 metano metila 2 etano etila 3 propano propila 4 butano butila 10 decano decila 18 octadecano octadecila 24
  25. 25. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura IUPAC – Grupos AlquilaNomenclatura IUPAC – Grupos Alquila Os átomos de carbono são classificados de acordo com o seu graugrau dede substituiçãosubstituição: primário: carbono ligado diretamente a 1 carbono. secundário: carbono ligado diretamente a 2 carbonos. terciário: carbono ligado diretamente a 3 carbonos.terciário: carbono ligado diretamente a 3 carbonos. quaternárioquaternário: carbono ligado diretamente a 44 carbonos. primário secundário terciário quarternário 25
  26. 26. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura IUPAC – Grupos AlquilaNomenclatura IUPAC – Grupos Alquila Grupos alquila ramificados são nomeados utilizando-se como o nome base a maior cadeia contínua queque começacomeça nono pontoponto dede ramificaçãoramificação. Assim, os nomes sistemáticos dos dois grupos alquílicos (C3H7) são propila e 1-metiletila. Ambos são mais conhecidos por seus nomes comuns, n-propila e isopropila,Ambos são mais conhecidos por seus nomes comuns, n-propila e isopropila, respectivamente. grupo propila (nome comum: n-propila) grupo 1-metiletila (nome comum: isopropila) ou 26
  27. 27. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura IUPAC – Grupos AlquilaNomenclatura IUPAC – Grupos Alquila Outros exemplos: grupo butila (nome comum: n-butila) grupo 1-metilpropila (nome comum: sec-butila) grupo 2-metilpropila (nome comum: isobutila) grupo 1,1-dimetiletila (nome comum: terc-butila) ou ou 27
  28. 28. DQOI - UFC Prof. Nunes Os substiuintes alquílicos possuem nomes comuns e/ou sistemáticos (IUPAC). Substituintes AlquílicosSubstituintes Alquílicos etila n-propila 1-propila terc-butila 1,1-dimetiletila sec-butila 1-metilpropila alila 2-propenila metila isopropila 1-metiletila isobutila 2-metilpropila benzila vinila etenila 28
  29. 29. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura IUPACNomenclatura IUPAC Combinando-se os princípios básicos da notação IUPAC com os nomes dos vários grupos alquila, podemos desenvolver os nomes sistemáticos de alcanos altamente ramificados. Vamos começar nomeando com o seguinte alcano. 4-etiloctano 29
  30. 30. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura IUPACNomenclatura IUPAC A seguir, aumentamos a sua complexidade através de sucessivas adições de grupos metila em posições diferentes. Quando dois ou mais substituintes estão presentes, eles são listadoslistados emem ordemordem alfabéticaalfabética no nome. 4-etil-3-metiloctano 30
  31. 31. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura IUPACNomenclatura IUPAC 4-etil-3,5-didimetiloctano Os multiplicadoresmultiplicadores di,di, tri,tri, tetratetra são utilizados quando necessários, mas nãonão são considerados no ordenamento alfabético. 31
  32. 32. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura IUPACNomenclatura IUPAC 4-etil-3,5-didimetiloctano Prefixos iniciais, tais como secsec-- e tercterc-- sãosão ignoradosignorados no momento do ordenamento alfabético, exceto quando eles são comparados entre si. TercTerc--butila precede isobutila, e secsec-butila precede tercterc-butila. isoiso não é prefixo 32
  33. 33. DQOI - UFC Prof. Nunes Dê os nomes IUPAC para cada um dos compostos que seguem. Nomenclatura IUPAC - ExercícioNomenclatura IUPAC - Exercício 5-etil-2,4,6-trimetiloctano 33
  34. 34. DQOI - UFC Prof. Nunes Uma característica adicional da nomenclatura IUPAC diz respeito à direção de numeração, é o chamado “primeiro ponto de diferença”. Considere duas direções nas quais o seguinte alcano pode ser numerado: Nomenclatura IUPACNomenclatura IUPAC Ao decidir sobre o sentido correto, um ponto de diferença ocorre quando temos um menor localizador que o outro. Assim, enquanto 2 é o primeiro localizador em ambos os sistemas de numeração, o empate é quebrado no segundo localizador. 2,2,6,6,7-pentapentametiloctanooctano (correto) 2,3,3,7,7-pentapentametiloctano (incorreto) 34
  35. 35. DQOI - UFC Prof. Nunes Cicloalcanos são alcanos que contêm um anel de três ou mais carbonos. são frequentemente encontrados na química orgânica e são caracterizados pela fórmula molecular CnH2n. Nomenclatura IUPAC - CicloalcanosNomenclatura IUPAC - Cicloalcanos Alguns exemplos incluem: 35
  36. 36. DQOI - UFC Prof. Nunes Como você pode ver, cicloalcanos são nomeados, no âmbito do sistema IUPAC, adicionando o prefixo ciclociclo ao nome do alcano não ramificado com o mesmo número de carbonos do anel. Nomenclatura IUPAC - CicloalcanosNomenclatura IUPAC - Cicloalcanos ciclociclopropano ciclocicloexano número de carbonos do anel. Grupos substituintes são identificados na forma habitual. Suas posições são especificadas pela numeração dos átomos de carbono do anel, na direção que der o menor número para os substituintes no primeiro ponto de diferença. etilciclociclopentano 3-etil-1,1-didimetilciclocicloexano 36
  37. 37. DQOI - UFC Prof. Nunes Quando o anel contém menos átomos de carbono do que um grupo alquila ligado a ele, o composto é apontado como um alcano, e o anel é tratado como um substituinte cicloalquila. Nomenclatura IUPAC - CicloalcanosNomenclatura IUPAC - Cicloalcanos 3-ciclociclobutilpentano 37
  38. 38. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomeie os seguintes compostos segundo as regras da IUPAC. Nomenclatura IUPAC - ExercíciosNomenclatura IUPAC - Exercícios 1,1-didimetiletilciclociclononano 4-isopropil-1,1-didimetilciclociclodecano ou 1,1-didimetil-4-(1-metiletil)ciclociclodecano ciclocicloexilciclocicloexano 38
  39. 39. DQOI - UFC Prof. Nunes Ponto de ebulição O metano, etano, propano e butano são gases à temperatura ambiente. Os alcanos com número de carbonos entre 5 e 17 são líquidos, enquanto que os homólogos superiores são sólidos. Os ramificados têm ponto de ebulição ligeiramente inferiores quando comparados com os não-ramificados de mesmo número de carbono. Alcanos e Cicloalcanos – Propriedades FísicasAlcanos e Cicloalcanos – Propriedades Físicas comparados com os não-ramificados de mesmo número de carbono. alcano ramificado 2-metilalcano ramificado PontodeEbulição(oC) Número de átomos de carbon no alcano 39
  40. 40. DQOI - UFC Prof. Nunes Ponto de ebulição Ao explorar, a nível molecular, as razões para o aumento do ponto de ebulição com o número de carbonos, e a diferença de ponto de ebulição entre alcanos ramificados e não ramificados, podemos relacionar as estruturas com suas propriedades. A substância existe como líquido em vez de gás, porque as forças atrativas Alcanos e Cicloalcanos – Propriedades FísicasAlcanos e Cicloalcanos – Propriedades Físicas A substância existe como líquido em vez de gás, porque as forças atrativas entre moléculas (forças atrativas intermoleculares) são maiores no líquido do que na fase gasosa. Forças atrativas entre as espécies neutras (átomos ou moléculas, mas não íons) são referidas como forças de van der Waals e podem ser de três tipos: 1. dipolo–dipolo 2. dipolo induzido-dipolo 3. dipolo induzido-dipolo induzido 40
  41. 41. DQOI - UFC Prof. Nunes Forças Intermoleculares Estas forças são de natureza elétrica, e para vaporizar uma substância energia suficiente deve ser adicionada. A maioria dos alcanos não têm momento de dipolo mensurável e, portanto, a única força de van der Waals a ser considerada é a força atrativa “dipolos induzidos-dipolos induzidos”. Alcanos e Cicloalcanos – Propriedades FísicasAlcanos e Cicloalcanos – Propriedades Físicas susbtâncias apolares Campo magnético fluta Momento de dipolo temporário molécula B “sente” dipolo de A 41
  42. 42. DQOI - UFC Prof. Nunes Forças Intermoleculares Arranjos extensos de atrações dipolo induzido-dipolo induzido podem acumular e resultar em forças intermoleculares significativas. Um alcano com maior peso molecular possui mais átomos e elétrons e, portanto, mais oportunidades de atrações intermoleculares e, consequentemente, maiormaior pontoponto dede ebuliçãoebulição do que um com menor peso Alcanos e Cicloalcanos – Propriedades FísicasAlcanos e Cicloalcanos – Propriedades Físicas consequentemente, maiormaior pontoponto dede ebuliçãoebulição do que um com menor peso molecular. 42
  43. 43. DQOI - UFC Prof. Nunes Como observado anteriormente, alcanos ramificados apresentam menor ponto de ebulição do que seus isômeros não ramificados. Isômeros têm, naturalmente, o mesmo número de átomos e elétrons, mas uma molécula de um alcano ramificado possui uma área de superfície menor do que um não ramificado. Alcanos e Cicloalcanos – Propriedades FísicasAlcanos e Cicloalcanos – Propriedades Físicas A forma estendida de um alcano não ramificado permite mais pontos de contato para as associações intermoleculares. Pentano (p.e. 36 oC) 2-metilbutano (p.e. 28 oC) 2,2-dimetilpropano (p.e. 9 oC) 43
