QUÍMICA ORGÂNICA /2-semestre

Transcrição

1 Instituto Superior Técnico Departamento de Engenharia Química e Biológica Química Orgânica QUÍMICA ORGÂNICA Texto de apoio às aulas teóricas Parte I Mestrado integrado em Engenharia Biomédica Mestrado integrado em Engenharia do Ambiente Licenciatura Bolonha em Engenharia de Materiais Docente responsável: Dulce Elisabete Bornes Teixeira Pereira Simão (dulcesimao@ist.utl.pt) 2º Semestre 2010/2011 1

2 Índice Parte I Nomenclatura e Grupos Funcionais 3 Estrutura Electrónica 17 Estrutura Molecular 22 Estrutura Molecular 34 Reacções Orgânicas 40 Reacções ácido-base 47 Estereoquímica 65 Halogenação de alcanos 94 Substituição nuclófila alifática 96 Eliminação 121 2

3 3

4 4

5 5

6 6

7 7

8 8

9 9

10 10

11 11

12 Nomenclatura de aminas Terminação: -amina NH2 N H N etilamina etilmetilamina Quando NH 2 não é o grupo principal é designado por aminoetilmetilpropilamina Classificação de aminas Nomenclatura de éteres O O O Éter dimetílico Éter di-isopropílico Éter fenil metílico Metoxibenzeno Anisole O O Éter metil etílico Éter metil neopentílico 1-metoxi-2,2-dimetilpropano Considerar a cadeia de carbono mais comprida Indicar a posição do substituinte -OR (alcoxi) 12

13 Nomenclatura de aldeídos e cetonas Terminação: -al (aldeídos) -ona (cetonas) O O O O H H H 3 C H metanal etanal etilmetilcetona acetofenona Nos aldeídos mais complicados pode dar-se o sufixo carbaldeído Quando há outra função prioritária o grupo aldeído aparece com o prefixo -formil CH 3-formil-ciclo-hexanona Quando há outra função prioritária o grupo aldeído aparece com o prefixo -formil O O H 13

14 Nomenclatura de ácidos carboxílicos Terminação: ácido -óico O O O H OH H 3 C OH OH Ácido fórmico Ácido acético Ácido heptanóico O OH OH Ácido 2-hidroxi-4-metilpentanóico Nomenclatura de anidridos Terminação: anidrido -óico O O O O O Anidrido acético O Anidrido acético e propiónico O O O Anidrido hexanóico 14

15 Nomenclatura de ésteres Terminação: ato -ilo O O O O Acetato de etilo Butanoato de metilo Nomenclatura de halogenetos de acilo Terminação: eto -ilo O O Cl Br Cloreto de acetilo Brometo de hexanoílo O Cl Cloreto de 4-metil pentanoílo 15

16 Nomenclatura de amidas Terminação: -amida O O O NH 2 NH 2 acetamida hexanamida NH 2 benzamida O O NH CH 3 N CH 3 CH 3 N-metilbenzamida 3-N,N-trimetilbutanamida 16

17 17

18 18

19 19

20 20

21 21

22 22

23 23

24 24

25 25

26 26

27 27

28 28

29 29

30 30

31 31

32 32

33 33

34 34

35 35

36 36

37 37

38 38

39 39

40 40

41 41

42 42

43 43

44 44

45 45

46 46

47 47

48 48

49 49

50 50

51 51

52 52

53 53

54 54

55 55

56 56

57 57

58 58

59 59

60 60

61 61

62 62

63 63

64 64

65 65

66 66

67 67

68 68

69 69

70 70

71 71

72 72

73 73

74 74

75 75

76 76

77 77

78 78

79 79

80 80

81 81

82 82

83 83

84 Estereoquímica de polímeros Os principais polímeros vinílicos são monosubstituidos, do tipo: * CH 2 CH * n X Nestas polimerizações há formação de carbonos quirais ( ) H 2 C CH H 2 C H C H 2 C H C H 2 C H C H 2 C H C X X X X X Cada átomo está ligado a 4 substituintes diferentes (se n m) * H C X H 2 C n H C X H 2 C H C * O átomo de carbono é quiral (se n m) X m Há várias hipóteses de orientações relativas para os vários carbonos quirais: H X H X H X H X H X X H H X X H H X H X H X X H X H X H X H X H H X X H X H X H X H X H H X H X Isotactico Sindiotactico Atactico 84

