1. idrocarbonetos idrocarbonetos como o próprio nome sugere, são compostos cujas moléculas contêm apenas átomos de carbono e hidrogênio. Dentro da família dos hidrocarbonetos existem várias subfamílias, como veremos a seguir: a) Alcanos; b) Cicloalcanos ou Ciclanos; c) Alcenos; d) Alcadienos e Alcatrienos; e) Cicloalcenos ou Ciclenos; f) Alcinos; g) Aromáticos. 1.1 Nomenclatura dos Compostos Orgânicos De modo geral, a nomenclatura dos compostos orgânicos é feita utilizando um prefixo, infixo e um sufixo, a saber. a) Prefixo: indica o número de átomos de carbonos presentes na molécula Tabela 1: Prefixos correspondentes aos números de carbonos presentes na molécula. Número de Prefixo Estrutura Número de Prefixo Estrutura Carbonos Carbonos 1 Met C 4 6 ex (C 2 ) 4 2 Et 7 ept (C 2 ) 5 3 Prop C 2 8 Oct (C 2 ) 6 4 But (C 2 ) 2 9 Non (C 2 ) 7 5 Pent (C 2 ) 3 10 Dec (C 2 ) 8
b) Infixo: indica o tipo de ligação (simples, dupla ou tripla); Tabela 2: Infixos correspondentes aos números de carbonos presentes na molécula. Tipo de ligação Entre os carbonos Exemplo Infixo Ligações simples (σ) an Uma ligação dupla (π) en Duas ligações duplas (π) dien Três ligações duplas (π) trien Uma ligação tripla (π) in Duas ligações triplas (π) diin Três ligações triplas (π) triin Uma ligação dupla e uma tripla (π) enin
c) O sufixo indica o grupo funcional (que designa a função orgânica) que a molécula apresenta. Cada grupo funcional é nomeado por seu respectivo sufixo. Grupo funcional: é um grupo de átomos, ligados de tal forma que confere propriedades químicas características às moléculas que os comportam. 1.2 Alcanos Alcanos são hidrocarbonetos que apresentam apenas ligações sigma carbonocarbono. Alcanos em que o carbono forma uma cadeia sem ramificação são chamados alcanos de cadeia linear. A família dos alcanos mostrada na Tabela 1 é um exemplo de série homóloga. Uma série homóloga (do grego homos, mesmo que ) é uma família de substâncias em que cada membro difere do seguinte por um grupo metileno (C 2 ). Os membros de uma série homóloga são chamados de homólogos. Propano ( C 2 ) e butano ( C 2 C 2 ). Se olharmos o número relativo de átomos de carbono e de hidrogênios nos alcanos listados na Tabela 1, veremos que a fórmula molecular geral para um alcano é: Onde n é qualquer número inteiro. Assim, se um alcano tem um átomo de carbono, ele terá quatro átomos de hidrogênio; tendo dois átomos de carbono, ele possuirá seis átomos de hidrogênio. Exemplo: Quando a molécula tiver 3 átomos de carbono (n=3). Ela terá 8 átomos de hidrogênio, pois = 2n+2 = 8. C 2.
1.2.1 Fontes de Obtenção de Alcanos A principal fonte de obtenção dos alcanos é o petróleo. O petróleo (do grego óleo de pedra) é uma mistura complexa de compostos orgânicos, a maioria dos quais é de alcanos e hidrocarbonetos aromáticos e é originado da decomposição de matéria orgânica (restos de animais e vegetais) que, por milhares de anos, foram submetidos a altas temperaturas e pressões. O petróleo também contém pequenas quantidades de compostos que contêm oxigênio, nitrogênio e enxofre. 1.2.2 O Refino do Petróleo O primeiro passo para refinar o petróleo é a destilação; o objetivo é separar o petróleo em frações, baseado na volatilidade de seus componentes. Uma separação completa em frações contendo compostos individuais é economicamente impraticável e virtualmente impossível do ponto de vista técnico. Mais de 500 compostos diferentes estão contidos nos destilados do petróleo, com ponto de ebulição abaixo de 200 o C, e muitos têm praticamente o mesmo ponto de ebulição. Assim, as frações consideradas contêm misturas de alcanos de pontos de ebulição semelhantes. As misturas de alcanos, felizmente, são perfeitamente adequadas para serem usadas como combustíveis, solventes, lubrificantes e matéria prima para uma infinidade de outros compostos.