  44. 44. DQOI - UFC Prof. Nunes A forma estendida de um alcano não ramificado permite mais pontos de contato para as associações intermoleculares. Alcanos e Cicloalcanos – Propriedades FísicasAlcanos e Cicloalcanos – Propriedades Físicas Pentano (p.e. 36 oC) 2-metilbutano (p.e. 28 oC) 2,2-dimetilpropano (p.e. 9 oC) 44
  45. 45. DQOI - UFC Prof. Nunes Ponto de fusão: Alcanos sólidos são materiais macios, geralmente com baixos pontos de fusão. As forças responsáveis pela exploração do cristal em conjunto, são as mesmas interações dipolo induzido-dipolo induzido que operam entre as moléculas do líquido, mas o grau de organização é maior na fase sólida. Alcanos e Cicloalcanos – Propriedades FísicasAlcanos e Cicloalcanos – Propriedades Físicas moléculas do líquido, mas o grau de organização é maior na fase sólida. difícil compactação no cristal 45
  46. 46. DQOI - UFC Prof. Nunes Solubilidade em Água: Uma propriedade física familiar de alcanos está contida no ditado "água e óleo não se misturam." De fato, todos os hidrocarbonetos são praticamente insolúveis em água. Alcanos e Cicloalcanos – Propriedades FísicasAlcanos e Cicloalcanos – Propriedades Físicas Quando um hidrocarboneto dissolve na água, o arranjo de ligações de hidrogênio entre moléculas água se torna mais ordenada na região ao redor de cada molécula do hidrocarboneto dissolvido. Este aumento na ordem, o que corresponde a um decréscimo na entropia, indica um processo que pode ser favorável se for razoavelmente exotérmico. Sendo insolúvel, e com densidades entre 0,6-0,8 g/ml, os alcanos flutuam na superfície da água. A exclusão de moléculas apolares, tais como alcanos, a partir da água, é chamado de efeito hidrofóbico. 46
  47. 47. DQOI - UFC Prof. Nunes Alcanos e Cicloalcanos – Propriedades FísicasAlcanos e Cicloalcanos – Propriedades Físicas Mistura de heptano-octano Mistura de heptano-água H O H .. .. H O H .. .. O sistema optará pelas interações mais fortes que estabilizarão o sistema. 47
  48. 48. DQOI - UFC Prof. Nunes Escreva as fórmulas, e dê os nomes IUPAC para os nove alcanos que têm a fórmula molecular C7H16. Alcanos e Cicloalcanos – ExercíciosAlcanos e Cicloalcanos – Exercícios 48
  49. 49. DQOI - UFC Prof. Nunes Observe a estrutura abaixo e responda aos comandos. Alcanos e Cicloalcanos – ExercíciosAlcanos e Cicloalcanos – Exercícios a) Qual é a fórmula molecular deste alcano? b) Qual é seu nome IUPAC? c) Quantos grupos metílicos, metilenos e metínicos estão presentes? d) Quantos carbonos são primários, secundários e terciários? 49
  50. 50. DQOI - UFC Prof. Nunes Dê os nomes IUPAC para os seguintes grupos alquilas: Alcanos e Cicloalcanos – ExercíciosAlcanos e Cicloalcanos – Exercícios 50
  51. 51. DQOI - UFC Prof. Nunes Escreva as fórmulas estruturais de cada um dos seguintes compostos: Alcanos e Cicloalcanos – ExercíciosAlcanos e Cicloalcanos – Exercícios a) 6-isopropil-2,3-dimetilnonano b) 4-terc-butil-3-metileptano c) 4-isopropil-1,1-dimetilcicloexano d) sec-butilcicloeptanod) sec-butilcicloeptano e) Ciclobutilpentano f) (2,2-dimetilpropil)cicloexano g) Pentacosano h) 10-(1-metilpentil)pentacosano 51
  52. 52. DQOI - UFC Prof. Nunes Dê os nomes IUPAC para cada um dos seguintes compostos: Alcanos e Cicloalcanos – ExercíciosAlcanos e Cicloalcanos – Exercícios 52
  53. 53. DQOI - UFC Prof. Nunes Os compostos que contêm dois anéis fundidos são chamados compostos bicíclicos, e eles podem ser desenhados de maneiras diferentes: Biciclos – NomenclaturaBiciclos – Nomenclatura é o mesmo que O processo de nomeação dos biciclos é muito semelhante à nomeação de alcanos e cicloalcanos. Nós seguimos o mesmo procedimento de quatro etapas descrito anteriormente, mas existem diferenças na nomenclatura e numeração da estrutura base. 52A
  54. 54. DQOI - UFC Prof. Nunes Para sistemas bicíclicos, o termo "biciclo" é introduzido no nome raiz. Por exemplo, o composto anterior é composto por sete átomos de carbono e é por isso chamado bicicloeptano (em que o nome base é bicicloept). Biciclos – NomenclaturaBiciclos – Nomenclatura O problema é que este nome base não é específico o suficiente. Para ilustrar isto, considere os dois compostos seguintes, os quais são chamados bicicloeptano. 52B
  55. 55. DQOI - UFC Prof. Nunes Ambos os compostos consistem em dois anéis e sete átomos de carbono. No entanto, os compostos são claramente diferentes, o que significa que o nome base precisa conter mais informações. Biciclos – NomenclaturaBiciclos – Nomenclatura Especificamente, deve indicar a maneira pela qual os anéis são construídos (a constituição do composto). A fim de fazer isso, temos de identificar as duasduas pontespontes. Estes são os dois átomos de carbono, onde os anéis são fundidos em conjunto: cabeça de ponte cabeça de ponte 52C
  56. 56. DQOI - UFC Prof. Nunes Há três caminhos diferentes que ligam estas duas pontes. Para cada caminho, conte o número de átomos de carbono, excluindo as próprias pontes. No composto anterior, Biciclos – NomenclaturaBiciclos – Nomenclatura cabeça de ponte cabeça de ponte No composto anterior, um caminho tem dois átomos de carbono, um outro caminho tem dois átomos de carbono, e o terceiro (caminho mais curto) tem apenas um átomo de carbono. Estes três números, ordenados do maior para o menor, [2.2.1], são em seguida, colocado no meio do nome base entre por parênteses: Biciclo[2.2.1]eptano 1 2 2 1 1 52D
  57. 57. DQOI - UFC Prof. Nunes Estes números fornecem a especificidade necessária para diferenciar os compostos indicados anteriormente: Biciclos – NomenclaturaBiciclos – Nomenclatura 1 2 2 1 1 Biciclo[2.2.1]eptanoBiciclo[3.1.1]eptano 1 2 1 1 3 Biciclo[2.2.1]eptanoBiciclo[3.1.1]eptano 52E
  58. 58. DQOI - UFC Prof. Nunes Se um substituinte está presente, a cadeia do biciclo deve ser numerada corretamente, de modo a atribuir o localizador correto ao substituinte. Para numerar, 1) comece em uma das cabeças de ponte e Biciclos – NomenclaturaBiciclos – Nomenclatura 1) comece em uma das cabeças de ponte e 2) numere ao longo do caminho mais longo, 3) em seguida, vá para o segundo caminho mais longo e, finalmente, 4) vá ao longo da caminho mais curto. 6-metilbiciclo[3.2.1]octano 52F
  59. 59. DQOI - UFC Prof. Nunes Escreva o nome do seguinte bibiclo: Biciclos – NomenclaturaBiciclos – Nomenclatura 1) Identificar as cabeças de ponte 2) Identificar os substituintes 3) Numerar o biciclo 2-Isopropil-7,7-dimetilbiciclo[3.2.0]eptano metil metil isopropil 2) Identificar os substituintes 3) Numerar o biciclo 53
  60. 60. DQOI - UFC Prof. Nunes Alcenos são hidrocarbonetos que contêm uma ligação dupla C=C. unidade estrutural importante e um grupo funcional em química orgânica; Influencia a geometria da molécula; AlcenosAlcenos é o sítio reativo da maioria das reações químicas de alcenos. Exemplos: Isobutileno σ−pineno farneseno 54
  61. 61. DQOI - UFC Prof. Nunes A estrutura de etileno e o modelo de hibridização de orbitais da ligação dupla podem ser vistos na figura a seguir: Alcenos - EstruturaAlcenos - Estrutura 55
  62. 62. DQOI - UFC Prof. Nunes Cada um dos átomos de carbono tem hibridação sp2, e a ligação dupla possui um componente σ componente π. Ligação σ: quando um orbitalorbital spsp22 de um carbono orienta seu eixo ao longo do eixo internuclear com o orbitalorbital spsp22 do outro carbono. Ligação π: formada pela sobreposição “lado-a-lado” de orbitais p Alcenos - EstruturaAlcenos - Estrutura Ligação π: formada pela sobreposição “lado-a-lado” de orbitais p dos dois carbonos sp2. 56
  63. 63. DQOI - UFC Prof. Nunes A dupla ligação no etileno é mais forte do que a ligação simples C-C do etano, mas nãonão éé duasduas vezesvezes maismais forteforte. A energiaenergia de ligação C=C é 605 kJ/mol no etileno versus 368 kJ/mol para a ligação C-C no em etano. A ligação π é mais fraca que a ligação σ. Há dois tipos de ligações C-C no propeno, CH3CH=CH2. Alcenos - EstruturaAlcenos - Estrutura Há dois tipos de ligações C-C no propeno, CH3CH=CH2. A dupla ligação é do tipo σ + π, A ligação com o grupo metila é uma ligação σ formada pela sobreposição dos orbitais spsp22 e spsp3. Carbonos hibridizados sp3 Carbonos hibridizados sp2 Comprimento da ligação = 150 ppm Comprimento da ligação = 134 ppm 57
  64. 64. DQOI - UFC Prof. Nunes Damos nomes IUPAC aos alcenos, substituindo o sufixo -ano pelo sufixo -eno do alcano correspondente. Os dois alcenos mais simples são eteno e o propeno. Ambos também são conhecidos por seus nomesnomes comunscomuns de etileno e propileno. Alcenos - NomenclaturaAlcenos - Nomenclatura O etileno é um sinônimo aceitável para eteno no sistema IUPAC. Todavia, o propileno, isobutileno, e outros nomes comuns terminados em -ileno nãonão sãosão nomesnomes aceitáveisaceitáveis pela IUPAC. IUPAC: eteno Comum: etileno IUPAC: propeno Comum: propileno 58