85 85

86 86

87 87

88 88

89 89

90 90

91 91

92 Mono e polissacáridos Hidratos de carbono são aldeídos ou cetonas poli-hidroxílicas ou substâncias que por hidrólise dão aldeídos ou cetonas poli-hidroxílicas. Monossacárido é o hidrato de carbono mais simples e é classificado consoante o número de átomos de carbono e se contém o grupo aldeído ou cetona Classificação de monossacáridos Triose 3 átomos de carbono Tetrose 4 átomos de carbono Pentose 5 átomos de carbono Hexose 6 átomos de carbono Aldose contém grupo aldeído Cetose contém grupo cetona O CH 2 OH O CH 2 OH CH C O CH C O CHOH CHOH (CHOH) (CHOH) CHOH CHOH n n CH 2 OH CH 2 OH CH 2 OH CH 2 OH Aldose Cetose Aldotetrose Cetopentose Monossacáridos mais simples: R O H O H C C H C OH HO C H S O CH CHOH CH 2 OH CH 2 OH C O CH 2 OH CH 2 OH D (+)-Gliceraldeído CH 2 OH L (-)-Gliceraldeído Gliceraldeído (aldotriose) Di-hidroxiacetona (cetotriose) Açucar D: Quando o monossacárido tiver o estereocentro mais alto (penúltimo carbono) com a mesma configuração que o D-(+)-gliceraldeído. Açucar L: Quando o monossacárido tiver o estereocentro mais alto (penúltimo carbono) com a mesma configuração que o L-(+)-gliceraldeído. O CH CHOH CHOH H C OH CH 2 OH D-aldopentose CH 2 OH C O CHOH CHOH HO C H CH 2 OH L-cetohexose As designações D e L (tal como R e S) não estão relacionadas com as rotações específicas dos açucares. Podemos ter açucares D-(+)- ou D-(-)- e L-(+)- e L-(-)-. 92

93 As pentoses e as hexoses existem naturalmente nas formas cíclicas (hemiacetálicas) D-(+)-Glucose: O CH H HO H C C C OH H OH CHOH H C OH HO C H H C OH O H C OH HOH 2 C C H CH 2 OH CH 2 OH H OH D-(+)-Glucose H OH H OH O H H OH HO HO H H O OH H D,α-Glucopiranose H OH H OH CH 2 OH H OH H OH H OH O H OH H HO HO H H O OH OH D,β-Glucopiranose H OH H H Dissacárido Sucrose OH CH 2 OH OH O H O CH 2 OH O OH OH CH 2 OH OH OH De D-glucose De D-frutose Polissacáridos: São polímeros naturais constituídos por um número mais ou menos elevado de unidades de monossacáridos. Os mais importantes na natureza são o amido e a celulose. 93

94 94

95 95

96 96

97 97

98 98

99 99

100 100

101 101

102 102

103 103

104 104

105 105

106 106

107 3. 107

108 108

109 109

110 110

111 111

112 112

113 113

114 114

115 115

116 116

117 117

118 118

119 119

120 Resumo da características de S N 1 e S N 2 Cinética S N 1 Unimolecular (Electrófilo) S N 2 Bimolecular (Electrófilo / Nucleófilo) Processo Por passos Concertado (um só passo) Intermediário SIM, carbocatião NÃO Tipo de nucleófilo Não afecta velocidade Afecta muito a velocidade (afecta k) Efeitos estereoquímicos Pouco influentes Muito influentes Estereoquímica Racemização Inversão 120

121 121

122 122

123 123

124 124

125 125

126 126

127 127

128 128

129 129

130 130

131 131