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Química Geral e Orgânica 1 Compostos orgânicos. Nomenclatura e considerações gerais. 2021/2022Soraia Falcão Química/ Química Geral e Orgânica 2 Em 1828 Wöhler, acidentalmente, sintetizou a ureia a partir de cianato de prata e cloreto de amónio, reconhecendo que o composto obtido era idêntico ao produzido naturalmente. Desmoronou-se assim a teoria da força vital. No século XVIII, a Química Orgânica foi estabelecida como a ciência, a parte da Química, que estudava os compostos extraídos por organismos vivos. Acreditava-se que os compostos produzidos pelos seres vivos possuíam uma força vital (teoria do Vitalismo). NH4 + + NCO - H2N C NH2 O Calor CianatoAmónio Ureia Química Orgânica Química Inorgânica Compostos produzidos pelos seres vivos Compostos minerais Química/ Química Geral e Orgânica 3 Química Orgânica Química dos compostos de carbono O que possui o carbono de especial ? - Liga-se a qualquer elemento, mais frequentemente (H, O e N); - Liga-se a si próprio de modo quase infinito, formando longas cadeias; - Enorme variedade de estruturas possíveis; - Grande número de reacções. Química/ Química Geral e Orgânica 4 O que faz um químico orgânico - Compreender as estruturas e reações - Correlacionar as propriedades com a estrutura - Sintetizar novos compostos com propriedades específicas e novos métodos de síntese - Extrair novos compostos de produtos naturais e estudar as suas funções e mecanismos, de modo a elucidar os fundamentos químicos da vida. Química/ Química Geral e Orgânica 5 Que aplicação tem a química orgânica? - É a base dos processos biológicos - Rodeia a nossa vida quotidiana - Combustíveis - Medicamentos - Tintas, vernizes, colas - Plásticos borrachas - Corantes - Insecticidas, pesticidas - Cosméticos, perfumes - Têxteis sintéticos (nylon, poliéster...) Química/ Química Geral e Orgânica 6 A Química Orgânica como base das ciências biológicas Os processos biológicos utilizam incontáveis reações orgânicas. Esta multiplicidade de transformações químicas torna a vida possível. Estes processos químicos são estudados pela bioquímica. Estrutura e função dos componentes celulares é central nesta ciência Proteínas Hidratos de carbono Lípidos Ácidos nucleicos Compostos orgânicos essenciais à vida Muitas destas moléculas são estruturas poliméricas, formadas por muitas unidades de dimensões reduzidas Química/ Química Geral e Orgânica 7 Hidrocarbonetos As fórmulas de representação dos compostos de carbono mais utilizadas são: • fórmulas de estrutura: mostram como os átomos se ligam dentro da molécula; • fórmulas racionais: põem em evidência o grupo funcional (conjunto de átomos que, ligados sempre do mesmo modo na cadeia carbonada, permite definir o seu comportamento químico). Química/ Química Geral e Orgânica 8 Química/ Química Geral e Orgânica 9 (ou de cadeia linear) Química/ Química Geral e Orgânica 10 Alifáticos Hidrocarbonetos Aromáticos Saturados Insaturados Cadeia aberta Cadeia fechada Cicloalcenos CicloalcinosAlcenos Alcinos Cadeia aberta Cadeia fechada CicloalcanosAlcanos Química/ Química Geral e Orgânica 11 Nomenclatura 1) Nomenclatura trivial Na designação dos compostos orgânicos recorreu-se, durante muito tempo, a nomes que de alguma forma traduziam a origem ou quaisquer outras características do composto… Por exemplo: ácido fórmico : do latim formicae (formiga) ácido acético : do latim acetum (vinagre) Trata-se de um sistema complexo, sem qualquer estruturação lógica e que recorre sobretudo à memorização. Designa-se por sistema trivial. Química/ Química Geral e Orgânica 12 2) Sistema IUPAC Como alternativa ao sistema trivial surge um outro modelo, que tenta ser mais lógico, onde os nomes são construídos segundo certas regras que, uma vez estabelecidas, se aplicam a quaisquer compostos existentes ou que venham a existir. Designamo-lo por sistema IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). Nomenclatura Química/ Química Geral e Orgânica 13 Alcanos e cicloalcanos Os alcanos são hidrocarbonetos em que cada átomo de carbono está ligado a outros quatro átomos. Segue-se o etano, com dois átomos de carbono, de fórmula molecular C2H6, depois o propano, o butano, o pentano, etc. O nome dos alcanos termina em -ano. O