Tabela 3: Frações de compostos obtidas pela destilação do petróleo. Intervalo de Ebulição da Fração ( o C) Número de Átomos de Carbono por Molécula Utilização Gás natural, gás engarrafado, indústria Abaixo de 20 C 1 C 4 petroquímica 20 60 C 5 C 6 Éter de petróleo, solventes 60 100 C 6 C 7 Ligroína solventes 40 200 C 5 C 10 Gasolina 175 325 C 12 C 18 Querosene e combustível de motor a jato 250 400 C 12 e mais Gasóleo, óleo combustível e óleo diesel Líquidos não voláteis C 20 e mais Óleo mineral refinado, óleo lubrificante, graxa Sólidos não voláteis C 20 e mais Cera de parafina, asfalto, alcatrão 1.2.3 Nomenclatura dos Alcanos de Cadeia Linear (não Ramificada) O sufixo que caracteriza um hidrocarboneto é O. Portanto, para um alcano, a terminação ano é devido a união do infixo (an) + sufixo (o). Exemplo 1: C 4 Prefixo + infixo + sufixo Met + an + o Metano Exemplo 2: C 2 Prefixo + infixo + sufixo Prop + an + o Propano Exemplo 2: Prefixo + infixo + sufixo ex + an + o exano
Nome Estrutura de Traço Estrutura condensada Estruturas de bolas e vareta metano C C 4 etano C C propano C C C C 2 butano C C C C C 2 C 2 A Tabela 4 mostra vários alcanos de cadeias lineares e como suas propriedades físicas variam de acordo alcano correspondente. A explicação para este comportamento está nas interações intermoleculares, ou seja, à medida que o tamanho (massa molecular) do alcano aumenta as interações entre as moléculas se tornam mais fortes, resultando em grandes mudanças em suas propriedades físicas.
Tabela 4: Nomenclatura e propriedades físicas de alcanos lineares. Número de carbonos Fórmula Molecular Nome Estrutura Condensada Ponto de Ebulição ( o C) Ponto de Fusão ( o C) Densidade (g/ml) a 20 o C 1 C 4 Metano C 4 167,7 182,5 2 C 2 6 Etano 88,6 183,3 3 C 3 8 Propano C 2 42,1 187,7 4 C 4 10 Butano C 2 C 2 0,5 138,3 5 C 5 12 Pentano (C 2 ) 3 36,1 129,8 0,5572 6 C 6 14 exano (C 2 ) 4 68,7 95,3 0,6603 7 C 7 16 eptano (C 2 ) 5 98,4 90,6 0,6837 8 C 8 18 Octano (C 2 ) 6 127,7 56,8 0,7026 9 C 9 20 Nonano (C 2 ) 7 150,8 53,5 0,7177 10 C 10 22 Decano (C 2 ) 8 174,0 29,7 0,7299 11 C 11 24 Undecano (C 2 ) 9 195,8 25,6 0,7402 12 C 12 26 Dodecano (C 2 ) 10 216,3 9,6 0,7487 13 C 13 28 Tridecano (C 2 ) 11 235,4 5,5 0,7546 1.2.4 Alcanos de Cadeia Ramificada Quando o número de carbonos ultrapassa três em um alcano, o número de estruturas possíveis aumenta. Existem duas estruturas possíveis para um alcano como fórmula molecular C 4 10. Além do butano (um alcano linear), a um butano ramificado chamado isobutano. Ambas as estruturas preenchem o requisito que o carbono forma quatro ligações e cada hidrogênio forma apenas uma. C 2 C 2 C Butano Isobutano Compostos como butano e isobutano, que têm a mesma fórmula molecular, mas diferem na ordem com que os átomos são conectados, são chamados isômeros constitucionais suas moléculas possuem constituições diferentes.