  65. 65. DQOI - UFC Prof. Nunes A maior cadeia contínua que incluir a ligação dupla forma o nome base do alceno. A cadeia é numeradanumerada na direção que der aos carbonos da dupla ligação os seus números mais baixos. Alcenos – Nomenclatura IUPACAlcenos – Nomenclatura IUPAC O localizador (ou posição numérica) de apenas um dos carbonos da dupla ligação é especificado no nome. É entendido que os outros carbonos devem seguir a numeração. but-1-enoeno hex-22-enoeno 59
  66. 66. DQOI - UFC Prof. Nunes Ligações duplas C=C têm precedência sobre os gruposgrupos alquilaalquila e halogênioshalogênios na determinação da cadeia carbônica principal e na direção em que está numerada. Alcenos – Nomenclatura IUPACAlcenos – Nomenclatura IUPAC Entretanto, grupos hidroxilas têm preferência sobre a dupla ligação. Compostos que contenham tanto a dupla ligação e o grupo hidroxila utilizam o sufixo combinado –en e –ol. 3-metilbut-11-enoeno e não 2-metilbut-3-eno 6-bromo-3-propilex-11-enoeno 5-metilex-44-enen-11-olol e não 2-metilex-2-en-6-ol 60
  67. 67. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomeie cada um compostos que seguem com a nomenclatura IUPAC. Alcenos – Nomenclatura IUPAC – ExercíciosAlcenos – Nomenclatura IUPAC – Exercícios 2,3-dimetilbut-22-enoeno 3,3-dimetilbut-11-enoeno 2-metilex-22-enoeno 4-cloropent-11-enoeno pent-44-enen-22-olol 61
  68. 68. DQOI - UFC Prof. Nunes Vimos anteriormente que nomes comuns de grupos alquila, tais como isopropilaisopropila e terc-butila, são aceitáveis no sistema IUPAC. Três grupos alquenila (vinila, alila e isoprenila) são tratados da mesma forma. Alcenos – Nomenclatura IUPACAlcenos – Nomenclatura IUPAC vinil(a) cloreto de vinila alil(a) isoprenil(a) álcool alílico cloreto de isoprenila 62
  69. 69. DQOI - UFC Prof. Nunes Quando um grupo CH2 is duplamente ligado a um anel, o prefixo metilenometileno é adicionado ao nome do anel. Alcenos – Nomenclatura IUPACAlcenos – Nomenclatura IUPAC metilenociclocicloexano Cicloalcenos e seus derivados são nomeados adotando o prefixo ciclociclo à nomenclaturanomenclatura dosdos alcenosalcenos dede cadeiacadeia abertaaberta. ciclociclopenteno 1-metilciclocicloexeno 3-clorociclocicloepteno 63
  70. 70. DQOI - UFC Prof. Nunes NenhumNenhum localizadorlocalizador éé necessárionecessário na ausência de susbtituintes. Alcenos – Nomenclatura IUPACAlcenos – Nomenclatura IUPAC ciclociclopenteno 1-metilciclocicloexeno 3-clorociclocicloepteno NenhumNenhum localizadorlocalizador éé necessárionecessário na ausência de susbtituintes. É entendido que a dupla ligação conecta os C-1 e C-2. CicloalcenosCicloalcenos substituídossubstituídos são numerados iniciando pela dupla ligação, seguindo através dela, e continuando a sequência ao redor do anel. A direçãodireção dada numeraçãonumeração é escolhida de modo a atribuir os menoresmenores localizadoreslocalizadores aos substituintes. 64
  71. 71. DQOI - UFC Prof. Nunes Embora o etileno seja o único alceno com dois carbonos, e o propeno o único com três carbonos, há 4 alcenos isoméricos de fórmula molecular C4H8: Alcenos - IsomerismoAlcenos - Isomerismo but-1-eno 2-metilpropeno trans-but-2-enoenocis-but-22-enoeno O but-1-eno tem uma cadeia carbônica ramificada com uma dupla ligação entre os carbonos C-1 and C-2. É um isômero constitucional dos outros três. Similarmente, o 2-metilpropeno, com cadeia carbônica ramificada, é um isômero constitucional dos outros três. but-1-eno 2-metilpropeno trans-but-2-enoenocis-but-22-enoeno 65
  72. 72. DQOI - UFC Prof. Nunes O par de isômeros designados cis- e trans-but-2-enoeno tem a mesma constituição. Alcenos - IsomerismoAlcenos - Isomerismo but-1-eno 2-metilpropeno trans-but-2-enoenocis-but-22-enoeno constituição. Ambos têm uma cadeia não ramificada com uma dupla ligação conectando os carbonos C-2 e C-3. Eles se diferem entre si, entretanto, nas posições relativas dos grupos metilas no espaço. isômero cis: as 2 metilas estão no mesmo lado da dupla isômero trans: as 2 metilas estão em lados opostos da dupla 66
  73. 73. DQOI - UFC Prof. Nunes Isômeros que possuem a mesma constituição (conectividade), mas diferem no Alcenos - IsomerismoAlcenos - Isomerismo but-1-eno 2-metilpropeno trans-but-2-enoenocis-but-22-enoeno Isômeros que possuem a mesma constituição (conectividade), mas diferem no arranjo de seus átomos no espaço são classificados como estereoisômeros. O cis-but-2-eno e o trans-bu-2-teno são estereoisômeros, e os termos “cis” e “trans” especificam a configuraçãoconfiguração da dupla ligação. 67
  74. 74. DQOI - UFC Prof. Nunes O estereoisomerismo ciscis--transtrans em alcenos não é possível quando um dos carbonos está ligado a dois susbtituintes idêntidos. Assim, nem o but-11-enoeno nem o 2-metilpropeno podem ter estereoisômeros. Alcenos - IsomerismoAlcenos - Isomerismo but-1-eno 2-metilpropeno idênticos idênticos idênticos 68
  75. 75. DQOI - UFC Prof. Nunes Em princípio, cis-but-2-eno e trans-but-2-eno podem ser interconvertidos pela rotação sobre o C-2 e o C-3 das duplas ligações. No entanto, ao contrário da rotação sobre o C-2 e C-3 do butano, que é bastante rápida, a interconversão dos but-2-enos estereoisoméricos nãonão ocorreocorre emem circunstânciascircunstâncias normaisnormais. Alcenos - IsomerismoAlcenos - Isomerismo cis-but-2-eno trans-but-2-eno Orbitais p alinhados Orbitais p perpendiculares Orbitais p alinhados Geometria otimizada para Formação da ligação π Geometria otimizada para Formação da ligação π Pior geometria para formação da ligação π 69
  76. 76. DQOI - UFC Prof. Nunes Quantos alcenos têm a fórmula molecular C5H10? Escreva suas estruturas e dê seus nomes IUPAC. Especifique a configuração cis ou trans dos estereoisômeros quando for apropriado. Alcenos - Isomerismo - ExercíciosAlcenos - Isomerismo - Exercícios pent-11-enoeno cis-pent-22-enoeno trans-pent-22-enoeno 2-metilbut-11-enoeno 2-metilbut-22-enoeno 3-metilbut-11--enoeno 70
  77. 77. DQOI - UFC Prof. Nunes Quando os grupos, em ambas as extremidades de uma ligação dupla, são os mesmos, ou são estruturalmente similares uns aos outros, é uma questão simples descrever a configuração da ligação dupla como ciscis ou transtrans. O ácido oleico, por exemplo, um material que pode ser obtido a partir do azeite de oliva, tem uma ligação dupla ciscis. Já o cinamaldeído, responsável pelo odor característico da canela, tem uma ligação dupla transtrans. Alcenos – Notação cis/transAlcenos – Notação cis/trans ligação dupla transtrans. Todavia, os termos "ciciss"e "transtrans" sãosão ambíguosambíguos quando não é óbvio qual substituinte do carbono é "similar“ ou "semelhante“ a um outro substituinte de referência. cis-ácido oleico trans-cinamaldeído 71
  78. 78. DQOI - UFC Prof. Nunes Os substituintessubstituintes dede cadacada carbonocarbono dada dupladupla ligaçãoligação sãosão ranqueadosranqueados como tendo maior ou menor prioridadesprioridades, as quais são definidas segundo o númeronúmero atômicoatômico do átomo ligado ao carbono. Quando houver “empateempate” nos números atômicos, analisamosanalisamos osos átomosátomos mediatamentemediatamente aa seguirseguir, até encontrarmos um ponto de diferença e, então, determinamos a prioridade. Alcenos – Notação E/ZAlcenos – Notação E/Z Os substituintes de maiores prioridades no mesmo lado definem a configuração Z; em lados opostos, a confirugação E. maior maior maior maiormenor menor menor menor (Z) (E) 72
  79. 79. DQOI - UFC Prof. Nunes Determine a configuração de cada um dos seguintes alcenos. Alcenos - Notação E/Z - ExercíciosAlcenos - Notação E/Z - Exercícios (Z) (E) (Z) (E) 73
  80. 80. DQOI - UFC Prof. Nunes Ligações duplas são encontradas em anéis de todos os tamanhos. O mais simples dos cicloalcenos, ciclociclopropeno, foi sintetizado pela primeira vez em 1922. Um anel ciclociclopropeno está presente em ácido estercúlico, uma CicloalcenosCicloalcenos vez em 1922. Um anel ciclociclopropeno está presente em ácido estercúlico, uma substância derivada de um dos componentes do óleo presente nas sementes de uma árvore (Sterculia foetida) que cresce nas Filipinas e na Indonésia. ciclociclopropeno ác. estercúlcoác. estercúlco 74
  81. 81. DQOI - UFC Prof. Nunes O ciclociclopropano é desestabilizado pela tensão anelar porque o seu ângulo de 60° são muito menores do que o normal 109.5°, associado ao carbono sp3. CicloalcenosCicloalcenos Todos os paresTodos os pares dde ligações adjacentese ligações adjacentes estão eclipsdasestão eclipsdas O ciclociclobuteno tem, naturalmente, menos tensão anelar que o ciclopropeno, a qual fica cade vez menor à medida que o tamanho do anel aumenta. O ciclociclopropeno tem uma tensão anelar ainda mais intensa porque o desvio dos ângulos de ligação em seus carbonos da dupla ligação ligada, a partir do valor normal de hibridização sp2 de 120°, é ainda maior. ciclociclopropeno 75
