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Grupos Funcionais

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Notas de Aula

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 agosto/2014Atualizado em agosto/2014
  2. 2. DQOI - UFC Prof. Nunes Os químicos orgânicos associam unidades estruturais particulares, chamadas grupos funcionais, 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 Taxol
  3. 3. DQOI - UFC Prof. Nunes Hidrocarbonetos são compostos que contêm somente carbono e hidrogênio. São divididos em duas principais classes: alifáticos e aromáticos. Esta classificação data do século XIX, quando a química orgânica se dedicou quase que esclusivamente ao estudo de materiais de fontes HidrocarbonetosHidrocarbonetos dedicou quase que esclusivamente ao estudo de materiais de fontes naturais, e termos foram adotados refletindo a origem das susbtâncias. Duas fontes foram as gorduras e os óleos, e a palavra alifático foi derivado da palavra grega aleiphar (gordura). Hidrocarbonetos aromáticos, independentemente do seu próprio odor, eram geralmente obtidos por tratamento químico de extratos de plantas com cheiro agradável.
  4. 4. DQOI - UFC Prof. Nunes  Os hidrocarbonetos alifáticos incluem três grandes grupos:  alcanos  alcenos  alcinos Alcanos são hidrocarbonetos em que todas as ligações são simples. Alcenos contêm uma ligação dupla carbono-carbono. HidrocarbonetosHidrocarbonetos Alcenos contêm uma ligação dupla carbono-carbono. Alcinos contêm uma ligação tripla carbono-carbono. Exemplos das três classes de hidrocarbonetos alifáticos são: etano, etileno e acetileno.
  5. 5. DQOI - UFC Prof. Nunes  Outro nome para hidrocarbonetos aromáticos é arenos.  Arenos têm propriedades são muito diferentes dos alcanos, alcenos e alcinos.  O mais importante hidrocarboneto aromático é o benzeno. HidrocarbonetosHidrocarbonetos
  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. Pode ser tão pequena quanto um único átomo de hidrogênio, ou pode abranger vários átomos. O grupo funcional de um alcano é um dos seus hidrogênios HidrocarbonetosHidrocarbonetos O grupo funcional de um alcano é um dos seus hidrogênios substituintes. Uma exemplo de reação de alcano é dado a seguir:
  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: HidrocarbonetosHidrocarbonetos 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.
  8. 8. DQOI - UFC Prof. Nunes Alcanos têm a fórmula geral molecular CnH2n+2. O metano mais simples (CH4), é também o mais abundante. Grandes quantidades estão presentes em nossa atmosfera, no solo, e nos oceanos.  O metano tem sido encontrado em Júpiter, Saturno, Urano, Netuno e Plutão, e até mesmo mesmo Cometa Halley. Hidrocarbonetos - AlcanosHidrocarbonetos - Alcanos Plutão, e até mesmo mesmo Cometa Halley.
  9. 9. DQOI - UFC Prof. Nunes O etano (C2H6: CH3CH3) e o propano (C3H8: CH3CH2CH3) são o segundo e o terceiro, respectivamente, em realção ao metano de várias formas. O etano é o alcano mais parecido que o metano na simplicidade estrutural, seguido do propano.  O etano (10%) é o segundo, enquanto o propano (5%) o terceiro componente Hidrocarbonetos - AlcanosHidrocarbonetos - Alcanos  O etano (10%) é o segundo, enquanto o propano (5%) o terceiro componente mais abundante no gás natural. O metano correponde a 75%.
  10. 10. DQOI - UFC Prof. Nunes Alcanos - EstruturaAlcanos - Estrutura  Ligações sigmas C-H (sp3-s) e C-C (sp3-sp3).  Geometria dos carbonos: tetraédrica.  Ângulos das Ligações ~ 109º.
  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. Dois alcanos têm a mesma fórmula molecular. Alcanos Isoméricos - ButanosAlcanos Isoméricos - Butanos
  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.  O prefixo “n” refere-se a “normal” e significa que a cadeia carbônica não é Alcanos Isoméricos - ButanosAlcanos Isoméricos - Butanos  O prefixo “n” refere-se a “normal” e significa que a cadeia carbônica não é ramificada.
  13. 13. DQOI - UFC Prof. Nunes n-Alcanos são alcanos que possuem uma cadeia de carbono ramificada. n-Pentano e n-Hexano são n-alcanos que possuem cinco e seis átomos de carbono, respectivamente. n-Alcanos Superioresn-Alcanos Superiores  Suas fórmulas estruturais condensadas podem ser abreviadas ainda mais, indicando no parênteses o número de grupos metileno (CH2) na cadeia. Assim, o n-pentano pode ser escrita como CH3(CH2)3CH3 e n-hexano como CH3(CH2)4CH3.
  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 estruturas em linha no formato de zig-zag (conformação mais estável). n-Alcanos Superioresn-Alcanos Superiores
  15. 15. DQOI - UFC Prof. Nunes Três alcanos isoméricos têm a fórmula molecular C5H12.  não ramificado: n-pentano  com uma ramificação: isopentano  com duas ramificações: neopentano Isômeros C5H12Isômeros C5H12
  16. 16. DQOI - UFC Prof. Nunes  A nomenclatura em química orgânica 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 regras da IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada).
  17. 17. DQOI - UFC Prof. Nunes As regras da IUPAC atribuem nomes aos alcanos não ramificados como mostra a tabela no próximo slide. O nomes comuns metano, etano, propano e butano foram mantidos para o CH4, CH3CH3, CH3CH2CH3 e CH3CH2CH2CH3, respectivamente. Nomenclatura IUPAC – n-AlcanosNomenclatura IUPAC – n-Alcanos Posteriormente, o número de átomos de carbono na cadeia foi especificado por um prefixo (latinolatino ou grego)grego) anterior ao sufixo-ano, que identifica a substância como um membro da família alcanos.
  18. 18. DQOI - UFC Prof. Nunes Observe que o prefixo n- não é parte do sistema IUPAC. O nome IUPAC para CH3CH2CH2CH3 é butano, e não n-butano. Nomenclatura IUPAC – n-AlcanosNomenclatura IUPAC – n-Alcanos
  19. 19. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomeando isômeros ramificados do hexano.... Por definição a n-hexano é nomeado como hexano. Nomenclatura IUPAC – Alcanos RamificadosNomenclatura IUPAC – Alcanos Ramificados  Considere agora a estrutura do seguinte isômero:  Como podemos nomeá-lo segundo as regras da IUPAC?
  20. 20. DQOI - UFC Prof. Nunes Passo 1) Identifique a mais extensa cadeia carbônica linear e a nomeie segundo a tabela anterior. No caso da maior cadeia 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
  21. 21. 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.