O número de compostos com mesma fórmula molecular, aumenta rapidamente conforme o número de carbonos aumenta. Por exemplo, existem 75 alcanos com fórmula molecular C 10 22 e 4.347 alcanos com a fórmula molecular C 15 32. Assim, para evitar ter que memorizar os nomes de milhares de unidades estruturais, os químicos elaboraram regras que nomeiam substâncias com base em suas estruturas. Dessa forma, somente as regras têm que ser aprendidas. Como o nome é baseado na estrutura, essas regras tornam possível deduzir a estrutura de uma substância a partir de seu nome. Esse método de nomenclatura é chamado nomenclatura sistemática. É chamado também nomenclatura IUPAC porque foi designado pela comissão da União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry) em uma reunião em Genebra, Suíça em 1892. As regras da IUPAC têm sido continuamente revisadas por essa comissão desde então. Em alguns livros pode se achar descrita também como nomenclatura Oficial. No entanto, este termo já se encontra em desuso. Alguns compostos apresentam nomes que não fazem parte da nomenclatura sistemática, por isso são chamados de chamados de não sistemáticos, nomes comuns, ou ainda, nomes vulgares. No transcorrer da disciplina, sempre que possível, trabalharemos com os dois sistemas de nomenclaturas. Substituinte Alquila Alcanos podem apresentar estruturas mais complexas. Por exemplo, a retirada de um átomo de hidrogênio de um alcano resulta no que é chamado substituinte alquila (ou grupo alquila, ou ainda, grupo substituinte). Substituintes alquila são nomeados pela troca do infixo e sufixo ano do alcano correspondente por ila, no entanto, se for dar um nome a um composto que apresenta um substituinte alquila usase a terminação il, veja na Tabela 5. A letra R pode ser usada para indicar um grupo alquila qualquer. Tabela 5: Grupos alquilas, a partir da remoção de hidrogênios terminais, com suas respectivas abreviaturas. Alcano Grupo Alquila Abreviatura 3 C Me metano metila
C 2 etano C 2 C 2 propano C 2 C 2 C 2 butano C 2 Etila C 2 C 2 propila C 2 C 2 C 2 butila Et Pr Bu 1.2.5 Nomenclatura dos Alcanos de cadeia Ramificada a) Localize a cadeia de carbono contínua mais longa; essa cadeia determina o nome principal do alcano. Tal cadeia é chamada de cadeia principal. C 2 C 2 C 2 C Tome cuidado, pois a cadeia contínua mais longa nem sempre é linear; algumas vezes pode se caminhar em ziguezague para se obter a cadeia contínua mais longa. 8 7 6 5 2 1 C 2 C 2 C 2 CC 2 C 2 4 3 8 7 6 5 C 2 C 2 C 2 CC 2 4 C 2 C 2 3 2 1 Três alcanos diferentes com uma cadeia principal com oito átomos de carbono 4 C 2 C 2 CC 2 C 2 3 2 1 C 2 C 2 C 2 5 6 7 8
b) A numeração da cadeia começa pela extremidade mais próxima do grupo substituinte de forma a dar a este substituinte o menor número possível. 6 5 4 2 1 C 2 C 2 C 2 C 1 2 3 4 5 3 6 Substituinte 6 5 4 2 1 C 2 C 2 C 2 C 3 7 6 5 4 3 C 2 C 2 C 2 C Substituinte C 2 2C 2 1 Neste caso o grupo substituinte é uma metila, pois assim a cadeia principal fica apresentando o maior número de átomos de carbono possível. c) Use os números obtidos pela regra 2, para designar a localização do grupo substituinte. 6 5 4 3 2 1 7 6 5 4 3 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 2 Metil 2 1 3 Metil