mais simples dos alcanos é o metano, com apenas um átomo de carbono, de fórmula molecular CH4. Química/ Química Geral e Orgânica 14 1) Atribuição do nome base Neste sistema o nome de um composto é constituído por dois componentes: um prefixo que indica o número de carbonos um sufixo que indica o tipo de composto ou a família a que pertence. Exemplo: prefixo penta: cinco sufixo ano: alcano C5H12 pentano Nomenclatura sistemática da IUPAC: princípios básicos Química/ Química Geral e Orgânica 15 Química/ Química Geral e Orgânica 16 Química/ Química Geral e Orgânica 17 Química/ Química Geral e Orgânica 18 Alcanos e cicloalcanos A fórmula geral dos alcanos é CnH2n+2, sendo n um número inteiro. Quando o número de átomos de carbono na cadeia carbonada é superior a três, as hipóteses de ligação entre os átomos de carbono aumentam e as suas cadeias carbonadas podem ser ramificadas. Os alcanos de cadeia linear são designados normais, e o seu nome aparece muitas vezes precedido da indicação «n», como por exemplo n-pentano. n-pentano Química/ Química Geral e Orgânica 19 Alcanos e cicloalcanos Para a nomenclatura dos alcanos de cadeia ramificada é necessário especificar os grupos alquilo, que são os grupos de átomos que constituem as ramificações das cadeias carbonadas. Os nomes dos grupos alquilo obtêm-se a partir do nome do alcano respetivo, substituindo a terminação -ano por -ilo: • CH3 é o grupo metilo; • C2H5 é o grupo etilo; • C3H7 é o grupo propilo; • … Química/ Química Geral e Orgânica 20 Química/ Química Geral e Orgânica 21 Química/ Química Geral e Orgânica 22 Alcanos e cicloalcanos A nomenclatura dos alcanos de cadeia ramificada obedece às seguintes regras: 1. O nome corresponde ao do alcano que tem o mesmo número de átomos de carbono que a cadeia mais comprida – cadeia principal – presente no composto. Cadeia principal com 6 átomos de carbono Hexano 2. Cada átomo de carbono da cadeia principal é, em seguida, numerado sequencialmente, começando pela extremidade que originará a menor soma dos números dos átomos de carbono (índices) ligados às ramificações. 6 5 4 3 2 1 Grupo substituinte ou grupo alquilo Química/ Química Geral e Orgânica 23 Alcanos e cicloalcanos 3. Cada família é indicada pelo nome e posição do grupo alquilo na cadeia principal, antes do nome desta. A posição de cada ramificação é separada do nome do respetivo grupo substituinte por um hífen (-). 6 5 4 3 2 1 Ramificação (grupo alquilo)Metil 3-metil-hexano Química/ Química Geral e Orgânica 24 Alcanos e cicloalcanos 4. Se existem dois ou mais grupos alquilo iguais acrescenta-se um dos prefixos multiplicativos – di, tri, tetra, etc…, – ao nome do grupo alquilo. As suas posições devem ser indicadas por ordem crescente, antes do respetivo prefixo e separadas entre si por vírgulas. 4 3 2 1 5 4 3 2 1 2,3-Dimetilbutano 2,2-Dimetilpentano Química/ Química Geral e Orgânica 25 Alcanos e cicloalcanos 5. Os diferentes grupos alquilo ligados à cadeia principal devem ser indicados por ordem alfabética. 8 7 6 5 4 3 2 1 5-Etil-3-metiloctano 6. Caso o grupo alquilo também seja ramificado, o nome desse grupo segue as regras de nomenclatura anteriores, surgindo entre parêntesis. 8 7 6 5 4 3 2 1 5-(metiletil)octano 5-isopropiloctano ouQuímica/ Química Geral e Orgânica 26 Alcanos e cicloalcanos propilo isopropilo butilo sec-butilo t-butilo isobutilo neopentilo C3H7 Grupos propilo C4H9 Grupos butilo C5H11 Grupos pentilo Grupos Alquilo Química/ Química Geral e Orgânica 27 Alcanos e cicloalcanos Exemplo 1 2 3 4 2,2-dimetilbutanobutano 1 2 3 4 2,3-dimetilbutanobutano Os índices numéricos são separados por vírgulas Os índices numéricos separam-se do nome por hífen O nome do grupo substituinte não é separado do nome principal Quando um grupo substituinte se repete, faz-se anteceder pelo prefixo di, tri, tetra, etc.. Quando um grupo substituinte se repete no mesmo carbono deve obrigatoriamente repetir-se o índice numérico que indica a sua posição Química/ Química Geral e Orgânica 28 Química/ Química Geral e Orgânica 29 Grupos alquilo Grupo sec-butilo Porque a ligação à cadeia principal se faz por um carbono secundário. Grupo t-butilo ou terc-butilo Porque a ligação à cadeia principal se faz por um carbono terciário. Química/ Química Geral e