  22. 22. 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 Hífens são utilizados para separar letras de números. 2-metilpentano
  23. 23. DQOI - UFC Prof. Nunes Analogamente.... Nomenclatura IUPAC – Alcanos RamificadosNomenclatura IUPAC – Alcanos Ramificados 2-metilpentano 3-metilpentano 1 2 3 4 5
  24. 24. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura IUPAC – Alcanos RamificadosNomenclatura IUPAC – Alcanos Ramificados Os dois isômeros anteriores têm dois grupos metilas como susbtituintes na cadeia principal com 4 carbonos (butano). Quando o mesmo susbtituinte aparecer mais de uma vez, utilizam-se prefixos 1 2 3 4 1 2 3 4 Quando o mesmo susbtituinte aparecer mais de uma vez, utilizam-se prefixos multiplicadores: di, tri, tetra... Um localizador é utilizado para cada um dos grupos substituintes, utilizando- se vírgulasvírgulas para separar númerosnúmeros e hífens para separar númerosnúmeros dede letrasletras. 1 2 3 4 1 2 3 4 2,2-dimetilbutano 2,3-dimetilbutano
  25. 25. 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 não ramificados, nos quais o ponto de ligação está no fim da cadeia, são nomeados a partir na nomenclatura IUPAC para o alcano correspondente, substituindo-se a terminação ano por ila.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
  26. 26. 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.  quaternárioquaternário: carbono ligado diretamente a 44 carbonos. primário secundário terciário
  27. 27. 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)
  28. 28. 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)
  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
  30. 30. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura IUPACNomenclatura IUPAC A seguir, aumentar 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
  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.
  32. 32. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura IUPACNomenclatura IUPAC 4-etil-3,5-didimetiloctano Prefixos iniciais, tais como secsec-- e tercterc-- são ignorados 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
  33. 33. DQOI - UFC Prof. Nunes Dê os nomes IUPAC para cada um dos compostos que seguem. Nomenclatura IUPAC - ExercícioNomenclatura IUPAC - Exercício
  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)
  35. 35. DQOI - UFC Prof. Nunes Considere os dois átomos de hidrogênio do etano destacados em vermelho na projeção de Newman. Estes dois átomos de hidrogênio parecem estar separados por um ângulo de 60 °. Análise Conformacional do EtanoAnálise Conformacional do Etano Este ângulo é o chamado ânguloângulo diedrodiedro ou ânguloângulo dede torçãotorção. Este ângulo diedro muda quando giramos a ligação C-C - por exemplo, se o carbono da frente gira no sentido horário enquanto o carbono de trás é mantido parado. O valor para o ânguloângulo diedrodiedro entre dois grupos podem ser de qualquer valor entre 00 °° e 181800°°..
  36. 36. DQOI - UFC Prof. Nunes Portanto, há um número infinito de possíveis conformações. No entanto, existem duas conformações que requerem especialatenção:  a de menor energia – conformação alternada  aa dede maiormaior energiaenergia –– conformaçãoconformação eclipasadaeclipasada Análise Conformacional do EtanoAnálise Conformacional do Etano AlternadaAlternada EclipsadaEclipsada
  37. 37. DQOI - UFC Prof. Nunes A diferença de energia entre as conformações alternadaalternada e eclipsadaeclipsada do etano, é de 1212 kJkJ/m/mol, como mostrado no diagrama de energia. Análise Conformacional do EtanoAnálise Conformacional do Etano Observe que todas as conformações alternadasalternadas do etano são degenerados; ou seja, todas as conformações alternadasalternadas têm a mesma quantidade de energia. Da mesma forma, todas as conformações eclipsadaseclipsadas do etano são degeneradas.
  38. 38. DQOI - UFC Prof. Nunes A diferença de energia entre as conformações alternadaalternada e eclipsadaeclipsada do etano é referida como tensãotensão torsionaltorsional, e a sua causa tem sido debatida por muitos anos. Com base em recentes cálculos de mecânica quântica, acredita-se agora que a conformação alternadaalternada possui uma interaçãointeração favorávelfavorável entre um orbital molecular ligante ocupado e outro orbital molecular anti-ligante desocupado. Essa interação é favorável e só está presente na conformação alternadaalternada. Análise Conformacional do EtanoAnálise Conformacional do Etano Essa interação é favorável e só está presente na conformação alternadaalternada.
  39. 39. DQOI - UFC Prof. Nunes Quando a ligação C-C é rodada (passando de uma alternadaalternada para uma eclipsadaeclipsada), a sobreposição favorável citada é temporariamente interrompida, causando um aumento de energia. No etano, este aumento de energia atinge 12 kJ/mol. Análise Conformacional do EtanoAnálise Conformacional do Etano Uma vez que existem três interações eclipsadaeclipsada separadas, é razoável atribuir 4 kJ/mol para cada par de sobreposição HH-HH. Esta diferença de energia é significativa. À temperatura ambiente, uma amostra do gás etano terá cerca de 9999%% dasdas suassuas moléculasmoléculas emem conformaçõesconformações alternadasalternadas em qualquer dado instante.
  40. 40. DQOI - UFC Prof. Nunes O diagrama de energia de propanopropano é muito semelhante ao de etano, com exceção da a tensão torsional ser de 14 kJ/mol em vez de 12 kJ/mol. Mais uma vez, observe que todas as conformações alternadasalternadas são degeneradas, assim como são todas as conformações eclipsadaseclipsadas. Análise Conformacional do PropanoAnálise Conformacional do Propano
  41. 41. DQOI - UFC Prof. Nunes Nós já atribuímos 4 kJ/mol para cada par de H eclipsadoseclipsados. Se sabemos que a tensão torsional do propano é de 14 kJ/mol, é razoável atribuir 6 kJ/mol para a sobreposição de um H com um grupo metila. Análise Conformacional do PropanoAnálise Conformacional do Propano
  42. 42. DQOI - UFC Prof. Nunes A análise conformacional de butanobutano é um pouco mais complexa do que as análisesconformacionais do etano ou do propano. Análise Conformacional do ButanoAnálise Conformacional do Butano
  43. 43. DQOI - UFC Prof. Nunes  33 conformaçõesconformações dede maiormaior energiaenergia -- conformaçõesconformações alternadasalternadas.  33 conformaçõesconformações dede menormenor energiaenergia -- conformaçõesconformações eclipsadaseclipsadas.. Mas, no caso de butano, note que uma conformação eclipsadaseclipsadas (ângulo diedro = 0) é maior na energia do que as outras duas conformações eclipsadaseclipsadas. Em outras palavras, as três conformações eclipsadaseclipsadas não são degeneradas. Análise Conformacional do ButanoAnálise Conformacional do Butano Da mesma forma, uma conformação alternadaalternada (ângulo diedro = 180) é inferior em energia do que as outras duas conformações alternadasalternadas.