Siga a seguinte sequência para dar o nome do composto: O nome principal é colocado em último lugar; O grupo substituinte, precedido pelo número que designa sua localização na cadeia, é colocado em primeiro lugar Os números são separados das palavras por um hífen; 6 5 4 C 2 C 2 C 2 C 2 Metilexano 3 1 2 7 6 5 C 2 C 2 C 2 C 4 C 2 1 C3 3 Metileptano 2 3 d) Se mais de um substituinte estiver ligado à cadeia principal, a cadeia é numerada na direção que resultará no menor número possível no nome da substância. Os grupos substituintes devem ser listados em ordem alfabética e não numérica (Ex. etil antes de metil); No exemplo seguinte, o nome correto (5 etil 3 metiloctano) contém 3 como menor número, enquanto que o nome incorreto (4 etil 6 metiloctano) contém 4 como menor número: C 2 CC 2 CC 2 C 2 C 2 5 Etil 3 metiloctano enão 4 Etil 6 metiloctano porque 3<4
e) Quando dois substituintes estão presentes no mesmo átomo de carbono, use aquele número duas vezes. C 2 CC 2 C 2 C 2 3 Etil 3 Metilexano f) Quando dois ou mais substituintes são idênticos, isso é indicado pelo uso dos prefixos bi, tri, tetra e etc. são utilizados para indicar quantos substituintes idênticos a molécula possui. Deve se assegurar que cada substituinte tenha seu número; Um número deve ser separado de uma palavra por um hífen; Use vírgulas para separar os números entre si. C C 2,3 Dimetilbutano CCC C3 CC 2 C 2,3,4 Trimetilpentano 2,2,4,4 Tetrametilpentano Quando precisar decidir pela ordem alfabética, desconsidere os prefixos de multiplicação, tais como di, tri, tetra, sec e terc. No entanto, os prefixos iso, neo e ciclo devem ser considerados na ordem alfabética.
C 2 C 2 C 2 CC 2 C 2 C C 2 CC 2 C 2 CCC 2 C 2 C 2 C 2 3,3,6-trietil-7-metildecano C 5-isopropil-2-metiloctano g) Quando duas cadeias de mesmo comprimento competem pela seleção da cadeia principal, escolha a que tiver o maior número de substituintes. 7 6 5 4 C 2 CCC 2 C 3 2 1 C 2 C 2 2,2,5 Trimetil 4 propileptano h) Quando a ramificação acontece a uma distância igual ao do final de qualquer dos lados da cadeia mais longa, escolha o nome que dá o menor número, no primeiro ponto de diferença.
6 5 4 C 2 C 2 C 2 C 2,3,5 Trimetilexano (não 2,4,5 Trimetilexano) 3 2 1 i) Nomes como isopropila, sec butila e terc butila são nomes de substituintes aceitáveis no sistema IUPAC de nomenclatura, porém nomes sistemáticos para os substituintes são mais preferíveis. Nomes sistemáticos são obtidos ao se numerar o substituinte alquila que se inicia no carbono que por sua vez está ligado à cadeia principal. Isso significa qie o carbono que está ligado À cadeia principal é sempre o carbono número 1. Veja aseguir os nomes sistemáticos dos grupos alquilas. Nomenclatura dos Grupos Alquila Ramificados Ocorrem pela remoção de um hidrogênio não terminal de uma molécula de no mínimo três átomos de carbono. Grupos de três carbonos: C 2 Propano C 2 C 2 Grupo propila C 2 Grupo 1 metiletila ou isopropila
Grupos com quatro carbonos C 2 C 2 C 2 Grupo butila C 2 C 2 Butano C 2 C Grupo 1 metilpropila ou sec butila CC 2 C Grupo 2 metilpropila ou isobutila C Grupo 1,1 dimetiletila ou terc butila Exemplos: C 2 C 2 CC 2 C 2 C 4 (1 Metiletil)heptano ou 4 isopropileptano C 2 C 2 CC 2 C 2 C 2 C 4 (1,1 Dimetiletil)octano ou 4 terc butiloctano