Orgânica 30 Grupos alquilo Os prefixos iso e neo prefixo iso é usado exclusivamente na nomenclatura trivial e indica um alcano de cadeia linear com um grupo metilo no segundo carbono. O composto designa-se por isoalcano, sendo o nome do alcano determinado pelo número total de carbonos, incluindo o grupo metilo. Outros exemplos: isopentano (2-metilbutano) isooctano (2-metil-heptano) iso-hexano (2-metilpentano) Química/ Química Geral e Orgânica 31 Alcanos e cicloalcanos Os cicloalcanos têm menos dois átomos de hidrogénio que os alcanos correspondentes de cadeia aberta. A fórmula geral dos cicloalcanos é CnH2n, sendo n um número inteiro maior ou igual a 3. Para os cicloalcanos, hidrocarbonetos de cadeia fechada, as regras de nomenclatura são: 1. O nome do cicloalcano é igual ao do alcano de cadeia aberta com o mesmo número de átomos de carbono, antecedido da palavra «ciclo». Ciclopentanoou Química/ Química Geral e Orgânica 32 Alcanos e cicloalcanos 2. Os átomos de carbono também são numerados sequencialmente. Quando só um átomo de hidrogénio é substituído por um grupo alquilo, não há necessidade de indicar a sua posição e o grupo é designado antes do nome da cadeia principal. Metilciclopentano ou Química/ Química Geral e Orgânica 33 Alcanos e cicloalcanos 3. Quando há mais de um grupo alquilo ligado à cadeia carbonada, a sua posição é indicada pelos números dos átomos de carbono da cadeia cíclica a que se encontram ligados, sendo estes numerados de modo que a soma desses números seja a menor possível. Os nomes dos grupos alquilo são indicados, uma vez mais, por ordem alfabética. Quando duas sequências são possiveis, a ordem alfabética dos substituintes tem prevalência. ou 1-etil-3-metilciclohexano 1 23 Química/ Química Geral e Orgânica 34 Alcanos e cicloalcanos Química/ Química Geral e Orgânica 35 Alcenos e alcinos Os alcenos são hidrocarbonetos insaturados que contêm pelo menos uma ligação dupla C = C. A fórmula geral dos alcenos que só contêm uma ligação dupla por molécula é CnH2n, sendo n um número inteiro maior ou igual a 2. Os alcinos são hidrocarbonetos insaturados que contêm pelo menos uma ligação tripla C ≡ C. A fórmula geral dos alcinos que só contêm uma ligação tripla por molécula é CnH2n−2, sendo n um número inteiro maior ou igual a 2. Química/ Química Geral e Orgânica 36 Alcenos e alcinos As regras de nomenclatura dos alcenos e alcinos são muito parecidas com as dos alcanos, apresentando, no entanto, algumas particularidades. 1. Nos hidrocarbonetos insaturados substitui-se a terminação dos alcanos, -ano, por -eno, se a ligação for dupla, ou por -ino, se a ligação for tripla. Eteno Etino Química/ Química Geral e Orgânica 37 Química/ Química Geral e Orgânica 38 Química/ Química Geral e Orgânica 39 Alcenos e alcinos 2. Os átomos de carbono são numerados sequencialmente, começando essa numeração pela extremidade mais próxima da ligação dupla ou tripla. A posição do primeiro átomo da ligação dupla (ou da tripla) é colocada imediatamente antes da terminação -eno ou -ino e separada do nome respetivo da cadeia principal por um hífen. 4 3 2 1 5 4 3 2 1 But-1-eno Ou 1-Buteno Pent-2-ino Ou 2-Pentino Química/ Química Geral e Orgânica 40 Alcenos e alcinos 3. Se o hidrocarboneto apresentar ramificações, a cadeia principal deverá conter a(s) ligação(ões) múltipla(s). 2-Metilbut-1-eno 3-Etilpent-1-ino 4 3 2 1 3 4 5 1 2 Química/ Química Geral e Orgânica 41 Alcenos e alcinos 4. Se houver mais do que uma ligação múltipla na cadeia carbonada, as suas posições são indicadas pelos números respetivos, separados por vírgulas. O nome do hidrocarboneto deverá indicar se se trata de um dieno (alceno com duas ligações duplas), de um diino (alcino com duas ligações triplas), de um trieno (três ligações duplas) ou de um triino (três ligações triplas). 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 2-Etilbuta-1,3-dieno Hepta-2,4-diino Química/ Química Geral e Orgânica 42 Alcenos e alcinos Nos hidrocarbonetos insaturados em que existam ligações duplas e triplas na mesma cadeia carbonada, a numeração dos átomos de carbono começa pelo átomo que está mais próximo da ligação dupla. 