  44. 44. DQOI - UFC Prof. Nunes 33 conformaçõesconformações alternadasalternadas.. A conformação com um ângulo diedro de 180° é chamada de conformação anti, e representa a conformação de menor energia do butano. As outras duas conformações também são alternadas,alternadas, porém com 3,8 kJ/mol a mais de energia do que a conformação anti - são chamadas de conformações gauche. Por quê? Análise Conformacional do ButanoAnálise Conformacional do Butano
  45. 45. DQOI - UFC Prof. Nunes No conformação antianti, os grupos metila conseguem a separação máxima um do outro. Nas conformações gauchegauche, os grupos metila estão mais próximos uns dos outros. As nuvens de elétrons se repelem (tentando ocupar a mesma região do espaço), causando um aumento da energia de 3,8 kJ/mol. Esta interação desfavorável, chamada de interaçãointeração gauchegauche, é uma forma de impedimentoimpedimento Análise Conformacional do ButanoAnálise Conformacional do Butano desfavorável, chamada de interaçãointeração gauchegauche, é uma forma de impedimentoimpedimento estéricoestérico, e é diferente do conceito de tensão torsional. As duas conformações gauchegauche que mostram essa interação são degeneradas.
  46. 46. DQOI - UFC Prof. Nunes Agora vamos voltar nossa atenção para os 33 conformaçõesconformações eclipsadaseclipsadas. Uma conformação eclipsada é superior em energia do que as outras duas porque os grupos metila estão se sobrepondo. As experiências sugerem que esta conformação tem um custo total de energia de 19 kJ/mol. Uma vez que já foi atribuído 4 kJ/mol para cada interação H-H, é razoável atribuir 11 kJ/mol para a interação entre dois grupos metilas vizinhos. Análise Conformacional do ButanoAnálise Conformacional do Butano A conformação com os dois grupos metila se sobrepondo é o maior conformação de energia.
  47. 47. DQOI - UFC Prof. Nunes As outras duas conformações eclipsadaseclipsadas são degeneradas. Em cada caso, existe um par de H e dois pares H/CH eclipsadoseclipsados. Temos todas Análise Conformacional do ButanoAnálise Conformacional do Butano Em cada caso, existe um par de H e dois pares H/CH3 eclipsadoseclipsados. Temos todas as informações necessárias para calcular a energia dessas conformações. Sabemos que eclipsando H de são 4 kJ/mol, e cada conjunto de H/CH3 eclipsado é 6 kJ/mol. Portanto, calcula-se um custo total de energia de 16 kJ/mol.
  48. 48. DQOI - UFC Prof. Nunes Análise Conformacional - ResumoAnálise Conformacional - Resumo
  49. 49. DQOI - UFC Prof. Nunes Um medicamento vai se ligar a um receptor biológico se possuir um arranjo específico tridimensional de grupos funcionais, chamado um grupo farmacóforofarmacóforo. Por exemplo, o farmacóforofarmacóforo de morfina é mostrado em vermelho: Medicamentos e Suas ConformaçõesMedicamentos e Suas Conformações A morfina é uma molécula muito rígida, uma vez que tem muito poucas ligações que são submetidos a uma rotação livre. Como resultado, o farmacóforofarmacóforo é bloqueado no seu lugar. Em contraste, as moléculas flexíveis são capazes de adotar uma variedade de conformações, e só algumas destas conformações podem se ligar ao receptor. Por exemplo, a metadona tem muitas ligações simples, cada uma das quais sofre uma rotação livre.
  50. 50. DQOI - UFC Prof. Nunes A metadonametadona é utilizada para o tratamento de viciados em heroína, que sofrem de sintomas de abstinência. A metadonametadona se liga ao mesmo receptor que a heroína, e acredita-se que a conformação ativa é aquela em que a posição dos grupos funcionais corresponde ao farmacóforofarmacóforo da heroína (e da morfina): Medicamentos e Suas ConformaçõesMedicamentos e Suas Conformações
  51. 51. DQOI - UFC Prof. Nunes Cicloalcanos são alcanos que contêm um anel de três ou mais carbonos. Eles são frequentemente encontrados na química orgânica e são caracterizados pela fórmula molecular CnH2n. Alguns exemplos incluem: Nomenclatura IUPAC - CicloalcanosNomenclatura IUPAC - Cicloalcanos
  52. 52. 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 mesmo 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. etilciclociclopropano 3-etil-1,1-didimetilciclocicloexano
  53. 53. 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
  54. 54. 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
  55. 55. DQOI - UFC Prof. Nunes O ciclohexanociclohexano pode adotar muitas conformações, como veremos em breve. Por enquanto, vamos explorar duas conformações:  conformação cadeira, e  conformação barco. Conformações do CicloexanoConformações do Cicloexano Em ambas as conformações, os ângulos de ligação são bem próximos de 109,5° e, portanto, ambas as conformações possuem muito pouca tensão angular. cadeiracadeira barcobarco
  56. 56. DQOI - UFC Prof. Nunes A diferença significativa entre elas pode ser visto ao se comparar a tensão torsional. Conformações do CicloexanoConformações do Cicloexano cadeiracadeira barcobarco A conformação cadeiracadeira não tem tensão torsional. Isto pode ser melhor visto com uma projeção de Newman. Observe que todas os H são alternados. Nenhum está eclipsado.