  82. 82. DQOI - UFC Prof. Nunes Se o anel é grande o suficiente, no entanto, um estereoisômero transtrans também é possível. O menor cicloalceno transtrans que é estável o suficiente para ser isolado e armazenado de forma normal é o trans-ciclocicloocteno. CicloalcenosCicloalcenos O trans-ciclocicloepteno foi preparado e estudado a baixa temperatura (90°C), mas é muito reativo para ser isolado e armazenado à temperatura ambiente. ∆∆E = 39KJ/molE = 39KJ/mol ((EE))--ciclooctenocicloocteno transtrans--ciclooctenocicloocteno menos estávelmenos estável ((ZZ))--ciclooctenocicloocteno ciscis--ciclooctenocicloocteno mais estávelmais estável 76
  83. 83. DQOI - UFC Prof. Nunes Coloque a dupla ligação do esqueleto ao lado para representar: Cicloalcenos - ExercíciosCicloalcenos - Exercícios a) d) a) (Z)-1-metilciclodeceno b) (E)-1-metilciclodeceno c) (Z)-3-metilciclodeceno d) (E)-3-metilciclodeceno e) (Z)-5-metilciclodeceno f) (E)-5-metilciclodeceno b) c) d) e) f) 77
  84. 84. DQOI - UFC Prof. Nunes Hidrocarbonetos que contêm um ligação tripla (-C≡C-) são chamados de alcinos. Alcinos acíclicos têm a fórmula molecular CnH2n-2. O acetilenoacetileno é o alcino mais simples. AlcinosAlcinos Chamamos os compostos que têm a sua ligação tripla no final de uma cadeia de carbono como alcinos monossubstituídos ou terminais. Alcinos dissubstituídos têm ligações triplas internas. 78
  85. 85. DQOI - UFC Prof. Nunes Alcinos são hidrocarbonetos caracterizados pela presença de uma ligação tripla entre dois carbonos, ligações estas formadas pelos compartilhamento de 6 pares de elétrons entre dois carbonos com hibridação sp, garantindo à molécula uma estrutura linear. Estrutura de AlcinosEstrutura de Alcinos estrutura linear 79
  86. 86. DQOI - UFC Prof. Nunes Estrutura de AlcinosEstrutura de Alcinos As regras IUPAC são seguidas para nomear alcinos. O sufixo -anoano de um alcano (com o mesmo número de carbonos) é substituído pelo sufixo -inoino. AcetilenoAcetileno ee etinoetino sãosão nomesnomes aceitáveisaceitáveis pelapela IUPACIUPAC. A posição da tripla ligação ao longo da cadeia é especificada pelo número, de maneira análoga à nomenclatura dos alcenos. Quando o grupo -C≡CH é apontado como umum substituintesubstituinte, ele é designado como um grupo de etinilaetinila. propino but-1-ino 4,4-didimetilpent-22-inoinobut-2-ino 80
  87. 87. DQOI - UFC Prof. Nunes Estrutura de Alcinos – ExercíciosEstrutura de Alcinos – Exercícios Escreva as fórmulas estruturais e dê os nomes IUPAC para todos os alcinos de fórmula molecular C5H8. pent-1-ino pent-2-ino 3-metilbut-11-inoino 81
  88. 88. DQOI - UFC Prof. Nunes Estrutura de Alcinos – ExercíciosEstrutura de Alcinos – Exercícios Escreva as fórmulas estruturais e dê os nomes IUPAC. pent-1-ino pent-2-ino 4,5-didimetilex-22-inoino 5-ciclociclopropilpent-11-inino 82
  89. 89. DQOI - UFC Prof. Nunes Estrutura de Alcinos – ExercíciosEstrutura de Alcinos – Exercícios Escreva as fórmulas estruturais e dê os nomes IUPAC. ciclciclotridecino 4-butilnon-22-inoino 2,2,5,5-tetratetrametilex-33-inoino 83
  90. 90. DQOI - UFC Prof. Nunes Álcoois e Haletos de AlquilaÁlcoois e Haletos de Alquila Estes dois grupos funcionais estão entre os mais úteis de compostos orgânicos, pois muitas vezes servem como matéria-prima para a preparação de inúmeros outros grupos funcionais. Álcoois e haletos de alquila são classificados como primário, secundário ou terciário, de acordo com a classificação do carbono que carrega o grupo funcional. Álcool 11oo Haleto de Alquila 22oo Haleto de Alquila 33ooÁlcool 33oo 84
  91. 91. DQOI - UFC Prof. Nunes Álcoois e Haletos de Alquila - LigaçõesÁlcoois e Haletos de Alquila - Ligações O carbono que carrega o grupo funcional é sp3 em álcoois e haletos de alquila. A figura, a seguir, ilustra as ligações no metanol. pares de elétrons livres Os ângulosângulos dede ligaçãoligação do carbono de álcoois são aproximadamenteaproximadamente tetraédricostetraédricos, como é o ângulo C-O-H. Um modelo de hibridização semelhante orbital aplica-se a haletos de alquila, com o halogênio substituinte ligado aoao carbonocarbono spsp33 por uma ligaçãoligação σσ. ângulo C-O-H = 108,5º Comprimento ligação C-O = 142 ppm ligação σ 85
  92. 92. DQOI - UFC Prof. Nunes Álcoois e Haletos de Alquila - LigaçõesÁlcoois e Haletos de Alquila - Ligações A figura abaixo mostra a distribuiçãodistribuição dada densidadedensidade dede elétronselétrons no metanol e no clorometano. δ+ δ- δ+ δ- Ambos são similares com relação aos locais de maior potencial eletrostático (vermelho) - aqueles perto dos átomos mais eletronegativos (oxigênio e cloro). A polarização das ligações C-O e C-Cl, bem como os pares de elétrons não compartilhados do oxigênio e do cloro, contribuem para a concentração de carga negativa sobre esses átomos. Metanol (CH3OH) Clorometano (CH3Cl) 86
  93. 93. DQOI - UFC Prof. Nunes Álcoois – Nomenclatura RadicofuncionalÁlcoois – Nomenclatura Radicofuncional Nesse sistema de nomenclatura, o nome do composto é formado com a palavra álcool, seguida pelo nome do grupo correspondente da estrutura substituindo-se a terminação a por ílico. A cadeia é sempre numerada começando no carbono aoao qualqual oo grupogrupo hidroxilahidroxila estáestá ligadoligado. álcool etílico álcool 1-metilpentílico álcool 1,1-dimetilbutílico etila 1-metilpentila 1,1-dimetilbutila 87
  94. 94. DQOI - UFC Prof. Nunes Classes gerais de compostos em ordem decrescente de prioridade para citação como grupo funcional. Grupos Funcionais – PrioridadeGrupos Funcionais – Prioridade RadicaisRadicais ÂnionsÂnions CátionsCátions CompostosCompostos dipolaresdipolares ÁcidosÁcidos Carboxílicos,Carboxílicos, perácidosperácidos e ácidos sulfônicose ácidos sulfônicos AnidridosAnidridos ÉsteresÉsteres Haletos deHaletos de AcilaAcila prioridadediminuiprioridadediminui Haletos deHaletos de AcilaAcila AmidasAmidas HidrazidasHidrazidas ImidasImidas NitrilasNitrilas AldeídosAldeídos CetonasCetonas ÁlcooisÁlcoois, fenóis, tióis, fenóis, tióis HidroperóxidosHidroperóxidos AminasAminas IminasIminas HidrazinasHidrazinas Éteres,Éteres, sulfetossulfetos Peróxidos,Peróxidos, dissulfetosdissulfetos prioridadediminuiprioridadediminui 88
  95. 95. DQOI - UFC Prof. Nunes Quando a hidroxila for o grupo funcional principal, os nomes dos álcoois serão derivados dos hidrocarbonetos correspondentes, substituindo-se a vogal oo pelo sufixo olol, precedido de um número indicativo da posição da hidroxila. Álcoois – Nomenclatura SubstitutivaÁlcoois – Nomenclatura Substitutiva A numeração da cadeia é feita de modo que a hidroxila recebareceba oo menormenor númeronúmero possívepossível. etanol hexan-22-olol 2-metilpentan-22-ool 89
  96. 96. DQOI - UFC Prof. Nunes Álcoois – Nomenclatura IUPACÁlcoois – Nomenclatura IUPAC Hidroxilas têm prioridade sobre grupos alquila e halogênios na determinação dada direçãodireção da numeração de uma cadeia. OHOH 6-metileptan-33-olol (e não 2-metileptan-5-ol) trans-2-metilciclociclopentanol 3-fluoropropan-11-olol OHOH OHOH OHOH 90
  97. 97. DQOI - UFC Prof. Nunes Álcoois - Nomenclatura IUPAC - ExercíciosÁlcoois - Nomenclatura IUPAC - Exercícios Dê os nomes (classe funcional e substitutivos) de todos os álcoois isoméricos que têm a fórmula molecular C4H10O. Radicofuncional Substitutiva álcool n-butílico álcool sec-butílico butan-11-ol butan-22-ololálcool sec-butílico (álcool 1-metilpropílico ) álcool isobutílico (álcool 2-metilpropílico) álcool terc-butílico (álcool 1,1-didimetiletílico) butan-22-olol 2-metilpropan-11-olol 2-metilpropan-22-ool 91
  98. 98. DQOI - UFC Prof. Nunes Haletos de Alquila - NomenclaturaHaletos de Alquila - Nomenclatura Os compostos halogenados podem ser nomeados de acordo com dois sistemas de nomenclatura: substitutivasubstitutiva e radicofuncionalradicofuncional. SubstitutivaSubstitutiva:: os nomes dos compostos halogenados são formados citando- se os prefixos fluoro,fluoro, cloro,cloro, bromobromo e iodoiodo, seguidosseguidos dodo nomenome dodo compostocomposto principalprincipal. A citação dos halogênios é feita em ordem alfabética, sendo cada prefixo antecedido de um número indicativo de sua posição. fluorometano 3-bromoexano iodocicloexano1-cloropentano 92
  99. 99. DQOI - UFC Prof. Nunes Haletos de Alquila - NomenclaturaHaletos de Alquila - Nomenclatura RadicofuncionalRadicofuncional: os nomes dos compostos halogenados são formados pelos prefixos fluoreto,fluoreto, cloretocloreto e iodetoiodeto, seguidos da preposição dede e do nomenome dodo grupogrupo orgânicoorgânico. A numeração inicia-se pela posição onde o halogênio está inserido. Os seguintes compostos apresentam nomes não sistemáticos aceitos pela IUPAC. CHF3 fluorofórmio CHBr3 bromofórmio CHCl3 clorofórmio CHI3 iodofórmio fluoreto de metila brometo de 1-etilbutila iodeto de cicloexila cloreto de pentila 93
  100. 100. DQOI - UFC Prof. Nunes Haletos de Alquila - NomenclaturaHaletos de Alquila - Nomenclatura Quando a cadeia carbônica carregar um halogêniohalogênio e um substituintesubstituinte alquilaalquila, ambosambos sãosão consideradosconsiderados equivalentesequivalentes em termos de preferência para a nomenclatura. A cadeia é numerada de tal modo a dar o menor localizador ao substituintesubstituinte maismais próximopróximo dada extremidadeextremidade dada cadeiacadeia. 5-cloro-2-metileptano 2-cloro-5-metileptano 94