1 2 3 4 5 6 Hex-2-en-5-ino Química/ Química Geral e Orgânica 43 Cicloalcenos e cicloalcinos Química/ Química Geral e Orgânica 44 Cicloalcenos e cicloalcinos Química/ Química Geral e Orgânica 45 Hidrocarbonetos aromáticos Os hidrocarbonetos aromáticos são assim chamados devido ao odor, por vezes agradável, que possuem. Nos compostos aromáticos incluem-se o benzeno e todos os compostos que apresentam na sua estrutura o núcleo benzénico ou outros anéis com idênticas características (ocorrência de deslocalização electrónica) O benzeno, C6H6, é o mais simples dos hidrocarbonetos aromáticos e foi descoberto em 1825 por Michael Faraday. A fórmula simplificada de representação do benzeno é: Benzeno, C6H6 Química/ Química Geral e Orgânica 46 Química/ Química Geral e Orgânica 47 Química/ Química Geral e Orgânica 48 Hidrocarbonetos aromáticos Todos os hidrocarbonetos aromáticos possuem um ou mais anéis benzénicos (ou aromáticos) nas suas cadeias carbonadas. Quando existem grupos alquilo ligados às moléculas do benzeno, obtêm-se os alquilbenzenos. O mais simples dos alquilbenzenos é o metilbenzeno, vulgarmente conhecido por tolueno, que deriva do benzeno pela substituição de um átomo de hidrogénio por um radical metilo. Metilbenzeno (tolueno), C6H5CH3 Química/ Química Geral e Orgânica 49 Hidrocarbonetos aromáticos Existem ainda hidrocarbonetos aromáticos polianelares caracterizados por possuírem dois ou mais anéis benzénicos com dois átomos de carbono comuns. Naftaleno, C10H8 Antraceno, C14H10 Química/ Química Geral e Orgânica 50 Benzeno As informações experimentais relativas à molécula de benzeno, indicam-nos que a forma da molécula é um hexágono regular, o que significa que os lados desse hexágono são todos iguais. Logo, todos os comprimentos da ligação C - C são idênticos. As configurações eletrónicas dos átomos de carbono e hidrogénio são, respetivamente: 6C: 1s 2 2s2 2p2 e 1H: 1s 1. • Nº de eletrões de valência = (6 × 4) + (6 × 1) = 30 • Nº de pares de eletrões de valência = 30 : 2 = 15 As seis ligações C – H usam, em geral, seis pares de eletrões. Restam nove pares de eletrões para as ligações C – C. Química/ Química Geral e Orgânica 51 Benzeno Colocando estes eletrões nestas ligações, e em obediência à regra do octeto, obtêm-se as seguintesfórmulas de ressonância para o benzeno, designadas estruturas de Kekulé: Como há duas fórmulas possíveis que obedecem à regra do octeto, temos um híbrido de ressonância representado por duas fórmulas canónicas conjugadas. Química/ Química Geral e Orgânica 52 Química/ Química Geral e Orgânica 53 Química/ Química Geral e Orgânica 54 Química/ Química Geral e Orgânica 55 Química/ Química Geral e Orgânica 56 Grupos funcionais Função Grupo Funcional Sufixo Exemplo Álcool R-OH …ol CH3CH2OH Etanol Aldeído R-CHO …al CH3CHO Etanal Cetona R-CO-R’ …ona CH3COCH3 Propanona Ácido carboxílico R-COOH Ácido…óico CH3COOH Ácido etanóico Éster R-COÔR’ …ato de…R’ CH3COOCH3 Etanoato de metilo Anidrido R-CO-O-CO-R’ Anidrido …óico CH3COOCOCH2CH3 Anidrido etanóico e propanóico Amida R-CONH2 …amida CH3CH2COONH2 Propanamida Amina R-NH2 …amina CH3NH2 Metilamina Éter R-O-R’ Éter …ílico CH3OCH2CH3 Éter etilmetílico Tiol R-SH …tiol CH3SH Metanotiol Química/ Química Geral e Orgânica 57 Grupos funcionais Existem dois métodos utilizados com mais frequência para a nomenclatura de hidrocarbonetos com grupos funcionais: Nomenclatura substitutiva Nomenclatura de classe funcional CH3-CH2OH Etanol Álcool etílico CH3-O-CH2-CH3 Metoxietano Éter etilmetílico CH3-CO-CH2-CH3 Butanona Etilmetilcetona CH3-COOH Ácido etanóico Ácido metanocarboxílico CH3-CH2NH2 Etanamina Etilamina CH3-NH-CH3 (a) Dimetilamina CH3-CONH2 Etanamida metanocarboxamida Química/ Química Geral e Orgânica 58 Grupos funcionais (a) No caso das aminas di e tri substituídas, só se utiliza a nomenclatura de classe funcional. Na nomenclatura substitutiva (mais utilizada), a cadeia principal é escolhida de modo a conter o maior número de: - grupos principais - ligações múltiplas - átomos de carbono - ligações duplas A numeração da cadeia é efectuada atribuindos números mais baixos para: - grupos principais - ligações múltiplas - ligações duplas - substituintes ( átomos e grupos indicados por prefixos) Química/ Química Geral e Orgânica 59 Outras famílias de compostos orgânicos: Álcoois e éteres Podemos considerar estes dois tipos de substâncias como