  57. 57. DQOI - UFC Prof. Nunes Na conformação de barco tem duas fontes de tensão torsional. Conformações do CicloexanoConformações do Cicloexano cadeiracadeira barcobarco Muitos dos HH estãoestão eclipsadoseclipsados ​​(Figura a), e os H de cada lado das interações sentem efeitos estéricos no anel chamados de interaçõesinterações mastromastro, como mostrado na Figura b. H eclipsadosH eclipsados interação mastrointeração mastro
  58. 58. DQOI - UFC Prof. Nunes O barcobarco pode aliviar um pouco essa tensão torsional “torcendo” sua estrutura, Conformações do CicloexanoConformações do Cicloexano barcobarco interação mastrointeração mastro O barcobarco pode aliviar um pouco essa tensão torsional “torcendo” sua estrutura, resultando em uma conformação chamada de barcobarco torcidotorcido.. barco torcidobarco torcido
  59. 59. DQOI - UFC Prof. Nunes Na verdade, o cicloexanocicloexano pode adotar muitas conformações diferentes, mas a mais importante é a conformação cadeiracadeira. Na verdade, existemexistem duasduas conformaçõesconformações cadeiracadeira diferentes que se interconvertem rapidamente através de uma via que passa por muitas conformações diferentes, incluindo uma conformação meia-cadeira de alta energia, bem como conformações de barco torcido e barco. Conformações do CicloexanoConformações do Cicloexano
  60. 60. DQOI - UFC Prof. Nunes Ao desenhar uma conformação cadeira, é importante desenhá-la com exatidão. Certifique-se de evitar o desenho mal feitos de cadeiras, porque vai ser difícil posicionar os substituintes corretamente se o esqueleto não for exato. Desenhando o esqueleto de uma conformaçãoconformação cadeiracadeira Desenhando as Conformações CadeiraDesenhando as Conformações Cadeira
  61. 61. DQOI - UFC Prof. Nunes SubstituintesSubstituintes AxiaisAxiais Desenhando as Conformações CadeiraDesenhando as Conformações Cadeira SubstituintesSubstituintes EquatoriaisEquatoriais
  62. 62. DQOI - UFC Prof. Nunes Considere-se um anel que contém apenas um substituinte. Duas possíveis conformações de cadeira podem ser feitas: O substituinte pode estar numa posição axialaxial ou numa posição equatorialequatorial. Estas duas possibilidades representam duas conformações diferentes que estão em equilíbrio uma com o outro: Cicloexano MonossubstituídoCicloexano Monossubstituído axialaxial equatorialequatorial
  63. 63. DQOI - UFC Prof. Nunes O termo “anel virado" é utilizado para descrever a transformação de uma conformação cadeira em outra. Este processo não é feito simplesmente movendo a molécula como uma panqueca. Cicloexano MonossubstituídoCicloexano Monossubstituído axialaxial equatorialequatorial Em vez disso, um “anel virado” possui uma alteração conformacional que é realizada apenas por meio de uma rotação de todas as ligações C-C individuais. Isto pode ser visto com uma projeção de Newman.
  64. 64. DQOI - UFC Prof. Nunes Quando duas conformações cadeira estão em equilíbrio, a conformação de menor energia será favorecida. Por exemplo, considere as duas conformações cadeira do metilcicloexano. Comparando as Estabilidades das Conformações CadeirasComparando as Estabilidades das Conformações Cadeiras À temperatura ambiente, 95% das moléculas estarão na conformação cadeira que tem o grupo metila na posição equatorialequatorial. Esta deve, portanto, ser a conformação de menor energia, mas por quê? axialaxial equatorialequatorial
  65. 65. DQOI - UFC Prof. Nunes Quando o substituinte está na posição axial, existem interaçõesinterações estéricasestéricas com os outros de H axiais no mesmo lado do anel. Comparando as Estabilidades das Conformações CadeirasComparando as Estabilidades das Conformações Cadeiras axialaxial equatorialequatorial As nuvems eletrônicas do substituinte está tentando ocupar a mesma região do espaço ocupada pelos hidrogênios, causando impedimentoimpedimento estéricoestérico. Estas interações são chamados interaçõesinterações 11,,33--diaxialdiaxial, onde os números de "1,3" descrevem a distância entre o substituinte e cada um dos hidrogênios.
  66. 66. DQOI - UFC Prof. Nunes Por esta razão, o equilíbrio entre as duas conformações cadeira geralmente favorecefavorece aa conformaçãoconformação comcom oo substituintesubstituinte equatorialequatorial. As concentrações de equilíbrio exatas das duas conformações cadeira irá depender do tamanho do substituinte. Grupos maiores terão maior impedimento estérico resultantes de interações 1,3-diaxiais, e o equilíbrio favorecerá mais fortemente do substituinte equatorialequatorial. Por exemplo, o equilíbrio de terc-butilcicloexano favorece quase completamente Comparando as Estabilidades das Conformações CadeirasComparando as Estabilidades das Conformações Cadeiras Por exemplo, o equilíbrio de terc-butilcicloexano favorece quase completamente a conformação cadeira com um grupo terc-butil na posição equatorial: axialaxial equatorialequatorial
  67. 67. DQOI - UFC Prof. Nunes Comparando as Estabilidades das Conformações CadeirasComparando as Estabilidades das Conformações Cadeiras
  68. 68. DQOI - UFC Prof. Nunes Ao desenhar conformações cadeira de um composto que tem dois ou mais substituintes, há uma cuidado adicional. Especificamente, devemos também considerar a orientação tridimensional, ou configuração, de cada substituinte. Ciclohexano DissubstituídoCiclohexano Dissubstituído Observe que o átomo de clorocloro está em uma cunha, o que significa que ele está saindo da página: é parapara cimacima. O grupo metilametila está em ligação pontilhada, o que significa que ele está abaixo do anel, ou parapara baixobaixo. As duas conformações cadeira para este composto são os seguintes:
  69. 69. DQOI - UFC Prof. Nunes Cicloexano DissubstituídoCicloexano Dissubstituído ConformaçãoConformação dada esquerdaesquerda:: doisdois gruposgrupos sãosão axiaisaxiais (menos(menos favorável)favorável).. ConformaçãoConformação dada direitadireita:: doisdois gruposgrupos sãosão equatoriaisequatoriais (mais(mais favorável)favorável)..
  70. 70. DQOI - UFC Prof. Nunes Desenhe a conformação cadeira mais estável dos seguintes compostos: Cicloexano Dissubstituído – ExercíciosCicloexano Dissubstituído – Exercícios
  71. 71. DQOI - UFC Prof. Nunes Desenhe a conformação cadeira mais estável dos seguintes compostos: Cicloexano Dissubstituído – ExercíciosCicloexano Dissubstituído – Exercícios
  72. 72. 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
  73. 73. 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
  74. 74. 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
  75. 75. 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.
  76. 76. 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.
  77. 77. 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
  78. 78. 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
  79. 79. 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.
  80. 80. 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.
  81. 81. 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
  82. 82. DQOI - UFC Prof. Nunes Escreva as fórmulas estruturais de cada um dos seguintes compostos: Alcanos e Cicloalcanos – ExercíciosAlcanos e Cicloalcanos – Exercícios
  83. 83. DQOI - UFC Prof. Nunes Escreva as fórmulas estruturais de cada um dos seguintes compostos: Alcanos e Cicloalcanos – ExercíciosAlcanos e Cicloalcanos – Exercícios
  84. 84. DQOI - UFC Prof. Nunes Dê os nomes IUPAC para cada um dos seguintes compostos: Alcanos e Cicloalcanos – ExercíciosAlcanos e Cicloalcanos – Exercícios
  85. 85. DQOI - UFC Prof. Nunes Dê os nomes IUPAC para cada um dos seguintes compostos: Alcanos e Cicloalcanos – ExercíciosAlcanos e Cicloalcanos – Exercícios
  86. 86. DQOI - UFC Prof. Nunes Dê os nomes IUPAC para cada um dos seguintes compostos: Alcanos e Cicloalcanos – ExercíciosAlcanos e Cicloalcanos – Exercícios
  87. 87. DQOI - UFC Prof. Nunes Dê os nomes IUPAC para cada um dos seguintes compostos: Alcanos e Cicloalcanos – ExercíciosAlcanos e Cicloalcanos – Exercícios
  88. 88. 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?