Grupos com cinco carbonos C C C 2 2,2 Dimetilpropano ou Neopentano Grupo 2,2 Dimetilpropila ou Neopentila 1.3 Cicloalcanos ou Ciclanos Ciclanos são alcanos com seus átomos de carbono arranjados como anel, devido ao fechamento da cadeia pela ligação entre os átomos de carbono terminais. Por cauda do fechamento da cadeia, um cicloalcano apresenta dois hidrogênios a menos que um alcano acíclico com o mesmo número de átomos de carbono. Fórmula: Cn2n Onde: n é o número de átomos de carbono na moléculas e n 3. Exemplo 1: Quando a molécula tiver 5 átomos de carbono (n=5). Ela terá 10 átomos de hidrogênio, pois = 2n = 10. 2 C 2 C C 2 2 C C 2 Exemplo 2: Quando a molécula tiver 6 átomos de carbono (n=6). Ela terá 12 átomos de hidrogênio, pois = 2n = 12. 2 C 2 C 2 C C 2 C 2 C 2
1.3.1 Nomenclatura de Ciclanos As regras para nomenclaturas de cicloalcanos lembram às dos alcanos acíclicos com algumas pequenas diferenças, veja a seguir: 2 C Exemplo 1: 2 C C 2 ou Antes do nome coloca se a palavra ciclo; O restante do nome segue a nomenclatura do alcano correspondente. Ciclo + Prefixo + Infixo + Sufixo Ciclo + Prop + an + o Ciclopropano Exemplo 2: Exemplo 3:
No caso de cicloalcanos apresentar um grupo substituinte ligado, o anel é a cadeia principal. Assim, este grupo substituinte deve aparecer antes do nome do composto. No entanto, se o grupo substituinte tiver mais átomos de carbono do que o anel o substituinte será a cadeia principal, e o anel será nomeado como substituinte. Exemplo 4: C 2 etilcicloexano Exemplo 5: C 2 C 2 C 2 C 2 1-ciclobutilpentano Se o anel tem dois substituintes iguais o número 1 é dado ao substituinte citado Exemplo 6: primeiro. Exemplo 7: 1,2-dimetilciclobutano
Se houver mais que um substituinte diferentes no anel, eles são citados em ordem alfabética. No entanto, o substituinte que é dado à posição número 1 é o segundo substituinte que recebe o menor número possível. 3 C 1 3 2 2 3 1 C 2 3-etil-1-metilcicloexano enão 1-etil-3-metilcicloexano porque 1 < 3 Se dois ou mais substituintes têm o mesmo número menor, o anel é numerado ou no sentido horário ou no anti horário na direção que dê ao terceiro substituinte a menor numeração possível. Por exemplo, o nome correto da substância a seguir é 4 etil 2 metil 1 propilcicloexano e não 1 etil 3 metil 4 propilcicloexano e nem 5 etil 1 metil 2 propilcicloexano. 3 C 1 2 3 3 6 2 4 1 5 C 2 3 C 2 C 2 C 2 4 1 5 6 3 6 4 5 4-etil-2-metil-1-propilcicloexano enão 1-etil-3-metil-4-propilcicloexano porque 2 < 3 enão 5-etil-1-metil-2-propilcicloexano porque 4 < 5
1.3.2 Cálculo do Índice de Deficiência de idrogênio Para um Ciclano (ID) O índice de deficiência de hidrogênio (ID), também chamado de grau de insaturação ou, ainda, de índice de insaturação, é um termo bastante utilizado na Química Orgânica. Serve como parâmetro para saber a quantidade de duplas ou triplas ligações numa molécula de acordo com o déficit de hidrogênio de uma molécula em comparação com o alcano com mesmo número de átomos de carbono. Compostos de cadeia fechada também apresentam um déficit de hidrogênio e este pode de ser calculado através do grau de insaturação. Calcula se a quantidade de hidrogênios que o alcano apresenta; Calcula se a quantidade de hidrogênios que o ciclano (pode ser também um alceno, alcino, um alcadieno, um alcatrieno, um anel, um anel aromático e ect. qualquer composto que tenha ou um anel ou uma insaturação ou ambos) de mesmo número de átomos de carbonos que o alcano correspondente; Subtrai se os hidrogênios obtidos na fórmula do ciclano pelo obtido da fórmula do alcano; Por fim, divide se o por 2. Exemplo: Para uma molécula com 5 carbonos o Grau de Insaturação (GI) será: Alcano Cn2n+2 C512 Cicloalcano Cn2n C510 GI C 5 12 C 5 10 2 2 = 1 1.4 Alcenos ou Alquenos Alcenos são hidrocarbonetos cujas moléculas contêm ligação dupla carbonocarbono. Antigamente eram vulgarmente chamados de olefinas. Eteno (etileno), a