derivados orgânicos da molécula da água, substituindo um ou os dois átomos de hidrogénio por grupos alquilo. No primeiro caso obtém-se um álcool, cuja fórmula geral podemos representar por R–OH (R é qualquer grupo alquilo); no segundo caso obtém-se um éter, de fórmula geral R–O–R’. Água H – O – H Álcool R – O – H Éter R – O – R’ Função álcool: grupo funcional –OH Função éter: grupo funcional –O– Grupos funcionais Química/ Química Geral e Orgânica 60 A nomenclatura dos álcoois segue as regras já referidas para os hidrocarbonetos. Álcoois e éteres Caso se trate de um álcool só com um grupo hidroxilo na cadeia carbonada, o nome é dado pelo número de átomos de carbono da cadeia principal – a que contenha um maior numero de carbonos e que contenha o grupo hidroxilo – acrescido da terminação -ol, indicando-se o átomo de carbono a que está ligado o grupo funcional. Propan-1-ol Propan-2-ol Química/ Química Geral e Orgânica 61 Álcoois e éteres Caso se trate de um poliálcool, o nome termina em -diol, -triol, etc., consoante o número de grupos hidroxilo ligados à cadeia carbonada. Propano-1,2,3-triol Química/ Química Geral e Orgânica 62 Química/ Química Geral e Orgânica 63 Álcoois CH3 CH2 CHOHCH3 butan-2-ol CH2 CH CHOHCHCl C CH 4-Cloro-hex-1-en-5-in-3-ol HOH2C CH2OH etano-1,2-diol (etilenoglicol) OH CH3 2-metilfenol ou o-metilfenol ciclo-hex-3-enol ciclopent-3-eno-1,2-diol Química/ Química Geral e Orgânica 64 Álcoois Grupo funcional: álcool 2 134 Butan-2-ol Grupo funcional: álcool Grupo substituinte: cloro 2 13 456 2-cloro-hex-1-en-5-in-3-ol Química/ Química Geral e Orgânica 65 Os álcoois classificam-se em primários, secundários e terciários conforme a natureza do átomo de carbono a que se enontra ligado o grupo –OH: Química/ Química Geral e Orgânica 66 Álcoois e éteres Quando o grupo –OH está ligado a um anel aromático obtêm-se compostos denominados, genericamente, por fenóis, que se podem representar por Ar–OH (Ar representa o grupo aromático). Hidroxibenzeno (vulgarmente conhecido como fenol) Química/ Química Geral e Orgânica 67 Álcoois e éteres O nome dos éteres pode ser formado pela palavra éter acompanhada do nome dos dois grupos alquilo ligados ao átomo de oxigénio, por ordem alfabética e com o sufixo -ico. Éter etilmetílico Éter fenilmetílico Química/ Química Geral e Orgânica 68 Química/ Química Geral e Orgânica 69 Química/ Química Geral e Orgânica 70 Éteres CH3 CH2 CH2 O CH3 CH2 CH2 O CH CH O CH3H3C CH2 CH CH2 O CH3Cl NO2 Éter metil propílico 1-metoxipropano 1-metoxi-2-propoxieteno 1-cloro-3-metoxi-2-nitropropano Éter 2-metoxietenilpropílico Éter 3-cloro-2-nitropropilmetílico Química/ Química Geral e Orgânica 71 Compostos com o grupo carbonilo Os compostos que contêm o grupo carbonilo são designados compostos de carbonilo Compostos com grupos funcionais que contêm o grupo carbonilo Química/ Química Geral e Orgânica 72 Compostos com o grupo carbonilo Os compostos que contêm o grupo carbonilo são designados compostos de carbonilo Grupos funcionais derivados de ácidos carboxílicos Química/ Química Geral e Orgânica 73 Aldeídos e cetonas Os aldeídos e as cetonas são compostos caracterizados por possuírem um grupo carbonilo. No caso dos aldeídos, o grupo carbonilo encontra-se na extremidade da cadeia carbonada. Nas cetonas, o grupo carbonilo encontra-se ligado a dois átomos de carbono do interior da cadeia carbonada. Compostos com o grupo carbonilo Química/ Química Geral e Orgânica 74 As regras fundamentais do sistema de nomenclatura da IUPAC para a designação dos aldeídos são as seguintes: 1 – A cadeia principal é a cadeia mais longa que contem o gruo aldeído. 2- Os nomes dos aldeídos derivam do nomes dos hidrocarbonetos com igual numero de carbono, substituindo o “O” final por “-al”. 3 – O átomo de carbono do grupo carbonilo é sempre o número um da cadeia. As posições dos substituintes são indicadas por algarismos colocados antes do nome do aldeído. 