  89. 89. DQOI - UFC Prof. Nunes Dê os nomes IUPAC para os seguintes grupos alquilas: Alcanos e Cicloalcanos – ExercíciosAlcanos e Cicloalcanos – Exercícios
  90. 90. DQOI - UFC Prof. Nunes Alcenos são hidrocarbonetos que contêm uma ligação dupla C=C. A ligação dupla C=C é uma unidade estrutural importante e um grupo funcional em química orgânica. A forma de uma molécula orgânica é influenciada pela presença da dupla ligação C=C. A ligação dupla é o sítio da maior parte das reações químicas que alcenos sofrem. AlcenosAlcenos sofrem. Alguns alcenos representativos são: isobutileno (um produto químico industrial), a-pineno (um líquido perfumado) obtido de pinheiros, e farneseno (um alqueno natural com três ligações duplas).
  91. 91. DQOI - UFC Prof. Nunes A estrutura de etileno e do modelo de hibridização de orbitais da ligação dupla podem ser vistos na figura a seguir: Alcenos - EstruturaAlcenos - Estrutura
  92. 92. DQOI - UFC Prof. Nunes Cada um dos átomos de carbono tem hibridação sp2, e a ligação dupla possui um componente s componente p. Ligação s: quando um orbitalorbital spsp22 de um carbono orienta seu eixo ao longo do eixo internuclear com o orbitalorbital spsp22 do outro carbono. Ligação p: formada pela sobreposição “lado-a-lado” de orbitais p dos dois Alcenos - EstruturaAlcenos - Estrutura Ligação p: formada pela sobreposição “lado-a-lado” de orbitais p dos dois carbonos sp2.
  93. 93. 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 p é mais fraca que a ligação s. 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 s + p,  A ligação com o grupo metila é uma ligação s formada pela sobreposição dos orbitais spsp22 e spsp3.
  94. 94. 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
  95. 95. 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. O localizador (ou posição numérica) de apenas um dos carbonos da dupla 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
  96. 96. 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
  97. 97. 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
  98. 98. 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
  99. 99. 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
  100. 100. DQOI - UFC Prof. Nunes 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.
  101. 101. 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  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
  102. 102. 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
  103. 103. DQOI - UFC Prof. Nunes  Isômeros que possuem a mesma constituição (conectividade), mas diferem no arranjo de seus átomos no espaço são classificados como Alcenos - IsomerismoAlcenos - Isomerismo but-1-eno 2-metilpropeno trans-but-2-enoenocis-but-22-enoeno 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.
  104. 104. 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
  105. 105. 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
  106. 106. 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-pen-22-tenoeno 2-metilbut-11-enoeno 2-metilbut-22-enoeno 3-metilbut-11--enoeno
  107. 107. 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 oléico, 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 E/ZAlcenos – Notação E/Z pelo odor característico da canela, tem uma ligação dupla transtrans.
  108. 108. DQOI - UFC Prof. Nunes 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. Notação E/Z: 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 Alcenos – Notação E/ZAlcenos – Notação E/Z Quando houver “empateempate” nos números atômicos, analisamosanalisamos osos átomosátomos mediatamentemediatamente aa seguirseguir, até encontrarmos um ponto de diferença e, então, determinamos a prioridade. 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)
  109. 109. 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)
  110. 110. 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 substância derivada de um dos componentes do óleo presente nas sementes de uma árvore (Sterculia foetida) que cresce nas Filipinas e na Indonésia. CicloalcenosCicloalcenos
  111. 111. 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 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.
  112. 112. 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.
  113. 113. DQOI - UFC Prof. Nunes Coloque a dupla ligação do esqueleto abaixo para representar: Cicloalcenos - ExercíciosCicloalcenos - Exercícios a) d) b) c) d) e) f)
  114. 114. DQOI - UFC Prof. Nunes Hidrocarbonetos que contêm um ligação tripla são chamados alcinos.  Alcinos acíclicos têm a fórmula molecular CnH2n-2. O acetileno 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.
  115. 115. 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
  116. 116. 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. Acetileno e etino são nomes aceitáveis ​​pela IUPAC.​​ 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 etiniletinil. propino but-1-ino 4,4-didimetilpent-22-inoinobut-2-ino
  117. 117. 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
  118. 118. 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
  119. 119. 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
  120. 120. 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 matérias-primas 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
  121. 121. 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 a ligação em metanol. 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 ao carbono sp3 por uma ligação s.
  122. 122. 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. Ambos são similares com relação aos locais de maior potencial eletrostático (vermelho). São 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 decompartilhados do oxigênio e do cloro, contribuem para a concentração de carga negativa sobre esses átomos.
  123. 123. DQOI - UFC Prof. Nunes Álcoois – Nomenclatura RadicofuncionalÁlcoois – Nomenclatura Radicofuncional Nesse sistema de nomenclatura o nome do composto é formado com a a palavra álcool, seguida pelo nome do grupo correspondente da estrutura A cadeia é sempre numerada começando no carbono aoao qualqual oo grupogrupo hidroxilahidroxila estáestá ligadoligado. álcool etílico álcool 1-metilpentilíco álcool 1,1-dimetilbutilíco
  124. 124. 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 ácidose ácidos sulfônicossulfônicos AnidridosAnidridos ÉsteresÉsteres prioridadediminuiprioridadediminui ÉsteresÉsteres 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
  125. 125. DQOI - UFC Prof. Nunes Os substiuintes alquílicos possuem nomes comuns e/ou sistemáticos (IUPAC). RadicaisRadicais etil n-propil 1-propil terc-butil 1,1-dimetiletil sec-butil 1-metilpropil alil 2-propenil metil isopropil 1-metiletil isobutil 2-metilpropil benzil vinil etenil
  126. 126. 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. A numeração da cadeia é feita de modo que a hidroxila recebareceba oo menormenor númeronúmero possívepossível. Álcoois – Nomenclatura SubstitutivaÁlcoois – Nomenclatura Substitutiva etanol hexa-22-nolol 2-metilpentan-22-ool
  127. 127. DQOI - UFC Prof. Nunes Álcoois – Nomenclatura IUPACÁlcoois – Nomenclatura IUPAC Hidroxilas têm prioridade sobre grupos alquila e halogênios na ocasião de se determinar a direção na qual uma cadeia de carbono será numerada. 6-metileptan-33-olol (e não 2-metileptan-5-ol) trans-2-metilciclociclopentanol 3-fluoropropan-11-olol
  128. 128. DQOI - UFC Prof. Nunes Álcoois - Nomenclatura IUPAC - ExercíciosÁlcoois - Nomenclatura IUPAC - Exercícios Escreva as fórmulas estruturais e dê os nomes da classe funcional e substitutivos de todos os álcoois isoméricos que têm a fórmula molecular C4H10O. Radicofuncional Substitutiva álcool n-butílico butan-11-ol álcool 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
  129. 129. 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.antecedido de um número indicativo de sua posição.  A numeração inicia-se pela posição onde o halogênio está inserido. fluorometano 3-bromoexano iodocicloexano1-cloropentano
  130. 130. 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.  Os seguintes compostos apresentam nomes não sistemáticos aceitos pela IUPAC. CHCl3 fluorofórmio CHBr3 bromofórmio CHCl3 clorofórmio CHI3 iodofórmio fluoreto de metila brometo de 1-etilbutila iodeto de cicloexila cloreto de pentila
  131. 131. 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
  132. 132. 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)
  133. 133. DQOI - UFC Prof. Nunes ArenosArenos Arenos são hidrocarbonetos baseados no anel do benzênico como uma unidade estrutural. Benzeno, tolueno e naftaleno, por exemplo, são arenos. benzeno naftalenotolueno
  134. 134. 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 Volhardt, P.C., Organic Chemistry: Structures & Function, 3rd Ed., 1999.
