Química Orgânica. Hidrocarbonetos Alcenos Alcinos Aromáticos. Química Orgânica - Prof. Geraldo Lopes Crossetti

Transcrição

1 Química Orgânica Hidrocarbonetos Alcenos Alcinos Aromáticos 1

2 Alcenos São hidrocarbonetos cujas moléculas possuem uma ligação dupla carbono-carbono; Cadeia insaturada Também conhecidos por olefinas (terminologia antiga); No eteno,todos os átomos estão em um mesmo plano Ligação dupla = 1σ + 1π 2

3 Alcenos Fonte: craqueamento catalítico do petróleo; em vegetais; Intermediários na síntese de produtos químicos. reatividade da ligação dupla. O eteno e o propeno estão entre os principais produtos da indústria química: eteno: matéria-prima para a síntese de muitos compostos industriais. produzido naturalmente por frutos, como o maracujá, o tomate e a banana, e está envolvido no processo dos respectivos amadurecimentos - hormônio vegetal. propeno usado na fabricação do polipropileno, acetona e cumeno. 3

4 Alcenos -Pineno (componente da terebintina) Feromônio de alarme dos afídeos -Caroteno (pigmento laranja precursor da vitamina A) 4

5 Alcenos Relação entre ácidos graxos insaturados e ácidos graxos saturados Animais de sangue frio ou que habitam lugares frios Biodiesel Margarina 5

6 Alcenos A conversão de isômeros de alcenos necessita da quebra de uma ligação p entre os dois carbonos sp 2 6

7 Alcenos Isômeros cis e trans. O isômero cis é menos estável devido à maior tensão, causada pela proximidade dos substituintes. 7

8 Alcenos HEX EN O Etil Prefixo Infixo Sufixo Primeiro-Escolha da Cadeia Principal (a maior com a dupla) Segundo-Numera-se esta cadeia Metil Terceiro-Nomeia-se os radicais Quarto -Monta-se o nome 5- etil-4- metilept-2-eno 8

9 Alcenos Anterior: Atual: CH 2 CHCH 2 CH 3 1-Buteno (não 3-buteno) But-1-eno (não but-3-eno) Anterior: Atual: CH 3 CH CHCH 2 CH 2 CH 3 2-Hexeno (não 4-hexeno) Hex-2-eno (não hex-4-eno) CH 3 CH 3 CH 3 Anterior: Atual: CH 3 C CHCH Metil-2-Buteno (não 3-Metil-2-buteno) 2-Metilbut-2-eno (não 3-Metilbut-2-eno) Anterior: Atual: CH 3 C CHCH 2 CHCH 3 2,5-Dimetil-2-hexeno (não 2,5-dimetil-4-hexeno) 2,5-Dimetilex-2-eno (não 2,5-dimetilex-4-eno) 9

10 Alcenos Quando houver duas ou mais ligações duplas, a cadeia principal é a que contiver o maior número de ligações. A indicação do número de duplas ligações (di, tri, tetra, etc...) deve constar antes do sufixo eno. A numeração da cadeia deve atribuir os menores números às ligações Hexa-1,4-dieno 10

11 Alcenos - Isomeria - cis/trans Diastereoisômeros: átomos ligados na mesma ordem, sendo diferente a orientação espacial. Os termos cis e trans são usados para alcenos dissubstituídos 11

12 Alcenos - Isomeria - Sistema E/Z Prioridade: convenção de Cahn-Ingold-Prelog maior número atômico entre os átomos ligados à ligação dupla, em caso de empate testam-se os próximos átomos, e assim por diante...; no caso de mesmo número atômico, o isótopo de maior número de massa tem maior prioridade. (E) - dois grupos de maior prioridade em lados opostos; (Z) - dois grupos de maior prioridade no mesmo lado. (Z )-2-bromo-1-cloro-1-fluoroeteno 12

13 Sistema E/Z Moléculas cíclicas também apresentam isomeria E/Z 2-metil-ciclobutanol OH H H H H CH 3 OH CH 3 E-2-metil-ciclobutanol Z-2-metil-ciclobutanol. 13