4 – Quando existem dois grupos –CHO na cadeia, antepõe-se ao sufixo –al o prefixo di-. Química/ Química Geral e Orgânica 75 Química/ Química Geral e Orgânica 76 Aldeídos CH3 CH2 C HC C CHO CH3 CH CH CH Cl CH2 CHO H O Propanal propinal 3-cloro-hex-4-enal C O H Fenilmetanal ou benzaldeído Química/ Química Geral e Orgânica 77 Aldeídos OU Grupo funcional: aldeído Grupo funcional: aldeído 1 3 24 Grupo substituinte: metilo 3-metilbut-3-enal OU 13 2 Propano-1,3-dial Química/ Química Geral e Orgânica 78 Química/ Química Geral e Orgânica 79 Química/ Química Geral e Orgânica 80 Outras famílias de compostos orgânicos: ácidos carboxílicos e ésteres. Os ácidos carboxílicos, também chamados ácidos orgânicos, caracterizam-se pela presença do grupo carboxilo na estrutura molecular. Os ésteres são compostos derivados dos ácidos carboxílicos, nos quais ocorre a substituição do grupo –OH do ácido por um grupo –OR’, em que R’ representa um grupo alquilo. Química/ Química Geral e Orgânica 81 Cetonas CH3 CH2 C O CH CH2 CH3 CH2 CO CO CH Cl C CH C O penten-3-ona 5-cloro-hept-6-in-3,4-diona difenilcetona (benzofenona) Química/ Química Geral e Orgânica 82 Outras famílias de compostos orgânicos: ácidos carboxílicos e ésteres. Os ácidos carboxílicos, também chamados ácidos orgânicos, caracterizam-se pela presença do grupo carboxilo na estrutura molecular. Química/ Química Geral e Orgânica 83 Outras famílias de compostos orgânicos: ácidos carboxílicos Química/ Química Geral e Orgânica 84 Outras famílias de compostos orgânicos: ácidos carboxílicos Química/ Química Geral e Orgânica 85 H3C C O OH COOHCH CH C C COOH CH3 O CH2 CH2 CH2 COOH C O OH Ácido etanóico (ácidoacético) Ácido hex-2-en-4-inodióico Ácido 4-metoxibutanóico Ácido benzóico CH2 COH CH CH COOH Ácido 4-hidroxi-penta-2,4-dienóico ou Ácido fenilmetanóico Ácidos carboxílicos Química Orgânica – Aula prática 86 Ácidos carboxílicos Ácido metanóico ou ou ou Ácido etanóico Grupo funcional: ác.carboxilico Química Orgânica – Aula prática 87 Ácidos carboxílicos Grupo funcional: ác.carboxilico 12 Ácido 2,4-dimetilpentanóico 5 4 3 125 4 3 Grupo substituinte: metilo Grupo substituinte: metilo Grupo substituinte: etilo Ácido 4-etil-2-metilpentanóico Química Orgânica – Aula prática 88 Ácidos carboxílicos Grupo funcional: ác.carboxilico Ácido 3-metilbut-3-enóico 1 Grupo substituinte: metilo Grupo substituinte: etilo 4 3 2 buteno butenóico 14 3 2 5 pentino pentinóico Ácido 2-etilpent-3-inóico Química Orgânica – Aula prática 89 Ácidos carboxílicos Grupo funcional: ác.carboxilico Ácido propanodióico 3 2 1 321 4 Ácido 1,2,4-butanotricarboxílico Química Orgânica – Aula prática 90 Ácidos carboxílicos Grupo funcional: ác.carboxilico 2 Ácido benzóico Grupo substituinte: metilo 1 Ácido 2-metilbenzóico Química/ Química Geral e Orgânica 91 Outras famílias de compostos orgânicos: ésteres. Química/ Química Geral e Orgânica 92 Outras famílias de compostos orgânicos: ésteres. Química/ Química Geral e Orgânica 93 Outras famílias de compostos orgânicos: ésteres. Composto presente na feromona de alarme das abelhas Química Orgânica – Aula prática 94 Ésteres Etanoato de metilo (Acetato de metilo) Etano Etanoato Grupo substituinte: metilo Química Orgânica – Aula prática 95 Ésteres OU Grupo substituinte: propilo Pentano Pentanoato de propilo Química Orgânica – Aula prática 96 Ésteres Grupo substituinte: metilo Propanodiato de etilo e metilo Grupo substituinte: etilo Grupo substituinte: metilo Butanoato de metilo Química Orgânica – Aula prática 97 Ésteres 12 34 Buteno But-3-enoato de metilo Química/ Química Geral e Orgânica 98 Ésteres CH3 C O O CH2 CH3 C CH CH CH2 C OCH2H3C O O CH3 O C6H5 COOCH3 Etanoato de etilo (acetato de etilo) Pent-2-enodiato de etilo e metilo Fenilmetanoato de metilo ou Benzoato de metilo Química Orgânica – Aula prática 99 Ésteres Benzeno Benzoato metilo Benzoato de metilo OU Química Orgânica – Aula prática 100 Ésteres 1 2 3 Etilo Metilo Grupo funcional: éster 4-metilbenzoato de etilo 4 Química/ Química Geral e Orgânica 101 Outras famílias de compostos orgânicos: aminas e amidas. As aminas são compostos orgânicos nitrogenados que se podem considerar derivados do amoníaco, NH3, no qual um, dois ou três átomos de hidrogénio são substituídos por grupos alquilo. Dependendo do número de átomos de hidrogénio que são substituídos, as aminas denominam-se primárias, secundárias ou terciárias. Amina primária Amina secundária Amina terciária Química/ Química Geral e Orgânica 102 Outras famílias de compostos orgânicos: aminas Química/ Química Geral e Orgânica 103 Outras famílias de compostos orgânicos: aminas Química