  135. 135. 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 pp (sistema p), onde 6 elétrons p estão deslocalizados.
  136. 136. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura - Derivados do BenzenoNomenclatura - Derivados do Benzeno  Muitos derivados monossubstituídos do benzeno têm nomes comuns muito antigos e têm sido mantidos pelo sistema IUPAC. benzaldeído ac. benzóico benzenocarbaldeído ac. benzenocarboxílico ac. benzóico estireno acetofenona fenol anisol anilina ac. benzenocarboxílico vinilbenzeno metil fenil cetona benzenol metoxibenzeno benzenamina
  137. 137. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura - Derivados do BenzenoNomenclatura - Derivados do Benzeno  Outros hidrocarbonetos benzênicos são nomedos como derivados do benzeno (ou de algum dos compostos apresentados no slide anterior) de forma sistemática, citando-se os nomesnomes dosdos gruposgrupos substituintessubstituintes seguidos da palavra benzeno. bromobenzeno nitrobenzenoterc-butilbenzeno
  138. 138. 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)
  139. 139. 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)
  140. 140. 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)a) c)b)
  141. 141. 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, brmo, Compostos benzênicos substituídos com grupos nitro, flúor, cloro, brmo, 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)
  142. 142. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura - Derivados do BenzenoNomenclatura - Derivados do Benzeno  No caso de derivados do fenol e da anilina, a umeração é iniciada a partir do carbono que suporta os grupos OH ou NH2, respectivamente, conforme ilustrado a seguir. Br 3-etil-2-metilanilina 4-bromobromo--33--metilmetilfenolfenol OH
  143. 143. 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 seu grupo metila na C-1, e  anilina 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.
  144. 144. 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
  145. 145. 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
  146. 146. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomenclatura - Derivados do BenzenoNomenclatura - Derivados do Benzeno  Bifenil é o nome IUPAC aceito para o composto no qual dois anéis benzênicos estão ligados por uma única ligação. fenilbenzeno 1-cloro-4-fenilbenzeno
  147. 147. DQOI - UFC Prof. Nunes Éteres - EstruturaÉteres - Estrutura  Em contraste com álcoois com sua reatividade química rica, 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).
  148. 148. DQOI - UFC Prof. Nunes Éteres - EstruturaÉteres - Estrutura  O oxigênio do éter afeta muito a conformação de uma molécula, da mesma maneira que uma unidade de CH2 faz.  A conformação mais estável do éter etílico é a conformação anti.
  149. 149. DQOI - UFC Prof. Nunes Éteres - EstruturaÉteres - Estrutura  A Incorporação de um átomo de oxigênio em um anel de três membros requer que seu ângulo de ligação 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.
  150. 150. DQOI - UFC Prof. Nunes Éteres - NomenclaturaÉteres - Nomenclatura SubstitutivaSubstitutiva:: Éteres de fórmula geral RR11--OO-RR22 são nomeados citando-se o grupo RR11--OO (RR11--oxioxi), seguido do nome do hidrocarbonetohidrocarboneto correspondentecorrespondente aoao grupogrupo RR22 (componente principal), sem a utilização. éter simétrico éteres assimétricos etoxietano metoxietano 1-cloro-3-etoxipropano
  151. 151. DQOI - UFC Prof. Nunes Éteres - NomenclaturaÉteres - Nomenclatura éter simétrico éteres assimétricos RadicofuncionalRadicofuncional:: O nome é formado citando-se, em ordem alfabética, 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
  152. 152. DQOI - UFC Prof. Nunes Éteres - NomenclaturaÉteres - Nomenclatura  Éteres cíclicos têm seu oxigênio como parte de um anel.  São chamados de compostos heterocíclicos. Vários têm nomes IUPAC específicos.  Em cada caso, o anel é numerado começando-se pelo oxigênio.  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 (tetaidrofurano) oxano (tetraidropirano)
  153. 153. 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
  154. 154. DQOI - UFC Prof. Nunes Éteres – Nomenclatura - ExercíciosÉteres – Nomenclatura - Exercícios Cada um dos seguintes éteres foi mostrado ser ou é suspeito de ser um agente mutagênico, o que significa que pode induzir mutações em células de teste. 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)
  155. 155. 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 maismaismais átomos de 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.
  156. 156. DQOI - UFC Prof. Nunes Éteres-CoroaÉteres-Coroa  A nomenclatura sistemática dos éteres-coroa é um pouco pesado, e assim Pedersen desenvolveu uma descrição abreviada 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 hexâmerocíclicos, respectivamente, de repetir unidade [-OCH2CH2-] unidades.  Eles são poliéteres baseados no de etileno glicol (HOCH2CH2OH) como o “álcool do pai.
  157. 157. DQOI - UFC Prof. Nunes Éteres-CoroaÉteres-Coroa  A propriedade complexante de íon de éteres-coroa são claramente evidentes em seus efeitos sobre a solubilidade e reatividade de compostos iônicos em meios apolares.  O fluoreto de potássio (KF) é iônico e praticamente insolúvel em benzeno sozinho, mas se dissolve quando éter 18-coroa-6 está presente.  A razão para isso tem a ver com a distribuição eletrônica do éter 18-coroa-6 como mostrado na figura abaixo:18-coroa-6 como mostrado na figura abaixo:
  158. 158. DQOI - UFC Prof. Nunes Éteres-CoroaÉteres-Coroa  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 para formar um complexo ácido-base de Lewis-Lewis. + KF
  159. 159. 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 CH2 apolares 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 Cada 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.