14 Cicloalcenos C n H 2n-2 Nomenclatura: semelhante aos alcenos A cadeia principal é a que contém a ligação dupla carbono-carbono A numeração inicia-se sempre num carbono da dupla. 14

15 Cicloalcenos - nomenclatura Numeram-se os cicloalcenos substituídos de modo que os átomos de carbono da dupla ligação tenham as posições 1 e 2 e os grupos substituintes tenham os números mais baixos no primeiro ponto de diferença. Nos cicloalcenos substituídos não é necessário especificar a posição da dupla ligação, pois ela sempre está entre o C1 e o C CH CH CH 3 1-Metilciclopenteno (não 2-metilciclopenteno) 3,5-Dimetilcicloexeno (não 4,6-dimetilcicloexeno) 15

16 Alcinos (acetilenos) São hidrocarbonetos que possuem uma ligação tripla carbono-carbono, hibridização sp. C n H 2n-2 Mais lineares que os alcenos (hibridização sp). Uma ligação tripla = 1σ + 2 π 16

17 Alcinos Reagem com liberação de grande energia concentração de 4 elétrons π em um volume relativamente pequeno repulsão entre os elétrons contribui para o enfraquecimento da ligação e para o alto conteúdo de energia da molécula. Etino: mais simples dos alcinos - era muito empregado na indústria como matéria-prima na preparação de acetaldeído, ácido acético, cloreto de vinila e outros produtos químicos. Ocorrência natural em plantas e animais (proteção) O C C C C C CH 3 Capilina crisântemo - atividade fungicida H 3 C H C C C C C C C C C H Um triino da açafroa H C C H H C H H 17

18 Alcinos Nomenclatura: similar aos alcenos, apenas substituindo o infixo "en" por "in". H C C H CH 3 CH 2 C CCH 3 H C CCH 2 CH CH 2 Etino ou acetileno Pent-2-ino Pent-1-en-4-ino Quando houver duas ou mais ligações triplas, a cadeia principal é a que contiver o maior número de ligações. A indicação do número de triplas ligações (di, tri, tetra, etc...) deve constar antes do sufixo ino. A numeração da cadeia deve atribuir os menores números às ligações. 18

19 Múltiplas ligações Quando houverem ligações duplas e triplas na mesma estrutura, deve-se usar o sufixo "enino", incluindo, se necessário, os termos indicativos da quantidade de cada tipo de ligação (dienino; endiino, trientriino...) A numeração da cadeia deve atribuir o menor número possível às ligações múltiplas, seja dupla ou tripla. No caso de haver escolha, o menor número deve ser atribuído à ligação dupla. Pent-1-en-4-ino Hexa-1,3-dien-5-ino 19

20 Alcanos bicíclicos Anéis fundidos ou com pontes Nome principal: o nome do alcano correspondente ao número total dos átomos de carbono nos anéis; Os átomos comuns a dois anéis são chamados de cabeça de ponte; Cada ligação química, ou cadeia de átomos, ligando os átomos de cabeça de ponte, é chamada de ponte. Bicicloheptano 20

21 Alcanos bicíclicos Os números entre colchetes indicam o número de átomos de carbono em cada ponte, e são apresentados em ordem decrescente de comprimento; O número de ciclos (N) é obtido pela expressão: N=S-A+1 S= número de ligações simples no sistema de anéis; A= número de átomos no sistema de anéis. 21

22 Alcanos bicíclicos A numeração da cadeia começa em uma cabeça de ponte da maior ponte do sistema, indo até a outra cabeça de ponte, a seguir prossegue pela maior ponte seguinte, a menor ponte será numerada por último. 8-Metilbiciclo [3.2.1] octano 8-Metilbiciclo [4.3.0] nonano 22

23 Grau de insaturação 23

24 Grau de insaturação 24

25 Grau de insaturação 25

26 Grau de insaturação 26

27 Hidrocarbonetos aromáticos Inicialmente, a palavra aromático foi utilizada para designar algumas substâncias que possuíam fragrâncias: benzaldeído - aroma das cerejas, pêssegos e amêndoas; tolueno - bálsamo de Tolu; benzeno - carvão destilado. Hoje em dia refere-se ao benzeno e derivados estruturais. Os compostos aromáticos exibem um comportamento químico um pouco diferente dos compostos alifáticos 27