  101. 101. DQOI - UFC Prof. Nunes Haletos de Alquila – Nomenclatura - ExercíciosHaletos de Alquila – Nomenclatura - Exercícios Nomeie os compostos a seguir, de acordo com as nomenclaturas radicofuncional e substitutiva de todos os haletos de alquila que têm fórmula molecular C4H9Cl. Radicofuncional Substitutiva cloreto de n-butila (cloreto de butila) 1-clorobutano cloreto de sec-butila (cloreto de 1-metilpropila) cloreto de isobutila (cloreto de 2-metilpropila) 2-clorobutano 1-cloro-2-metilpropano 2-cloro-2-metilpropano cloreto de terc-butila (cloreto de 1,1-didimetiletila) 95
  102. 102. DQOI - UFC Prof. Nunes ArenosArenos Arenos são hidrocarbonetos baseados no anel do benzênico como uma unidade estrutural. Benzeno, tolueno e naftaleno são exemplow de arenos. benzeno naftalenotolueno 96
  103. 103. DQOI - UFC Prof. Nunes Estrutura do BenzenoEstrutura do Benzeno O benzeno é um composto com fórmula C6H6, com seis carbonos hibridizados sp2 no plano. Todos os comprimentos das ligações C-C são iguais a 1.39 Angstron. (Para comparação: C-C 1.47 de C=C 1.33) benzeno 97
  104. 104. DQOI - UFC Prof. Nunes Estrutura do BenzenoEstrutura do Benzeno Em cada um dos carbonos sp2, acima e abaixo do plano, encontram-se os lobos dos orbitaisorbitais pp, responsáveis pela formação das ligaçõesligações ππ (sistema π), onde 6 elétrons π estão deslocalizados. 98
  105. 105. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura - Derivados do BenzenoNomenclatura - Derivados do Benzeno benzaldeído ac. benzóico benzenocarbaldeído ac. benzenocarboxílico Estrutura Nome sistemático Nome comum Muitos derivados monossubstituídos do benzeno têm nomes comuns muito antigos e têm sido mantidos pelo sistema IUPAC. estireno acetofenona fenol anisol anilina vinilbenzeno metil fenil cetona benzenol metoxibenzeno benzenamina 99
  106. 106. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura - Derivados do BenzenoNomenclatura - Derivados do Benzeno Outros hidrocarbonetos benzênicos são nomedos como derivados do benzeno de forma sistemática, citando-se os nomesnomes dosdos gruposgrupos substituintessubstituintes seguidos da palavra benzenobenzeno. bromobenzeno nitrobenzenoterc-butilbenzeno 100
  107. 107. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura - Derivados do BenzenoNomenclatura - Derivados do Benzeno Derivados didimetílicos do benzeno são chamados de xilenos. Há três xilenos isoméricos: orto: 1,2-dissubstituído meta: 1,3-dissubstituído para: 1,4-dissubstituído o-xileno (1,2-didimetilbenzeno) p-xileno (1,4-didimetilbenzeno) m-xileno (1,3-didimetilbenzeno) 101
  108. 108. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura - Derivados do BenzenoNomenclatura - Derivados do Benzeno Os prefixos orto, meta e para podem ser usados quando uma substância nomeada como um derivado do benzeno ou quando um nome base especifico (tal como acetofenona) é usado. o-didiclorobenzeno (1,2-diclorobenzeno) p-fluoroacetofenona (4-fluoroacetofenona) m-nitrotolueno (3-nitrotolueno) 102
  109. 109. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura - Derivados do BenzenoNomenclatura - Derivados do Benzeno Escreva a fórmula estrutural para cada um dos derivados do benzeno a seguir. a) o-etilanisol b) m-cloroestireno c) p-nitroanilina a) c)b) 103
  110. 110. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura - Derivados do BenzenoNomenclatura - Derivados do Benzeno Os prefixos orto, meta e para não são usados quando 3 ou mais substituintes estão presentes no benzeno. Os grupos substituintes são sempre citados em ordem alfabética. A numeração do núcleo benzênico é feita de modo que o conjunto numérico atribuído aos grupos substituintes seja o menor possível. Compostos benzênicos substituídos com grupos nitro, flúor, cloro, bromo,Compostos benzênicos substituídos com grupos nitro, flúor, cloro, bromo, etc. são nomeados da mesma forma que os hidrocarbonetos, sempre citando-se os grupos em ordem alfabética. 4-etil-2-fluoroanisol 2,4,6-tritrinitrotolueno (TNT) 104
  111. 111. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura - Derivados do BenzenoNomenclatura - Derivados do Benzeno No caso de derivados do fenol e da anilina, a numeração é iniciada a partir do carbono que carrega os grupos OH ou NH2, respectivamente Br 3-etil-2-metilanilina 4-bromobromo--33--metilmetilfenolfenol OH Br 105
  112. 112. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura - Derivados do BenzenoNomenclatura - Derivados do Benzeno 4-etil-2-fluoroanisol 3-etil-2-metilanilina2,4,6-tritrinitrotolueno (TNT) Nestes exemplos o nome base do derivado do benzeno determina o carbono em que numeração começa: anisol tem seu grupo metoxila em C-1, tolueno tem seu grupo metila na C-1, e anilina tem seu grupo amino na C-1. A direção da numeração é escolhida para dar o menor número à posição do substituinte, independentemente do que substituinte que produz. 106
  113. 113. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura - Derivados do BenzenoNomenclatura - Derivados do Benzeno A ordem de apresentação dos substituintes no nome é alfabética. Quando nenhum nome base simples é possível, as posições são numeradas de forma a dar o menormenor localizadorlocalizador no primeiro ponto de diferença. Assim, cada um dos seguintes exemplos é apontado como Derivados 1,2,4-tritrissubstituídos do benzeno, em vez de 1,3,4-derivados: 1-cloro-2,4-didinitrobenzeno 4-etil-1-fluoro-2-nitrobenzeno 107
  114. 114. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura - Derivados do BenzenoNomenclatura - Derivados do Benzeno Quando o anel benzênico é apontado como um substituinte, a palavra "fenil" representa -C6H5. Da mesma forma, um areno nomeado como um substituinte é chamado um grupo arila. Um grupo benzila é C6H5CH2-. 2-fenil-etanol brometo de benzila Cl (Z)-2-fenilbut-2-eno 4-cloro-5-fenilex-1-ino(Z)-2-fenilbut-2-eno 4-cloro-6-fenilex-1-ino 108
  115. 115. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura - Derivados do BenzenoNomenclatura - Derivados do Benzeno Bifenila é o nome IUPAC aceito para o composto no qual dois anéis benzênicos estão ligados por uma única ligação. fenilbenzeno 1-cloro-4-fenilbenzeno 109
  116. 116. DQOI - UFC Prof. Nunes Éteres - EstruturaÉteres - Estrutura Em contraste com álcoois e suas altas reatividades químicas, étereséteres (compostos contendo uma unidade CC--OO--CC) sofrem, relativamente, poucas reações químicas. As distâncias típicas entre as ligações C-O em étereséteres são semelhantes às dos álcoois (142 pm) e são mais curtas que as distâncias de ligação C-C nos alcanos (153 pm). água metanol dimetil éter Diterc-butil éter 110
  117. 117. DQOI - UFC Prof. Nunes Éteres - EstruturaÉteres - Estrutura O oxigênio do éter afeta muito a conformação de uma molécula, da mesma maneira que uma unidadeunidade dede CHCH22 fazfaz. A conformação mais estável do éter etílico é a conformação anti. Conformação anti do dietil éter Conformação cadeira do tetraidropirano 111
  118. 118. DQOI - UFC Prof. Nunes Éteres - EstruturaÉteres - Estrutura A Incorporação de um átomo de oxigênio em um anel de três membros requer que seu ânguloângulo dede ligaçãoligação seja seriamente distorcido do valor normal tetraédrico. No óxido de etileno, por exemplo, o ângulo de ligação no oxigênio é de 61,5°. Assim epóxidos, como os ciclopropanos, são tensos, e tendem a sofrer reações para abrir o anel de três membros através da clivagem das ligações carbono-oxigênio. ângulo C-O-C = 61,5o ângulo C-C-O = 59,2o 112
  119. 119. DQOI - UFC Prof. Nunes Éteres - NomenclaturaÉteres - Nomenclatura SubstitutivaSubstitutiva:: Éteres de fórmula geral RR11--OO-RR22 e são nomeados citando-se o grupo RR11--OO (RR11--oxioxi), seguido do nome do hidrocarbonetohidrocarboneto correspondentecorrespondente aoao grupogrupo RR22 (componente principal). etoxietano metoxietano 1-cloro-3-etoxipropano éter simétrico éteres assimétricos 113
  120. 120. DQOI - UFC Prof. Nunes Éteres - NomenclaturaÉteres - Nomenclatura RadicofuncionalRadicofuncional:: O nome é formado citando-se, emem ordemordem alfabéticaalfabética, os nomes dos dois grupos ligados ao oxigênio, seguido da palavra éteréter. didietil éteréter etil metil éteréter 3-cloropropil etil éteréter éter simétrico éteres assimétricos 114
  121. 121. DQOI - UFC Prof. Nunes Éteres - NomenclaturaÉteres - Nomenclatura Éteres cíclicos têm seu oxigênio como parte de um anel e são chamados de compostos heterocíclicos. Vários têm nomes IUPAC específicos. Em cada caso, oo anelanel éé numeradonumerado começandocomeçando--sese pelopelo oxigêniooxigênio. As regras também permitem IUPAC que o oxirano (sem substituintes) também seja chamado de óxido de etileno. Tetraidrofurano e tetraidropirano são sinônimos aceitáveis para oxolano e oxano, respectivamente. oxirano (óxido etileno) oxetano oxolano (tetraidrofurano) oxano (tetraidropirano) 115