olefina (alceno) mais simples, era chamado de gás oleificante (do latim: oleum, óleo + facere, fazer) porque o eteno (C 2 4 ) reage com cloro para formar C 2 4 Cl 2, um líquido (óleo). Fórmula: Cn2n Onde: n é o número de átomos de carbono na moléculas e n 2. Exemplo: Quando a molécula tiver 2 átomos de carbono (n=2). Ela terá 4 átomos de hidrogênio, pois = 2n = 4. C 2 C 2. 1.4.1 Nomenclatura de Alcenos A nomenclatura dos alcenos segue de forma parecida ao dos alcanos diferindo basicamente no infixo a ser utilizado. Exemplo 1: C 2 =C 2 Prefixo + Infixo + Sufixo Et + en + o Eteno Exemplo 2: C=C 2 Ou C 2 =C Prefixo + Infixo + Sufixo Prop + en + o Propeno Exemplo 3: Primeiro faz a numeração da cadeia principal começando pela extremidade mais próxima da dupla ligação;
Especifica se a numeração do carbono onde está localizada a dupla ligação; Faz a nomenclatura da cadeia principal da mesma forma dos exemplos anteriores: Prefixo + Infixo + Sufixo But + en + o But 1 eno 1 Buteno OBSERVAÇÃO: Segundo a IUPAC a forma correta de fazer este tipo de nomenclatura é colocar a numeração que determina onde está localizado o grupo funcional imediatamente antes do sufixo. Exemplo 4: 2-buteno but-2-eno Exemplo 5: 2-metil-2-buteno 2-metil-but-2-eno 1.4.2 Cálculo do índice de Deficiência de idrogênio Para um Alceno (ID) Idem ao dos cicloalcanos. 1.5 Alcadienos e Alcatrienos Alcadienos são hidrocarbonetos cujas moléculas contêm duas ou mais ligações duplas carbono carbono. Alcatrienos são hidrocarbonetos cujas moléculas contêm três ou mais ligações duplas carbono carbono
Fórmula para alcadieno: Cn2n 2 Onde: n é o número de átomos de carbono na moléculas e n 3. Fórmula para alcatrieno: Cn2n 4 Onde: n é o número de átomos de carbono na moléculas. Exemplo de alcadieno: Quando a molécula tiver 3 átomos de carbono (n=3). Ela terá 4 átomos de hidrogênio, pois = 2n 2 = 4. C 2 =C=C 2. 1.5.1 Nomenclatura de Alcadienos, Alcatrienos A nomenclatura dos alcadienos segue de forma parecida ao dos alcenos diferindo basicamente na utilização do prefixo de multiplicação di ou tri antes do infixo en. Deve se também colocar a letra a antes do infixo. Exemplo 1: C 2 =C=C 2 Prefixo + a + Infixo + Sufixo prop + a + dien + o propadieno Exemplo 2: C=C C=C C=C 2 Prefixo + a + Infixo + Sufixo hept + a + trien + o 1,5 heptadieno hepta 1,5 dieno
Exemplo 3: Exemplo 4: Exemplo 5: Exemplo 5: 3,4-dimetil-1,3,5-heptatrieno 3,4-dimetil-hepta-1,3,5-trieno 1.5.2 Cálculo do Índice de Deficiência de idrogênio Para um Alcadieno (ID) Exemplo: Para uma molécula com 5 carbonos o Grau de Insaturação (GI) será: Alcano Alcadieno C n 2n+2 C n 2n 2
C 5 12 C 5 8 GI C 5 12 C 5 8 4 2 = 2 1.5.3 Cálculo do Índice de Deficiência de idrogênio Para um Alcatrieno (ID) Exemplo: Para uma molécula com 5 carbonos o Grau de Insaturação (GI) será: Alcano Alcatrieno C n 2n+2 C n 2n 2 C 6 14 C 6 8 GI C 6 14 C 6 8 6 2 = 3 1.6 Cicloalcenos ou Ciclenos Ciclenos são hidrocarbonetos cujas moléculas contêm cadeias cíclicas (cadeias fechadas) na qual apresenta uma ou mais insaturação (ligação dupla). Fórmula: Cn2n 2 Onde: n é o número de átomos de carbono na moléculas e n 3.