Orgânica – Aula prática 104 Aminas 1-metil-pentan-1-amina ou 1 3 25 4 1-metilpentilamina Cadeia principal Grupo funcional: amina Grupo substituinte: metilo Química Orgânica – Aula prática 105 Aminas 1 2,3-dimetilbutan-2-amina Ou 1,1-dimetilisobutilamina 4 3 2 Cadeia principal Grupo funcional: amina Grupo substituinte: metilo 1 Grupos substituintes: metilo Grupo substituinte: isobutilo Química Orgânica – Aula prática 106 Aminas 4-cloro-2-metil-hexanamina 4-cloro-2-metil-hexilamina 6 5 4 3 2 1 Grupo funcional: amina Grupo substituinte: metiloGrupo substituinte: cloro ou Química Orgânica – Aula prática 107 Aminas ciclohexanamina Grupo funcional: amina Grupo substituinte: metiloGrupo funcional: amina ci cl o h ex an o 2-metilciclohexanamina Ou 2-metilciclohexilamina 2 1 Química Orgânica – Aula prática 108 Aminas benzenamina Grupo funcional: amina b en ze n o 1 1 2 fenilamina Nome trivial: anilina benzeno Grupo substituinte: fenilo Benzeno-1,2-diamina Química Orgânica – Aula prática 109 Aminas Grupo substituinte: fenilo benzeno Grupo substituinte: fenilo Grupo funcional: amina difenilamina Química Orgânica – Aula prática 110 Aminas N-metilbutilamina Grupo funcional: amina Grupo substituinte: metilo N-metilbutan-1-amina 1 Grupo substituinte: butilo (secundárias) Química Orgânica – Aula prática 111 Aminas N,4-dimetil-hexan-2-amina Grupo funcional: amina Grupo substituinte: metilo (1,3-dimetilpentil)metilamina 6 5 4 3 2 1 Cadeia principal ou (secundárias) Química Orgânica – Aula prática 112 Aminas Grupo funcional: amina Grupo substituinte: metilo (1,3-dimetilpentil)metilamina 5 4 3 2 1 Cadeia principal ou (secundárias) Química Orgânica – Aula prática 113 Aminas trietilamina Grupo funcional: amina Grupo substituinte: etilo (terciárias) Química/ Química Geral e Orgânica 114 Outras famílias de compostos orgânicos: amidas As amidas são compostos nitrogenados derivados de ácidos carboxílicos. Obtêm-se substituindo o grupo –OH do ácido por um grupo –NH2. Amida primária Amida secundária Amida terciária Química/ Química Geral e Orgânica 115 Outras famílias de compostos orgânicos: amidas Química/ Química Geral e Orgânica 116 Outras famílias de compostos orgânicos: amidas Amidas CH3 CH2 CH2 C O NH2 CH2 C Cl CH NO2 CH2 CONH2 butanamida 4-Cloro-3-nitropent-4-enamida C O NH2 Fenilmetanamida ou Benzamida Química/ Química Geral e Orgânica 117 Outras famílias de compostos orgânicos: amidas Química Orgânica – Aula prática 118 Amidas Resultam da substituição do grupo OH por um azoto (de amoníaco, amina primária ou secundária). Designam-se substituindo os sufixos óico ou ico por amida, e o sufixo carboxílico por carboxamida. Etanamida (Acetamida) N-metilpropanamida (N-metilpropionamida) OU Química Orgânica – Aula prática 119 Amidas N,N-dimetilbutanamida (N,N-dimetilbutiramida)OU Química Orgânica – Aula prática 120 Amidas 15 4 3 2 Grupo funcional amida Pentanamida Pent-3-enamida 3 3,3-Dimetilpentanamida Química Orgânica – Aula prática 121 Amidas Butanamida 1 4 3 2 etilo etenilo etinilo 2-etinilbut-3-enamida Química Orgânica – Aula prática 122 Amidas 15 4 3 2 Grupo funcional amida Grupo substituinte: nitroGrupo substituinte: cloro 4-cloro-3-nitropent-4-enamida Química Orgânica – Aula prática 123 Amidas Grupo funcional amida Grupo substituinte: Fenilobenzeno Fenilmetanamida ou benzamida Química/ Química Geral e Orgânica 124 Outras famílias de compostos orgânicos: halogenetos de ácido. Tal como os ésteres e as amidas, os halogenetos de ácido são derivados de ácidos carboxílicos. Estes derivados resultam da substituição do grupo –OH do grupo carboxílico dos ácidos por um halogenio. Cloreto de acilo Química Orgânica 125 Outras famílias de compostos orgânicos: halogenetos de ácido. Química/ Química Geral e Orgânica 126 Outras famílias de compostos orgânicos: halogenetos de ácido. Química Orgânica – Aula prática 127 Anidridos Formalmente podem-se considerar como o resultado da eliminação de uma molécula de água, entre duas moléculas de ácido, embora raramente sejam preparados deste modo. Designam-se como anidridos do respetivo ácido carboxílico. + Anidrido etanóico (anidrido acético) Química Orgânica – Aula prática 128 Anidridos Os anidridos simétricos (derivados de dois ácidos iguais) são os mais importantes, sendo