  122. 122. DQOI - UFC Prof. Nunes Éteres - NomenclaturaÉteres - Nomenclatura Muitas substâncias têm mais do que uma ligação éter. Dois destes compostos, muitas vezes utilizados como solventes, são os diéteres 1,2-dimetoxietano e 1,4-dioxano. Diglima, que também é comumente usado solvente, é um triéter. 1,2-didimetoxietano 1,4-dioxano 1-etilenoglicol didimetil éteréter 116
  123. 123. DQOI - UFC Prof. Nunes Éteres – Nomenclatura - ExercíciosÉteres – Nomenclatura - Exercícios Escreva a estrutura de cada um destes éteres. (a) 2-(clorometil)oxirano (também conhecido com epiclorohidrina) (b) 3,4-epoxi-1-buteno (2-viniloxirano) (b) (a) 117
  124. 124. DQOI - UFC Prof. Nunes Éteres-CoroaÉteres-Coroa Charles J. Pedersen da Du Pont descreveu a preparação e as propriedades de uma classe de poliéteres que formam complexos mais estáveis com íons metálicos do que éteres simples. Pedersen preparou uma série de poliéteres macrocíclicos, compostos cíclicos contendo quatro ou mais átomos de oxigênio em um anelanel dede 1212 ouou maismais átomosátomos.oxigênio em um anelanel dede 1212 ouou maismais átomosátomos. Ele chamou a estes compostos étereséteres--coroacoroa, porque os seus modelos moleculares se assemelhavam a coroas. 118
  125. 125. DQOI - UFC Prof. Nunes Éteres-CoroaÉteres-Coroa A nomenclatura sistemática dos éteres-coroa éé umum poucopouco pesadapesada, mas Pedersen desenvolveu uma descriçãodescrição abreviadaabreviada em que a palavra "coroa" é precedida pelo número total de átomos no anel e é seguido pelo número de átomos de oxigênio. 12-coroa-4 18-coroa-6 12-coroa-4 e 18-coroa-6 são tetrâmeros e hexâmero cíclicos, respectivamente, por repetir unidadesunidades [[--OOCHCH22CHCH22--]. Eles são poliéteres baseados no de etileno glicol (HOCH2CH2OH) como o “álcool do pai.119
  126. 126. DQOI - UFC Prof. Nunes Éteres-CoroaÉteres-Coroa A propriedade complexante de íon de éteres-coroa são claramente vista sobre a solubilidade e reatividade de compostos iônicos em meios apolares. O fluoreto de potássio (KF) é um composto iônico e praticamente insolúvelO fluoreto de potássio (KF) é um composto iônico e praticamente insolúvel em benzeno, mas se dissolve quando éter 18-coroa-6 está presente. 120
  127. 127. DQOI - UFC Prof. Nunes Éteres-CoroaÉteres-Coroa A razão para isso tem a ver com a distribuição eletrônica do éter 18-coroa-6 como mostrado na figura abaixo: A superfície do potencial eletrostático consiste essencialmente de duas regiões: uma interior rica em elétrons associada com os átomos de oxigênio e uma exterior hidrocarbônica associada com os grupos CH2. Quando KF é adicionado a uma solução de éter 18-coroa-6 em benzeno, o íon potássio (K+) interage com os átomos de oxigênio do éter de coroa paraíon potássio (K+) interage com os átomos de oxigênio do éter de coroa para formar um complexo ácido-base de Lewis-Lewis. + KF K+ 121
  128. 128. DQOI - UFC Prof. Nunes Éteres-CoroaÉteres-Coroa O íon K+, com um raio iônico de 266 pm, se encaixa confortavelmente dentro do da cavidade interna de 18-coroa-6 com diâmetro interno de cerca de 260– 320 pm. Grupos CHCH22 apolaresapolares dominam a superfície exterior do complexo, mascara seu interior polar, e permite que o complexo se dissolva em solventes apolares. Cada K+, que é levado para o benzeno traz uma bateria de íon fluoreto comCada K+, que é levado para o benzeno traz uma bateria de íon fluoreto com ele, resultando em uma solução contendo íons de potássio fortemente complexado e íons de flúor relativamente não solvatados. 18-coroa-6 KF benzeno 122
  129. 129. DQOI - UFC Prof. Nunes Aldeídos e Cetonas - EstruturaAldeídos e Cetonas - Estrutura Aldeídos e cetonas contêm um grupo acila ligado a um hidrogênio e a um carbono, respectivamente. carbonila aldeído cetona Dois aspectos notáveis do grupo carbonila são: geometria planar (ângulos de ligação próximos de 120º) e polaridade (dipolo permanente). FormaldeídoFormaldeído Acetaldeído Acetona 123
  130. 130. DQOI - UFC Prof. Nunes Aldeídos - NomenclaturaAldeídos - Nomenclatura Identifique a maior cadeia contínua que contém a carbonia – esta fornecerá o nomenome basebase dada nomenclaturanomenclatura. A terminação –o do nome do alcano correspondente é substituído por terminação –al; e substituintes são especificadas na forma habitual. aa cadeiacadeia devedeve serser numerada,numerada, iniciandoiniciando aa partirpartir dada carbonilacarbonila (C(C11)). O sufixo-dial é adicionado ao nome do alcano adequado quando o composto contém duas funções aldeído. 4,4-dimetilpentanal hex-5-enal 2-fenilpropanodial 5 4 3 2 1 6 5 4 3 2 1 3 2 1 124
  131. 131. DQOI - UFC Prof. Nunes Aldeídos - NomenclaturaAldeídos - Nomenclatura Quando outrosoutros gruposgrupos presentespresentes nana estruturaestrutura têmtêm maiormaior prioridadeprioridade de citação como grupo característico, utiliza-se também o prefixo formilformil para indicar a presença do grupo ––CHO. ácido 2-formiloctanóico (E)-5-amino-2-propilpent-3-enal 125
  132. 132. DQOI - UFC Prof. Nunes Aldeídos - NomenclaturaAldeídos - Nomenclatura Quando um grupo formila (-CH=O) estiver ligado a um anel, o nome do anel é seguido pelo sufixo –carbaldeído. ciclopentanocarbaldeído 2-naftalenocarbaldeído Alguns nomes comuns de aldeídosaldeídos são aceitáveis. Alguns exemplos incluem ciclopentanocarbaldeído 2-naftalenocarbaldeído formaldeído (metanal) acetaldeído (etanal) benzaldeído (benzeno carbaldeído) 126
  133. 133. DQOI - UFC Prof. Nunes Aldeídos - NomenclaturaAldeídos - Nomenclatura Os nomes comuns e as fórmulas estruturais de alguns aldeídos são mostrados a seguir. Forneça os nomes IUPAC. 2-metilpropanal 3-fenilprop-2-enal (isobutiraldeído) (cinamaldeído) pentanodial 4-hidroxi-3-metoxibenzaldeído (glutaraldeído) (vanilina) 127
  134. 134. DQOI - UFC Prof. Nunes Cetonas - NomenclaturaCetonas - Nomenclatura NomenclaturaNomenclatura SubstitutivaSubstitutiva:: OO nome de uma cetona acíclica é formado substituindo-se a terminação --oo do nome do hidrocarboneto correspondente pelo sufixo --onaona ou adicionando-se o sufixo dionadiona, trionatriona, etc, no casoou adicionando-se o sufixo dionadiona, trionatriona, etc, no caso de mais de uma carbonila presente. A posição da carbonila na cadeia é indicada por números, iniciando-se pela extremidade mais próxima da carbonila. A posiçao 1 em um ciclo não precisa ser expressa. hexan-3-ona 4-metilpentan-2-ona 4-metilcicloexanona 1 2 3 4 3 2 1 4 1 128
  135. 135. DQOI - UFC Prof. Nunes Cetonas - NomenclaturaCetonas - Nomenclatura NomenclaturaNomenclatura RadicofuncionalRadicofuncional:: OOs nomes de cetonas são formados citando-se, em ordem alfabética, os nomesnomes dosdos gruposgrupos ligadosligados àà carbonilacarbonila, seguidos pela palavra cetonacetona.seguidos pela palavra cetonacetona. etil propil cetona benzil etil cetona divinil cetona 129
  136. 136. DQOI - UFC Prof. Nunes Cetonas - NomenclaturaCetonas - Nomenclatura Alguns dos nomes comuns aceitáveis para cetonas no sistema IUPAC são acetona acetofenona benzofenona O sufixo -fenona indica que o grupo acila está acoplado a um anelanel benzênibenzênico. 130
  137. 137. DQOI - UFC Prof. Nunes Cetonas - NomenclaturaCetonas - Nomenclatura Converta cada um dos seguintes nomes IUPAC da classe funcional em um nome da classe substitutiva. (a) dibenzil cetona (b) etil isopropil cetona (c) metil 2,2-dimetilpropil cetona (d) alil metil cetona 1,3-difenilpropan-2-ona a) 2-metilpentan-3-ona4,4-dimetilpentan-2-ona pent-4-en-2-ona c) b) d) 131
  138. 138. DQOI - UFC Prof. Nunes Os ácidos carboxílicos constituem uma das classes de compostos orgânicos mais frequentemente encontradas na natureza. Estes exemplos são responsáveis por odores e gosto muito conhecidos. Ácidos CarboxílicosÁcidos Carboxílicos Ácido acético (cheiro de vinagre) Ácido butanóico (cheiro rançoso da manteiga) Ácido hexanóico (cheiro de meias sujas) Ácido lático (sabor azedo do leite) 132
  139. 139. DQOI - UFC Prof. Nunes Os ácidos carboxílicos também são encontrados numa ampla gama de produtos farmacêuticos. Ácidos CarboxílicosÁcidos Carboxílicos AAS (aspirina ®) Ácido 4-aminosalicílico (tratamento de tuberculose) Isotretinoina (tratamento da acne) 133
  140. 140. DQOI - UFC Prof. Nunes As características estruturais do grupo carboxila são mais evidentes no ácido fórmico. O ácido fórmico é planar, com uma de suas ligações carbono-oxigênio menor do que o outra, e com ângulos de ligação próximos a 120°. Ácidos Carboxílicos - EstruturaÁcidos Carboxílicos - Estrutura Comp. das ligações Ângulos das ligações Isto sugere hibridação sp2 no carbono, e uma ligação dupla σ + π análogas àquelas de aldeídos e cetonas. 134