  160. 160. 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. ​​ Dois aspectos notáveis ​​do grupo carbonila são a sua geometria e sua polaridade. O grupo carbonila e os átomos diretamente ligados a ele estão no mesmo plano. O formaldeído, por exemplo, é planar. Os ângulos de ligação envolvendo o grupo carbonila de aldeídos e cetonas são perto de 120°.
  161. 161. DQOI - UFC Prof. Nunes Aldeídos - NomenclaturaAldeídos - Nomenclatura  A maior cadeia contínua que contém o grupo fornece o nome de base para aldeídos.  A terminação –o do nome do alcano correspondente é substituído por terminação –al; e substituintes são especificadas na forma habitual.  Não é necessário especificar a localização do grupo no nome, uma vez que a cadeia deve ser numerada, iniciando com este grupo como C-1.  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
  162. 162. 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 par indicar a preença do grupo ––CHO. C O H C O H NH ácido 2-formiloctanóico (E)-4-formilept-2-enamina OH O NH2
  163. 163. DQOI - UFC Prof. Nunes Aldeídos - NomenclaturaAldeídos - Nomenclatura  Quando um grupo formila (-CH=O) está ligado a um anel, o nome do anel é seguido pelo sufixo –carbaldeído. ciclopentanocarbaldeído 2-naftalenocarbaldeído  Alguns nomes comuns de aldeídos são aceitáveis ​​como nomes IUPAC. Alguns exemplos incluem ciclopentanocarbaldeído 2-naftalenocarbaldeído formaldeído (metanal) acetaldeído (etanal) benzaldeído (benzeno carbaldeído)
  164. 164. 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 pentanodial 4-hidroxi-3-metoxibenzaldeído
  165. 165. DQOI - UFC Prof. Nunes Cetonas - NomenclaturaCetonas - Nomenclatura SubstitutivaSubstitutiva:: o 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 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. hexan-3-ona 4-metilpentan-2-ona 4-metilcicloexanona
  166. 166. DQOI - UFC Prof. Nunes Cetonas - NomenclaturaCetonas - Nomenclatura RadicofuncionalRadicofuncional:: os nomes são formados citando-se, em ordem alfabética, os nomesnomes dosdos gruposgrupos ligadosligados àà carbonilacarbonila, seguidos pela palavra cetonacetona. etil propil cetona benzil etil cetona divinil cetona
  167. 167. 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 é acoplado a um anel benzênico.
  168. 168. DQOI - UFC Prof. Nunes Cetonas - NomenclaturaCetonas - Nomenclatura Converta cada um dos seguintes nomes IUPAC classe funcional em um nome de substitutivo. (a) Dibenzil cetona (b) Etil isopropil cetona (c) Metil 2,2-dimetilpropil cetona (d) Alil metil cetona 1,3-difenilpropan-2-ona a) 2-metilpenta-3-nona4,4-dimetilpentan-2-ona 4-penten-2-ona b) c) d)
  169. 169. DQOI - UFC Prof. Nunes Os ácidos carboxílicos constituem uma das classes de compostos orgânicos mais frequentemente encontradas na natureza. Ácidos CarboxílicosÁcidos Carboxílicos
  170. 170. 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  Isto sugere hibridação sp2 no carbono, e uma ligação dupla s+p de análoga àquela de aldeídos e cetonas.
  171. 171. DQOI - UFC Prof. Nunes Ácidos Carboxílicos - NomenclaturaÁcidos Carboxílicos - Nomenclatura SubstitutivaSubstitutiva:: os nomes dos ácidos carboxílicos são obtidos acrescentando- se à palavra ácidoácido ao nome do hidrocarboneto correspondente, cuja terminação ––oo é substituída pelo prefixo ––óicoóico ou –dióicodióico. O OH OH OH O OH O O ácido propanóico ácido butanóico ácido butanodióico
  172. 172. DQOI - UFC Prof. Nunes Ácidos Carboxílicos - NomenclaturaÁcidos Carboxílicos - Nomenclatura Alternativamente, o nome pod ser formado pelo uso da terminação carboxílico para designar o grupo carboxila –COOH. O OH OH OH O ácido butanocarboxílico OH O O ácido propanocaroxílico ácido butanodicarboxílico
  173. 173. DQOI - UFC Prof. Nunes  Dê o nome IUPAC para os seguintes ácidos. Ácidos Carboxílicos - NomenclaturaÁcidos Carboxílicos - Nomenclatura (E)-ácido but-2-enóico ácido 2-metilpropenóico (E)-ácido but-2-enóico ácido etanodióico ácido p-metilbenzóico ou ácido 4-metilbenzóico
  174. 174. DQOI - UFC Prof. Nunes Derivados de Ác. CarboxílicosDerivados de Ác. Carboxílicos
  175. 175. DQOI - UFC Prof. Nunes Assim como os outros compostos contendo carbonila, cloretos de acila, anidridos, ésteres, amidas, todos têm um arranjo planar de ligações ao grupo carbonila. Uma importante característica estrutural dos cloretos de acila, anidridos, ésteres e amidas é que o átomo ligado ao grupo acila tem um par de elétrons não compartilhados que podem interagir com o sistema p da Derivados de Ác. CarboxílicosDerivados de Ác. Carboxílicos elétrons não compartilhados que podem interagir com o sistema p da carbonila.