Exemplo: Quando a molécula tiver 3 átomos de carbono (n=3). Ela terá 4 átomos de hidrogênio, pois = 2n = 4. C 2 C C 1.6.1 Nomenclatura de Ciclenos As regras para nomenclaturas de ciclenos lembram às dos ciclanos acíclicos com a diferença que existe uma ou mais insaturações e estas devem ser consideradas na nomeação do composto, veja a seguir: C Exemplo 1: 2 C C ou Antes do nome coloca se a palavra ciclo; O restante do nome segue a nomenclatura do alcano correspondente. Ciclo + Prefixo + Infixo + Sufixo Ciclo + Prop + en + o Ciclopropeno Exemplo 2:
1.6.2 Cálculo do Índice de Deficiência de idrogênio Para um Cicleno (ID) Idem ao dos alcadienos (se apresentarem apenas uma ligação dupla). 1.7 Alcinos Alcinos são hidrocarbonetos cujas moléculas contêm ligação tripla carbonocarbono. Antigamente eram vulgarmente chamados de acetilenos. Fórmula: Cn2n 2 Onde: n é o número de átomos de carbono na moléculas e n 2. Exemplo: Quando a molécula tiver 2 átomos de carbono (n=2). Ela terá 2 átomos de hidrogênio, pois = 2n 2 = 2. C C 1.7.1 Nomenclatura de Alcinos A nomenclatura dos alcinos segue de forma parecida ao dos alcenos diferindo basicamente no infixo in em vez de en. Exemplo 1: C C Exemplo 2: 3 C C C Prefixo + Infixo + Sufixo Et + in + o Etino (acetileno) Propino
Exemplo 2: 1.7.2 Cálculo do Índice de Deficiência de idrogênio Para um Alcino (ID) Idem ao dos alcadienos (se o alcino apresentar apenas uma tripla ligação). 1.7.3 Propriedades Físicas de Alcenos e Alcinos Os alcenos e alcinos têm propriedades físicas similares aos seus alcanos correspondentes. Alcenos e alcinos contendo até quatro carbonos (exceto 2 butino) são gases à temperatura ambiente. Sendo relativamente apolares, alcenos e alcinos se dissolvem em solventes apolares ou solventes de baixa polaridade. Alcenos e alcinos são muito ligeiramente solúveis em água (com alcinos sendo ligeiramente mais solúveis que alcenos). As densidades de alcenos e alcinos são menores do que a da água. 1.8 idrocarbonetos Aromáticos Um composto orgânico aromático apresenta baixa relação hidrogênio/carbono e odor característico. A maior parte dos primeiros compostos aromáticos foi obtida de bálsamos, resinas ou óleos essenciais. Para o escopo desta disciplina será adotado que os hidrocarbonetos aromáticos são moléculas que apresentam pelo menos um anel benzênico em sua constituição.