  141. 141. DQOI - UFC Prof. Nunes Ácidos Carboxílicos - NomenclaturaÁcidos Carboxílicos - Nomenclatura NomenclaturaNomenclatura SubstitutivaSubstitutiva:: Os nomes dos ácidos carboxílicos são obtidos acrescentando-se o prefixo ácidoácido ao nome do hidrocarboneto correspondente, e susbtituindo-se a terminação ––oo pelo sufixo ––óicoóico ou –dióicodióico.pelo sufixo ––óicoóico ou –dióicodióico. O OH OH O OH OH O O ácido propanóico ácido butanóico ácido butanodióico 135
  142. 142. DQOI - UFC Prof. Nunes Ácidos Carboxílicos - NomenclaturaÁcidos Carboxílicos - Nomenclatura Alternativamente, o nome pode ser formado pelo uso da terminação carboxílico para designar o grupo carboxila –COOH. O OH OH O OH OH O O ácido propanocaroxílico ácido butanocarboxílico ácido butanodicarboxílico 136
  143. 143. DQOI - UFC Prof. Nunes Dê o nome IUPAC para os seguintes ácidos carboxílicos. Ácidos Carboxílicos - NomenclaturaÁcidos Carboxílicos - Nomenclatura (E)-ácido but-2-enóico ácido 2-metilpropenóico (ácido metacrílico) (E)-ácido but-2-enóico ácido etanodióico ácido p-metilbenzóico ou ácido 4-metilbenzóico (ácido crotônico) (ácido oxálico) (ácido p-tolúico) 137
  144. 144. DQOI - UFC Prof. Nunes Derivados de Ác. CarboxílicosDerivados de Ác. Carboxílicos Cloreto de acila Anidrido ácido Tioéster Éster amida Nitrila ou Grupo ciano138
  145. 145. DQOI - UFC Prof. Nunes Assim como os aldeídos e cetonas, cloretos de acila, anidridos, ésteres, e emidas Derivados de Ác. CarboxílicosDerivados de Ác. Carboxílicos cloretos de acila ac. carboxílico anidrido ácido éster amida têm um arranjo planar de ligações. Outra importante característica estrutural destes grupos funcionais é que o átomo ligado ao grupo acila tem um par de elétrons não compartilhado que podem interagir com o sistemasistema ππ dada carbonilacarbonila. 139
  146. 146. DQOI - UFC Prof. Nunes HaletosHaletos dede acilaacila são nomeados pela citação do nomenome dodo haletohaleto (cloreto, brometo, iodeto ou fluoreto) acrescido da preposiçãopreposição dede mais o nomenome dodo grupogrupo acilaacila. O nome do grupo acila é formado eliminando-se a palavra ácidoácido e Haletos de Acila - NomenclaturaHaletos de Acila - Nomenclatura eliminando-se a palavra ácidoácido e substituindo-se a terminação -icoico do nome do ácido pela terminação -ilaila. cloreto de etanoíla ácido etanóico cloreto de but-3-enoíla ácido but-3-enóico brometo de p-fluorobenzoíla ácido p-fluorobenzóico X X X140
  147. 147. DQOI - UFC Prof. Nunes Os nomes dos anidridos de ácido carboxílico em que ambos os grupos acila são iguais, são derivados dos nomes dos ácidos carboxilicos que lhe deram origem. Retiramos o nome “ácido” e adicionamos a palavra "anidrido“ antes do nome Anidridos - NomenclaturaAnidridos - Nomenclatura adicionamos a palavra "anidrido“ antes do nome remanescente do ácido carboxílico Quando os grupos acila são diferentes, eleseles sãosão citadoscitados emem ordemordem alfabéticaalfabética. anidrido acético anidrido benzóico anidrido benzóico heptanóico ácido acético ácido benzóico ácido benzóico + ácido heptanóicoX X X X141
  148. 148. DQOI - UFC Prof. Nunes Os ésteresésteres são nomeados como alcanoatos de alquila. O grupogrupo alquilaalquila (R’)(R’) de é citado após a preposiçãopreposição dede e o nome do grupo acila. A grupo acila é nomeado, eliminando-se a palavra ácido do ácido correspondentes e Ésteres - NomenclaturaÉsteres - Nomenclatura eliminando-se a palavra ácido do ácido correspondentes e substituindo-se o sufixo --icoico pela terminação --atato. acetato de etila propanoato de metila benzoato de 2-cloroetila ácido acético ácido propanóico ácido 2-cloroetilbenzóicoX X X 142
  149. 149. DQOI - UFC Prof. Nunes Compostos nitrogenados são essenciais para a vida. Sua fonte principal é o nitrogênio atmosférico que, por um processo conhecido como fixação de nitrogênio, é reduzido amônia, então convertido em compostos orgânicos nitrogenados. Alquilaminas têm o nitrogênio ligado ao carbono hibridizados sp3; AminasAminas Alquilaminas têm o nitrogênio ligado ao carbono hibridizados sp3; Arilaminas têm nitrogênio ligado a um carbono hibridizado sp2 de um composto aromático. alquilamina arilamina 143
  150. 150. DQOI - UFC Prof. Nunes Alquilaminas, tal como a metilamina, assim como a amônia, têm um arranjo piramidal das ligações para o nitrogênio. Seus ângulos H-N-H (106°) são ligeiramente menores do que o valor de tetraédricos (109,5°), enquanto o ângulo C-N-H (112°) é ligeiramente maior. Alquilaminas - EstruturaAlquilaminas - Estrutura O comprimento da ligação de C-N de 147 pm situa-se entre os comprimentos típicos de ligação C-C dos alcanos (153 pm) e comprimentos típicos de ligação C-O em álcoois (143 pm). 144
  151. 151. DQOI - UFC Prof. Nunes Os orbitais atômicos envolvidos na formação das ligações da metilamina são mostrados mostrados abaixo: Alquilaminas - EstruturaAlquilaminas - Estrutura O nitrogênio e carbono são hibridizados sp3, e são unidos por uma ligação σ. O par de elétrons não compartilhado sobre o nitrogênio ocupa um orbital sp3. este par de elétrons está envolvido nas reações em que as aminas agem como bases ou nucleófilos. 145
  152. 152. DQOI - UFC Prof. Nunes A anilina, assim como as alquilaminas, tem um arranjo piramidal das ligações em torno do nitrogênio, mas a sua pirâmide é um pouco menor (mais baixa). Uma medida da extensão deste achatamento é dada pelo ângulo entre a ligação carbono-nitrogênio e a Arilaminas - EstruturaArilaminas - Estrutura é dada pelo ângulo entre a ligação carbono-nitrogênio e a bissetriz do ângulo H-N-H. metilamina anilina formamida 146
  153. 153. DQOI - UFC Prof. Nunes A estrutura de anilina reflete um compromisso entre dois modos de ligação do par de elétrons livres de nitrogênio. Arilaminas - EstruturaArilaminas - Estrutura geometia não planar geometia planar metilamina anilina formamida 147
  154. 154. DQOI - UFC Prof. Nunes Ao contrário de álcoois e haletos de alquila, que são classificados como primário, secundário ou terciário de acordo com o grau de substituição no carbono que carrega o grupo funcional, As aminas são classificadas de acordo com seu grau de substituição no nitrogênio. Podendo ser: primária, secundária, ou terciária. Aminas - NomenclaturaAminas - Nomenclatura primária, secundária, ou terciária. Os grupos ligados ao nitrogênio, podem ser em quaisquer combinações de grupos alquila ou grupos arila. amina 1a amina 2a amina 3a 148
  155. 155. DQOI - UFC Prof. Nunes As aminas são nomeadas em duas formas principais, no sistema IUP como 1) Alquilaminas: Quando nomeadas como alcanaminas, o grupo alquila é apontado como um alcano e a terminação -o é susbtituída pela terminação - amina. Aminas - NomenclaturaAminas - Nomenclatura Etilamina Cicloexilamina 1-metilbutilamina 2) Alcanaminas: Quando aminas primárias são nomeadas como alquilaminas, a terminação -amina é adicionada ao nome do grupo alquila que tem o nitrogênio. etanamina cicloexanamina 2-pentanamina 149
  156. 156. DQOI - UFC Prof. Nunes Dê um nomes aceitáveis (alquilamina e alcanamina) para cada uma das seguintes aminas: Aminas - NomenclaturaAminas - Nomenclatura 2-feniletilamina 2-feniletanamina 1-feniletilamina 1-feniletanamina alilamina prop-2-en-1-amina 150
  157. 157. DQOI - UFC Prof. Nunes Dê o nome alcanamina das seguintes aminas: a) N-metiletilamina b) N,N-dimetlcicloeptilamina Aminas - NomenclaturaAminas - Nomenclatura a) b) N-metiletanamina N,N-dimetilcicloeptanamina 151
  158. 158. DQOI - UFC Prof. Nunes Anilina é o nome IUPAC base para os derivados amino-substituídos do benzeno. Derivados substituídos da anilina são numerados começando no carbono que leva o grupo amino. Os substituintes são listados em ordem alfabética, e Aminas - NomenclaturaAminas - Nomenclatura Os substituintes são listados em ordem alfabética, e a direção da numeração é regida pelo "primeiro ponto de diferença" usual da regra. p-fluoroanilina 5-bromo-2-etilanilina 152
  159. 159. DQOI - UFC Prof. Nunes Compostos com dois grupos amino são nomeados pela adição do sufixo -diamina após o nome do alcano ou areno correspondente. A terminação -o do alcano da cadeia principal é mantida. Aminas - NomenclaturaAminas - Nomenclatura A terminação -o do alcano da cadeia principal é mantida. 1,2-propanodiamina 1,6-hexanodiamina 1,4-benzenodiamina 153
  160. 160. DQOI - UFC Prof. Nunes Grupos hidroxila e carbonilas têm prioridade sobre os grupos amino na ocasião da construção do nome. Nestes casos, o grupo amino é apontado como um substituinte. Aminas - NomenclaturaAminas - Nomenclatura como um substituinte. 2-aminoetanol p-aminobenzaldeído 154
  161. 161. DQOI - UFC Prof. Nunes Aminas secundárias e terciárias são nomeadas como derivados aminas primárias N-substituídas. A amina primária base é aquela com a maior cadeia de carbono. O prefixo N- é adicionado para localizador de substituintes nos nitrogênios Aminas - NomenclaturaAminas - Nomenclatura O prefixo N- é adicionado para localizador de substituintes nos nitrogênios de grupos amino, conforme necessário. N-metiletilamina 4-cloro-N-etil-3-nitroanilina N,N-dimetilcicloeptilamina 155