28 Hidrocarbonetos aromáticos Histórico Michael Faraday isolou, do óleo de baleia (?) utilizado em iluminação: um líquido incolor de fórmula empírica CH; ponto de ebulição = 80,1ºC; e muito estável. Benzeno 28

29 Hidrocarbonetos aromáticos Estabilidade e inércia química 29

30 Hidrocarbonetos aromáticos Hidrogenação: reação exotérmica 30

31 Hidrocarbonetos aromáticos Aromaticidade Energia de estabilização de estruturas que apresentam um sistema π cíclico - deslocalização dos orbitais π. 31

32 Critérios para a aromaticidade Uma substância deve ter uma nuvem cíclica e ininterrupta de elétrons π acima e abaixo do plano da molécula. 32

33 Critérios para a aromaticidade A nuvem π deve conter um número ímpar de pares de elétrons π. Regra de Hückel Para uma substância cíclica planar ser aromática, sua nuvem π ininterrupta deve conter (4n+2) elétrons π, onde n é um número inteiro qualquer. 33

34 Critérios para a aromaticidade Hidrocarbonetos monocíclicos com ligações simples e duplas alternadas são chamados de anulenos. Ciclobutadieno não é aromático pois tem um número par de pares de elétrons π - antiaromático. Ciclooctatetraeno não é aromático pois não é planar. 34

35 Hidrocarbonetos aromáticos 35

36 Hidrocarbonetos aromáticos Fontes: Carvão mineral (hulha); petróleo Representação esquemática de uma porção da estrutura do carvão mineral (hulha) 36

37 Hidrocarbonetos aromáticos PETRÓLEO Benzeno Tolueno Eteno Xilenos Propeno Butadieno Copinhos descartáveis Plásticos para Eletrodomésticos Defensivos agrícolas Espumas Fibras têxteis sintéticas Filtros para cigarro Vernizes Adesivos Detergentes Pára-choques Borracha para pneus Gomas de mascar 37

38 Hidrocarbonetos aromáticos Toxidez substâncias cancerígenas 38

39 Hidrocarbonetos aromáticos 39

40 Hidrocarbonetos aromáticos Nomenclatura usual 40

41 Hidrocarbonetos aromáticos Benzeno Etil Benzeno Metil Benzeno (Tolueno) (toluol) CH 3 Vinil-benzeno = 41

42 Hidrocarbonetos aromáticos 1,2 -dimetil benzeno o-dimetil benzeno o-xileno 6 5 CH CH 3 1,3 -dimetil benzeno m-dimetil benzeno m-xileno ,4-dimetil benzeno p-dimetil benzeno p-xileno

43 Hidrocarbonetos aromáticos 43

44 Hidrocarbonetos aromáticos Quando a parte acíclica possui mais carbonos que a parte aromática, a cadeia principal é a do hidrocarboneto de cadeia aberta. 1CH 3 CHCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH CH 2 Um grupo fenila 2-Fenil-heptano Um grupo benzila 44

45 Hidrocarbonetos aromáticos 45

46 Nucleófilos e Eletrófilos 46

47 Adição eletrofílica 47

48 Adição eletrofílica 48

49 Alcinos 49

50 Substituição eletrofílica aromática As reações mais características dos arenos benzenóides são as reações de substituição que ocorrem quando reagem com reagentes eletrofílicos. Eletrófilos: são ou um íon positivo (E + ) ou uma espécie deficiente de elétrons, com grande carga positiva parcial. As substituições eletrofílicas aromáticas, permitem a introdução direta de grande variedade de grupos no anel aromático. O benzeno é susceptível ao ataque eletrofílico principalmente pela presença de elétrons expostos 50

51 Substituição eletrofílica aromática O benzeno é um nucleófilo que reage com um eletrófilo 51

52 Substituição eletrofílica aromática 52

53 Substituição Nucleofílica Aromática 53

54 Substituição Nucleofílica Aromática 54

55 Substituição Nucleofílica Aromática Os grupos retiradores de elétrons devem estar em orto ou para em relação ao sítio de ataque nucleofílico. Os elétrons do nucleófilo atacante podem estar deslocalizados. 55