Entretanto, num estudo mais aprofundado, você verá que existem outras estruturas que apresentam aromaticidade. Benzeno Fórmula: Cn2n 6 Onde: n é o número de átomos de carbono na moléculas e n 6. Exemplo: Quando a molécula tiver 6 átomos de carbono (n=6). Ela terá 6 átomos de hidrogênio, pois = 2n 6 = 6. Assim a fórmula geral para um benzeno será: C66 1.8.1 Estruturas de ressonância do Benzeno Após diversos experimentos observaram que o benzeno possuía um comportamento atípico ao sofrer reações de substituição, quando, com base na teoria da época, esperaria se que ele sofresse reações de adição. O benzeno também é anormal devido ter uma estabilidade bem maior do que se poderia prever. Ao analisar o benzeno percebeu se que era formado por seis átomos de carbono hidridizados em sp 2. Assim, cada carbono no benzeno apresentam um elétron desemparelhado num orbital p puro. Estes orbitais podem se sobreposição lateralmente com um orbital p puro de um carbono vizinho. Deste modo, ocorre a formação de três ligações múltiplas carbono carbono no benzeno.
No entanto, os orbitais dos carbonos podem se sobrepor lateralmente com outros orbitais vizinhos. Isso gera uma deslocalização das insaturações, seja, ora podem estar em uma determinada orientação, ora podem estar em outra orientação. Como pode se ver na figura abaixo. Este tipo de comportamento é chamado de ressonância e as estruturas química que as representam são chamadas de estruturas de ressonância. Contudo, não se pode ter certeza de qual orientação é a mais correta, mas sim uma estrutura híbrida entre as duas. Assim, é mais coerente representar com um círculo dentro do anel, indicando que as duplas ligações estão em constante movimento. Aprendamos a sonhar, senhores, pois então talvez nos apercebamos Augusto Kekulé, 1865. da verdade."
1.8.2 Cálculo do Índice de Deficiência de idrogênio Para um Aromático (ID) Exemplo: Para o benzeno com 6 carbonos o Grau de Insaturação (GI) será: Alcano Alcino C n 2n+2 C n 2n 6 C 6 14 C 6 6 GI C 6 14 C 6 6 8 2 = 4 1.8.3 idrocarbonetos Aromáticos Benzenóides Policíclicos Todos os compostos Aromáticos Benzenóides são moléculas que possuem dois ou mais anéis de benzeno fundidos. Naf taleno C 10 8 Antraceno C 14 10 Fenantreno C 14 10 Pireno C 16 10 Benzo[a]pireno C 20 12
Tabela 6: Resumo das possibilidades de estruturas com diferentes índices de deficiêncis de hidrogênios (ID). ID = 1 1 dupla ligação ou 1 cadeia fechada. ID = 2 ID = 3 2 duplas ligações ou 1 dupla ligação e cadeia fechada ou 1 tripla ligação. 3 duplas ligações ou 2 duplas ligações e cadeia fechada ou 1 tripla ligação e cadeia fechada ou 1 ligação dupla e uma tripla. ID = 4 Na grande maioria das vezes um benzeno ou areno 1.9 Arenos (AR) São compostos mononucleares que possuem em sua estrutura o anel benzênico e apresentam apenas radicais alifáticos (cadeia aberta). Fórmula: Idem ao do benzeno. Entretanto, um dos hidrogênios é substituído por um grupo substituinte. 1.9.1 Nomenclatura de Arenos a) Compostos Monossubstituídos: Denomina se o grupo substituinte da mesma forma dos ciclanos.
b) Compostos Dissubstituídos: Existe a nomenclatura vulgar e a sugerida pela IUPAC. Nomenclatura Vulgar Quando dois substituintes estão presentes, suas posições relativas são indicadas pelos prefixos orto, meta e para (abreviados por o, m e p ). Assim, temos: R Onde: R é um grupo substituinte; o o o é a posição orto; m é a posição meta; p é a posição para m m p Nomenclatura Sistemática (IUPAC): Denomina se o grupo substituinte da mesma forma dos ciclanos, descrevendo as numerações que indicam as posições de todos os substituintes.
1.9.2 Cálculo do Índice de Deficiência de idrogênio Para um Areno (ID) Idem ao do benzeno. 2. Referências SOLOMONS, T. W.; GRAAM; CRAIG FRYLE. Química Orgânica. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2005. 1 e 2 v. ALLINGER, N. L. Química Orgânica. 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara, 1978. BRUICE, P. Y. Química Orgânica. 4. ed. São Paulo: Pearson, 2006.