  162. 162. DQOI - UFC Prof. Nunes Classifique a seguinte amina como primária, secundária ou terciária, e dê um nome IUPAC aceitável. Aminas - NomenclaturaAminas - Nomenclatura Amina terciária N-etil-4-isopropil-N-metilanilina 156
  163. 163. DQOI - UFC Prof. Nunes Os nomes das amidas primárias do tipo são derivados dos nomes de ácidos carboxílicos: eliminando-se a palavra ácido, e substituindo-se o sufixo -óico (ou -ico) pelo sufixo amida. Amidas - NomenclaturaAmidas - Nomenclatura acetamida benzamida 3-metilbutanamida ácido acético ácido benzóico ácido 3-metilbutanóico X X X 157
  164. 164. DQOI - UFC Prof. Nunes As amidas secundárias e terciárias dos tipos são nomeadas como derivados N-alquila e N,N-dialquila da amida. Amidas - NomenclaturaAmidas - Nomenclatura e acetamida benzamida N-metilacetamida N,N-dietilbenzamida N-isopropil-N-metilbutanamida 158
  165. 165. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomes IUP substitutivos para nitrilas são formados adicionando-se o sufixo nitrila ao nome da cadeia de hidrocarbonetos que inclui carbono que carrega o grupo ciano. Nitrilas também pode ser nomeadas, Nitrilas - NomenclaturaNitrilas - Nomenclatura retirando-se a palavra ácido e substituindo o sufixo –ico ou -óico (do correspondente ácido carboxílico) pela palavra nitrila. Alternativamente, a elas, às vezes, são dados nomes da classe funcional IUPAC como cianetos de alquila. etanonitrila benzonitrila 2-metilpropanonitrila acetonitrila cianeto de isopropila159
  166. 166. DQOI - UFC Prof. Nunes Escreva uma fórmula estrutural para cada um dos seguintes compostos: (a) brometo de 2-fenilbutanoila (b) anidrido 2-fenilbutanóico (c) 2-fenilbutanoato de butila (d) butanoato de 2-fenilbutila Derivados de Ác. Carboxílicos - NomenclaturaDerivados de Ác. Carboxílicos - Nomenclatura a) b) c) d) 160
  167. 167. DQOI - UFC Prof. Nunes Escreva uma fórmula estrutural para cada um dos seguintes compostos: (e) 2-Fenilbutanamida (f) N-Etil-2-fenilbutanamida (g) 2-Fenilbutanonitrila Derivados de Ác. Carboxílicos - NomenclaturaDerivados de Ác. Carboxílicos - Nomenclatura e) f) g)e) f) g) 161
  168. 168. DQOI - UFC Prof. Nunes Em sais de amônio têm quatro grupos alquila ligados ao nitrogênio, e são chamados de sais quaternários de amônio. o nitrogênio é carregado positivamente. O nomenome é constituído da seguinte forma: nome do ânion + dede + grupos alquila e ordem alfabética + palavra amônio Sais de Amônio - NomenclaturaSais de Amônio - Nomenclatura prefixos “multiplicadores” e o “ciclo” não são considerados na ordem alfabética nome do ânion + dede + grupos alquila e ordem alfabética + palavra amônio cloreto de metilamônio trifluoracetato de N-etil-N-metilciclopentilamônio iodeto de benziltrimetilamônio 162
  169. 169. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Para cada um dos seguintes compostos, identifique e nomeie todos os grupos que seriam considerados substituintes. 163
  170. 170. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Para cada um dos seguintes compostos, identifique e nomeie todos os grupos que seriam considerados substituintes. 164
  171. 171. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Nomeie o seguinte composto segundo as normas da IUPAC. 9-(4-etilfenil)-3-fenil-6-(2-metilciclobutil)dodecano 165
  172. 172. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Nomeie os seguintes compostos segundo as normas da IUPAC. 3,4,5-trimetiloctano sec-butilcicloexano 3-etil-2-metileptano 3-isopropil-2,4-dimetilpentano3,4,5-trimetiloctano sec-butilcicloexano 3-etil-2-metileptano 3-isopropil-2,4-dimetilpentano 3-etil-2,2-dimetilexano 2-cicloexil-4-etil-5,6- dimetiloctano 3-etil-2,5-dimetil-4- propileptano 166
  173. 173. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Nomeie os seguintes compostos bicíclicos segundo as normas da IUPAC. a) 4-etil-1-metilbiciclo[3.2.1]octano b) 2,2,5,7-tetrametilbiciclo[4.2.0]octano c) 2,7,7-trimetilbiciclo[4.2.2]decano d) 3-sec-butil-2-metilbiciclo[3.1.0]exano e) 2,2-dimetilbiciclo[2.2.2]octano f) 2,7-dimetilbiciclo[3.3.0]octano g) biciclo[1.1.0]butano h) 5,5-dimetilbiciclo[2.1.1]exano i) 3-(3-metilbutil)biciclo[4.4.0]decano 167
  174. 174. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Desenhe as estruturas em linha dos seguintes compostos bicíclicos. a) 2,2,3,3-tetrametilbiciclo[2.2.1]eptano b) 8,8-dietilbiciclo[3.2.1]octano c) 3-Isopropilbiciclo[3.2.0]eptano 168
  175. 175. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Escreva os nomes sistemáticos dos seguintes compostos. 2,3,5-trimetil-2-epteno 3-etil-2-metil-2-epteno2,3,5-trimetil-2-epteno 3-etil-2-metil-2-epteno 3-isopropil-2,4-dimetil-1-penteno 4-terc-butil-1-epteno 169
  176. 176. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Escreva os nomes sistemáticos dos seguintes substituintes. vinil metilenoalil fenil 170
  177. 177. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Defina a configuração de cada ligação dupla abaixo. E ZZ Z 171
  178. 178. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Escreva os nomes sistemáticos dos seguintes compostos. trans-3,4,5,5-tetrametil-3-epteno 1-etilcicloexeno 2-metilbiciclo[2.2.2]oct-2-eno 172
  179. 179. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Escreva os nomes sistemáticos dos seguintes compostos. 3-hexino 2-metil-3-hexino 3-octino 3,3-dimetil-1-butino 173
  180. 180. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Escreva os nomes sistemáticos dos seguintes compostos. 5,5-dibromo-2-metilexan-2-ol (2R,3S)-2,3,4-trimetilpentan-1-ol 2,2,5,5-tetrameilciclopentanol 2,6-dietilfenol (S)-2,2,4,4-tetrametilcicloexanol 174
  181. 181. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Escreva os nomes sistemáticos dos seguintes compostos. 2-etoxipropano (S)-2-cloro-1-etoxipropano 2,4-dicloro-1-etoxibenzeno (1R,2R)-2-etoxicicloexanol 1-etoxicicloexeno 175
  182. 182. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Desenhe as estruturas em linha dos seguintes compostos. a) (R)-2-etoxi-1,1-dimetilciclobutano b) Ciclopropil isopropil éter 176
  183. 183. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Escreva os nomes sistemáticos dos seguintes compostos. (1S,2S)-1-etoxi-2metilcicloexano (R)-2-etoxibutano (E)-2-etoxi-3-metil-2-penteno 1,2-dimetoxibenzeno 177
  184. 184. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Escreva os nomes comuns aceitos pela IUPAC dos seguintes compostos. tolueno fenol anisol anilinatolueno fenol anisol anilina ácido benzóico benzaldeído acetofenona estireno 178
  185. 185. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Escreva os nomes sistemáticos dos seguintes compostos. 3-isopropilbenzaldeído meta-isopropilbenzaldeído 2-bromotolueno 2,4-dinitrofenol meta-isopropilbenzaldeído 2-bromotolueno orto-bromotolueno 2-etil-1,4-diisopropilbenzeno 2,6-dibromo-4-cloro-3-etil-5-isopropilfenol 179
  186. 186. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Escreva os nomes sistemáticos dos seguintes compostos. ácido 4-etilbenzóico ácido m-etilbenzóico 2-bromofenol o-bromofenolo-bromofenol 2-cloro-4-nitrofenol 2-bromo-5-nitrobenzaldeído 1,4-diisopropil benzeno p-diisopropil benzeno 180
  187. 187. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Escreva os nomes sistemáticos dos seguintes compostos. 5,5-dibromo-2,2-dimetilexanal (3R,4S)-3,4,5-trimetil-2-hexanona 2,2,5,5-tetrametilciclopentanona 2-propilpentanal ciclobutanocarbaldeído (1R,4R)biciclo[2.2.1] eptan-2-ona 181
  188. 188. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Desenhe as estruturas dos seguintes compostos. a) (S)-3,3-dibromo-4-etilcicloexanona b) 2,4-dimetil-3-pentanona c) (R)-3-bromobutanal 182
  189. 189. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Escreva os nomes sistemáticos dos seguintes compostos. (2S,3R)-3-metil-2-propilciclopentanona cicloexanocarbaldeído 3-metil-2-butenalenal (S)-4-metil-3-hexanona 183
  190. 190. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Escreva os nomes sistemáticos dos seguintes compostos. ác. ciclopentanocarboxílico ciclopentanocarboxamida Cloreto de benzoíla acetato de etila cloreto de pentanoílaácido hexanóico hexanamida 184
  191. 191. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Escreva os nomes comuns dos seguintes compostos. anidrido acético ácido benzóico ácido fórmico ácido oxálico 185
  192. 192. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Escreva os nomes sistemáticos dos seguintes compostos. 3,3-dimetil-1-butanmina ciclopentilamina N,N-dimetilciclopentilamina trietilamina (1R,3R)-3-isopropilcicloexanamina (1S,3S)-aminocicloexanol 186
  193. 193. DQOI - UFC Prof. Nunes ExercíciosExercícios Desenhe as estruturas dos seguintes compostos. (a) Cicloexilmetilamina (b) Triciclobutilamine (c) 2,4-Dietilanilina (d) (1R,2S)-2-Metilcicloexanamina (e) orto-Aminobenzaldeído(e) orto-Aminobenzaldeído 187

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