o seu nome formado pela substituição da palavra de “ácido” por “anidrido”. No caso de anidridos assimétricos, referem-se ambos os ácidos , por ordem alfabética. Anidrido propanóico Anidrido acético propiónico (Anidrido etanoico propiónico) Química Orgânica – Aula prática 129 Tióis São compostos organossulfurados que contém um grupo –SH, designado por grupo tiol, ou mercaptano. Devemos numerar apartir do carbono mais próximodo grupo SH. Butanotiol Ou Butano-1-tiol Química Orgânica – Aula prática 130 Tióis 1 3 5 4 6 2 metilo Grupo funcional: tiol 3,4-dimetil-hexano-2-tiol Química Orgânica – Aula prática 131 Tióis 4 3 2 1 But-3-eno-2-tiol Química/ Química Geral e Orgânica 132 Compostos com mais de um grupo funcional Química Orgânica – Aula prática 133 Grupo funcional Nomenclatura como sufixo Nomenclatura como prefixo Ácidos carboxílicos ácido –óico carboxi Anidridos anidrido –oico Ésteres -ato de alquilo -carboxilato alcoxicarbonilo Tioésters -tioato alquil tiocarbonilo Haletos de ácido haleto de –oílo haleto –carbonilo Amidas amida carboxamida Nitrilos nitrilo -carbonitrilo ciano Aldeídos -al carbaldeído oxo formil Cetonas -ona oxo Álcoois -ol hidroxi Fenóis -ol hidroxi Tióis -tiol mercapto Aminas -amina amino Éteres -éter alcoxi Alcenos -eno Alcinos -ino Alcanos -ano O rd em d ecrescen te d e p reced ên cia d o s p rin cip ais gru p o s fu n cio n ais Química/ Química Geral e Orgânica 134 Compostos com mais de um grupo funcional Química/ Química Geral e Orgânica 135 Compostos com mais de um grupo funcional Química Orgânica – Aula prática 136 Compostos com mais de um grupo funcional Amina Bromo 2-bromopropan-1-amina Amina Ácido carboxílico Ácido 2-aminoetanóico Química Orgânica – Aula prática 137 Ácido carboxílico cetona -óico oxo 2-aminobutanal aminaamino Aldeído -al Ácido 3-oxopentanóico 14 3 2 1 5 4 3 2 5-hidroxipentanal álcool hidroxi Química Orgânica – Aula prática 138 1-hidroxi-pentan-2-ona Ác. carboxílico amino bromo hidroxi Ác. 4-amino-3-bromo-2-hidroxipentanóico aldeído amino oxo 4-amino-3-oxo-butanal Química Orgânica – Aula prática 139 Química/ Química Geral e Orgânica 140 • Compostos orgânicos: compostos em cuja composição entra, maioritariamente, carbono e hidrogénio. Também podem conter outros elementos como o oxigénio, o nitrogénio, o enxofre, halogéneos e até o fósforo. A grande diversidade de compostos de carbono leva a agrupá-los em famílias, caracterizadas pelo respetivo grupo funcional. – hidrocarbonetos: compostos binários de carbono e hidrogénio. Podem ser saturados (alcanos) ou insaturados (alcenos ou alcinos). Podem ser de cadeia aberta ou cíclicos. Existem ainda os hidrocarbonetos aromáticos, que contêm um ou mais anéis benzénicos. – álcoois: compostos de carbono oxigenados, de fórmula geral R–OH. Conceitos fundamentais Química/ Química Geral e Orgânica 141 Conceitos fundamentais – cetonas: compostos de carbono caracterizados por possuírem um grupo carbonilo ligado a dois átomos de carbono da cadeia carbonada. – ácidos carboxílicos: também chamados ácidos orgânicos, são compostos caracterizados pela presença do grupo carboxílicolo na estrutura molecular. – ésteres: compostos de carbono derivados dos ácidos carboxílicos por substituição do grupo –OH por um grupo –OR, sendo R um grupo alquilo. – éteres: compostos de carbono oxigenados, de fórmula geral R–O–R’. – aldeídos: compostos de carbono caracterizados por possuírem um grupo carbonilo na extremidade da cadeia carbonada. Química/ Química Geral e Orgânica 142 Conceitos fundamentais – aminas: compostos de carbono nitrogenados, que se podem considerar derivados do amoníaco, NH3. Dependendo do número de átomos de hidrogénio que são substituídos por grupos alquilo, denominam-se primárias, secundárias ou terciárias. – amidas: compostos de carbono nitrogenados, derivados de ácidos carboxílicos por substituição do grupo –OH por um grupo –NH2 (amidas primárias), –NHR (amidas secundárias) ou –NR2 (amidas terciárias). – cloretos de ácido: compostos derivados de ácidos carboxílicos por substituição do grupo –OH por –Cℓ. Química/ Química Geral e Orgânica 143 Bibliografia Campos L. S., Mourato M., Nomenclatura dos Compostos Orgânicos, Escolar Editora, Lisboa, 1999.
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