  176. 176. DQOI - UFC Prof. Nunes Haletos de acila são nomeados pela citação do nomenome dodo haletohaleto (cloreto, brometo, iodeto ou fluoreto) acrescido da preposição dede mais o nomenome dodo grupogrupo acilaacila. O nome do grupo acila é formado eliminando-se a palavra ácidoácido e substituindo-se a terminação –icoico do nome do ácido pela terminação –ilaila. Haletos de Acila - NomenclaturaHaletos de Acila - Nomenclatura cloreto de etanoíla ácido etanóico cloreto de but-3-enoíla ácido but-3-enóico brometo de p-fluorobenzoíla ácido p-fluorobenzóico X X X
  177. 177. DQOI - UFC Prof. Nunes Os nomes dos anidridos de ácido carboxílico em que ambos os grupos acila são os mesmos, são derivados dos nomes dos ácidos carboxilicos que lhe deram origem. Retiramos o nome “ácido” e adicionamos a palavra "anidrido“ antes do nome remanescente do ácido carboxílico Anidridos - NomenclaturaAnidridos - Nomenclatura Quando os grupos acila são diferentes, eles são citados em ordem alfabética. anidrido acético anidrido benzóico anidrido benzóico heptanóico ácido acético ácido benzóico ácido benzóico + ácido heptanóicoX X X X
  178. 178. DQOI - UFC Prof. Nunes Os ésteres são nomeados como alcanoatos de alquila. O grupogrupo alquilaalquila (R’)(R’) de é citado após a preposição de o nome do grupo acila. A grupo acila é nomeado, eliminando-se a palavra ácido do ácido correspondentes e substituindo-se o sufixo --icoico pela terminação --atato. Ésteres - NomenclaturaÉsteres - Nomenclatura 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
  179. 179. DQOI - UFC Prof. Nunes Os nomes das amidas primárias do tipo são derivados dos nomes de ácidos carboxílicos: - eliminando-se a palavra ácido, e - substitui-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
  180. 180. 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 acetamida benzamida N-metilacetamida N,N-dietilbenzamida N-isopropil-N-metilbutanamida
  181. 181. DQOI - UFC Prof. Nunes Nomes substitutivos IUPAC para nitrilas são formador adicionando sufixo nitrila ao nome da cadeia de hidrocarbonetos que inclui carbono que carrega o grupo ciano. Nitrilas também pode ser nomeadas, retirando a palavra ácido e substituindo o sufixo –ico ou -óico (do correspondente ácido carboxílico) Nitrilas - NomenclaturaNitrilas - Nomenclatura 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 isopropila
  182. 182. 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)
  183. 183. 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)
  184. 184. DQOI - UFC Prof. Nunes  Compostos contendo nitrogênio 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; arilaminas têm nitrogênio ligado a um carbono hibridizado sp2 do benzeno ou um anel como o benzeno. AminasAminas ou um anel como o benzeno.  Aminas, como a amônia, são bases fracas. Eles são, no entanto, o mais forte sem carga bases encontradas em quantidades significativas em condições fisiológicas. As aminas são sually as bases biológicas envolvidas em reações ácido-base, que são frequentemente os nucleófilos biológicos em substituição nucleofílica. alquilamina arilamina
  185. 185. DQOI - UFC Prof. Nunes  Aminas, como a amônia, são bases fracas.  Elas são, no entanto, a mais fortes bases sem carga encontradas em quantidades significativas em condições fisiológicas. AminasAminas  As aminas são usualmente as bases biológicas envolvidas em reações ácido-base, que são frequentemente os nucleófilos biológicos em substituição nucleofílica.
  186. 186. DQOI - UFC Prof. Nunes  A palavra "vitamina" foi cunhada em 1912, na crença de que eram as substâncias presentes na dieta, que impediram o escorbuto, o raquitismo e outras doenças.   Essa crença foi confirmada; certas vitaminas fez revelar-se aminas. Em muitos outros casos, no entanto, as vitaminas não eram aminas. AminasAminas  No entanto, a vitamina nome entrou na nossa língua e se destaca como um lembrete de que os químicos cedo reconheceram o lugar fundamental ocupado por aminas em processos biológicos.
  187. 187. 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.  O comprimento da ligação de C-N de 147 pm situa-se entre os 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).
  188. 188. 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 s.  O par de elétrons não compartilhados sobre o nitrogênio ocupam um orbital sp3. Este par de elétrons está envolvido nas reações em que as aminas agem como bases ou nucleófilos.
  189. 189. DQOI - UFC Prof. Nunes  Arilaminas: A anilina, 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 bissetriz do ângulo H-N-H. Arilaminas - EstruturaArilaminas - Estrutura
  190. 190. 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
  191. 191. 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,  Aminas são classificadas de acordo com seu grau de substituição no nitrogênio.  Uma amina com um carbono ligado ao nitrogênio é uma amina primária, amina com dois é uma amina secundária, e com três é uma amina Aminas - NomenclaturaAminas - Nomenclatura amina com dois é uma amina secundária, e com três é uma amina terciária.  Os grupos ligados ao nitrogênio, pode ser qualquer combinação de grupos alquila ou arila. amina 1a amina 2a amina 3a
  192. 192. DQOI - UFC Prof. Nunes  As aminas são nomeados em duas formas principais, no sistema IUPAC:  como alcanaminas  como alquilaminas  Quando aminas primárias são nomeadas como alquilaminas, a terminação -amina é adicionado ao nome do grupo alquila que tem o nitrogênio.  Quando nomeado como alcanaminas, o grupo alquila é apontado como Aminas - NomenclaturaAminas - Nomenclatura  Quando nomeado como alcanaminas, o grupo alquila é apontado como um alcano e a terminação –o susbtituída pela terminação -amina. etilamina etanamina cicloexilamina cicloexanamina 1-metilbutilamina 2-pentanamina
  193. 193. 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
  194. 194. DQOI - UFC Prof. Nunes  Anilina é o nome IUPAC base para os derivados amino-substituídos do benzeno.  Derivados substituídos de anilina são numerados começando no carbono que leva o grupo amino.  Substituintes são listados em ordem alfabética, e a direção da numeração Aminas - NomenclaturaAminas - Nomenclatura  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
  195. 195. DQOI - UFC Prof. Nunes  Compostos com dois grupos amino são nomeados pela adição do sufixo -diamina ao nome do alcano correspondente ou areno.  A terminação –o do alcano da cadeia principal é mantida. Aminas - NomenclaturaAminas - Nomenclatura 1,2-propanodiamina 1,6-hexanodiamina 1,4-benzenodiamina
  196. 196. DQOI - UFC Prof. Nunes  Grupo hidroxila e grupos 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 2-aminoetanol p-aminobenzaldeído
  197. 197. DQOI - UFC Prof. Nunes  Aminas secundárias e terciárias são nomeadas como derivados N-substituídos de aminas primárias. A amina primária base é aquela com a maior cadeia de carbono.  O prefixo N-é adicionado como um locant identificar substituintes no nitrogênio amino, conforme necessário. Aminas - NomenclaturaAminas - Nomenclatura N-metiletilamina 4-cloro-N-etil-3-nitroanilina N,N-dimetilcicloeptilamina
  198. 198. DQOI - UFC Prof. Nunes  Um nitrogênio que carrega quatro substituintes é positivamente carregado.  O ânion associado com ele é também identificado no nome.  Sais de amônio têm quatro grupos alquila ligados ao nitrogênio, e são chamados de sais quaternários de amônio. Sais de Amônio - NomenclaturaSais de Amônio - Nomenclatura cloreto de metilamônio trifluoracetato de N-ethil-N-metilciclopentila iodeto de benziltrimetilamônio
  199. 199. DQOI - UFC Prof. Nunes Dê o nome alcanamina das seguintes aminas: a) N-metiletilamina b) N,N-dimetlcicloeptilamina Aminas - NomenclaturaAminas - Nomenclatura a) b)
  200. 200. 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

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