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Química Orgânica Funções Nitrogenadas O 8 N 7 2 Funções Nitrogenadas As funções orgânicas nitrogenadas são as que contêm nitrogênio, além do carbono e do hidrogênio. Além desses três elementos, são comuns, também, funções contendo o oxigênio. Afinal, carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio são chamados de elementos organógenos porque são os principais formadores dos compostos orgânicos. As funções nitrogenadas têm grande relevância biológica, pois formam, por exemplo, as proteínas que são componentes essenciais dos seres vivos. As funções orgânicas nitrogenadas mais importantes, e também mais simples, são: ➢Aminas; ➢Amidas; ➢Nitrilas; ➢ Isonitrilas e ➢Nitrocompostos. Prof. Marcelo Vieira Ago/23 F 9 Assista ao vídeo: Funções nitrogenadas - Brasil Escola - https://www.youtube.com/watch?v=08e-2iaYinU https://www.youtube.com/watch?v=08e-2iaYinU 3 inas As aminas são compostos teoricamente derivados da Amônia (NH3), pela substituição de um, dois ou três hidrogênios por grupos alquila ou arila. ➢Alquila = Alcano sem um hidrogênio(radical) ➢Arila = radical orgânico derivado de um anel aromático. As aminas são classificadas quanto: ➢ Ao número de hidrogênios substituídos; ➢ Ao tipo de cadeia que substitui o hidrogênio ➢ A quantidade de grupos amina na molécula Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 Assista ao vídeo: Funções orgânicas: aminas - Brasil Escola - https://www.youtube.com/watch?v=vILOOFNyYQs https://www.youtube.com/watch?v=vILOOFNyYQs 4 inas As aminas são classificadas quanto: ➢ Ao número de hidrogênios substituídos; Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 Amina Primária Amina Secundária Amina Terciária 5 inas As aminas são classificadas quanto: ➢ Ao tipo de cadeia que substitui o hidrogênio ➢ Cadeia alifática (aberta); ➢ Cadeia aromártica (anel aromático) Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 6 inas As aminas são classificadas quanto: ➢ A quantidade de grupos amina na molécula. Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 7 inas Nomenclatura das Aminas: Os nomes das Amidas são formados com a terminação AMINA. Nas aminas aromáticas também se aplica a mesma regra, porém nomes especiais são mais comuns. Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 8 inas Nomenclatura das Aminas: Quando o grupo amina não fizer parte da cadeia principal dese-se consider-lo como uma ramificação. Para expressar essa condição na nomenclatura, deve-se usar o prefixo AMINO, como nos exemplos a seguir: Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 9 inas A presença das amimas em nossas vidas: A função amina está presente nos aminoácidos, que são formadores das proteínas, componentes fundamentais dos seres vivos. Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 10 inas A presença das amimas em nossas vidas: Decorre daí a presensa de aminas na decomposição de animais mortos: A trimetilamina é o principal componente do forte cheiro de peixe podre. A putrescina e a cadaverina se formam na decomposição de cadaveres humanos. Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 11 inas A presença das amimas em nossas vidas: Industrialmente, as aminas são usadas em certos tipos de sabão, na vulvanização da borracha e em inúmeras sínteses orgânicas. Em particular, as aminas aromáticas são importantíssimas na fabricação de corantes. Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 12 inas A presença das amimas em nossas vidas: Muito importantes são também as aminas cíclicas, pois dão origem a um número enorme de compostos heterocíclicos. Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 13 inas A presença das amimas em nossas vidas: Anfetaminas, Drogas que causam efeitos semelhantes à adrenalina; Alcaloides, os quais alguns causam dependência química no nosso organismo: ➢Nicotina, produzida na queima do cigarro; ➢Cafeína, presente no café, no chá preto, em alguns refregerantes e energéticos; ➢Morfina, medicamento utilizado para aliviar dores intensas ou induzir ao sono; ➢Coiina, componente da cicuta, uma planta venenose; ➢Cocaína, extraída da folha da coca. Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 14 inas Exercícios: 1) Qual é a definição da função orgânica amina? 2) Como se classificam as aminas? Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 15 inas Exercícios: 3) Escreva a formula geral para as aminas primárias, secundárias e terciárias. 4) A fenilamina e a dietilamina, mostradas abaixo, são aminas, respectivamente: a) Primária e primária b) Secundária e secundária c) Primária e secundária d) Secundária e primária e) Primária e terciária Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 16 inas Exercícios: 5) Uma das aplicações mais importantes das aminas é na produção de medicamentos. Em remédios que combatem a gripe, por exemplo, dentre outras substâncias, pode-se encontrar a amina abaixo: Trata-se de uma amina primária, secundária ou terciária? Porquê? Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 17 inas Exercícios: 6) Dê um exemplo de uma amina alifática e um exemplo de uma amina aromática. Dê as estruturas moleculares e os respectivos nomes. Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 18 inas Exercícios: 7) Dê um exemplo de monoamina, diamina e triamina. Dê as estruturas moleculares e os respectivos nomes. Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 19 inas Exercícios: 8) O cheiro rançoso de peixe é causado por aminas de baixa massa molar. Uma dessas aminas responsáveis pelo odor desagradável de peixe é a trimetilamina. Escreva a sua fórmula estrutural. Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 20 inas Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 Exercícios: 9) (Mackenzie-SP) A adrenalina tem fórmula estrutural dada abaixo: Neste composto podemos identificar os seguintes grupos funcionais: a) Fenol, álcool, amina b) Álcool, nitrocomposto e aldeído c) Álcool, aldeído e fenol d) Enol, álcool e cetona e) Cetona, álcool e fenol 21 inas Exercícios: Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 10) (Cesesp-PE) Considerando as seguintes aminas: I Metilamina II Dimetilamina III Fenilamina Escolha a alternativa que indica a ordem decrescente de basicidade: a) II > I > III b) III > II > I c) I > II > III d) III > I > II e) II > III > I : 22 inas Exercícios: Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 11) Escreva a nomenclatura oficial dos compostos abaixo; 23 inas Exercícios: Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 12) Dê as formulas estruturais das seguintes aminas: a) pentano-1,2,5-triamina b) 1-etilbutilamina c) ciclopentanamina d) 2-naftilamina e) trietilamina f) anilina g) diisopropilamina h) etilmetilbutilamina i) Metil-isopropilamina: j) 2-metil-pentan-3-amina: 24 inas Exercícios: Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 13) (Unioeste) Recentemente, a ANVISA (Agencia Nacional de Vigilância Sanitária) proibiu a venda de suplementos alimentares que contenham a substância DMAA (dimetilamilamina) por suspeitas desta causar graves danos à saúde. A nomenclatura IUPAC do DMAA é 4-metil-2-hexanamina. Assinale, dentre as alternativas abaixo, aquela que apresenta a estrutura correta desse composto. 25 idas As Amidas são compostos derivados teoricamente do NH3, pela substituição de um hidrogênio por um grupo acila. A formula geral de uma amida é: , onde R pode ser H, alquila (R) ou arila (Ar). O grupo funcional de uma amida primária é ou, abreviadaente, -CONH2. Por exemplo: Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 Assista ao vídeo: Funções orgânicas: amidas - Brasil Escola https://www.youtube.com/watch?v=IxxwdxhVXCQ https://www.youtube.com/watch?v=IxxwdxhVXCQ 26 idas Ao contrário das Aminas, não são comuns amidas com dois ou três radicais acila no mesmo nitrogênio (que seriam, então, amidas secundárias e terciárias). No entanto, são comuns amidas com radical alquila ou arila no nitrogênio: Esses são compostos mistos, em parte amida, em parte amina. A letra N (maiúscula) que aparece no nome indica nitrogênio. Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 27 idas São comuns também amidas secundárias cíclicas, denominadas imidas. Nomenclatura das Amidas: Os nomesdas amidas derivam dos ácidos correspondentes, trocando-se a terminação ÓICO (da nomenclatura oficial dos ácidos carboxilílicos) ou ICO (da nomenclatura usual dos ácidos carboxilícos) por AMIDA. Exemplos: Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 (Mackenzie-SP) A adrenalina tem fórmula estrutural dada abaixo: 28 idas A presença das amidas em nossa vida: A amida mais importante no cotidiano é a uréia, que é uma diamida do ácido carbônico: A uréia é um sólido branco, cristalino, solúvel em água e constitui um dos produtos finais do metabolismo dos animais, sendo eliminada pela urina. Muito importante, a uréia é largamente usada como adubo, na alimentação do gado, como estabilizador de explosivos e na produção de resinas e medicamentos (sedativos, hipnóticos, etc.) Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 (Mackenzie-SP) A adrenalina tem fórmula estrutural dada abaixo: 29 idas Propriedades físicas e químicas das amidas: ➢ As amidas são polares; ➢ Sólidas em temperatura ambiente; ➢ Realizam ligações de hidrogênio; ➢ Possuem pontos de fusão e ebulição elevados; ➢ São mais densas que a água; ➢ São mais solúveis em solventes orgânicos. Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 (Mackenzie-SP) A adrenalina tem fórmula estrutural dada abaixo: 30 idas 1) Qual é a definição da função orgânica amida? 2) Qual é a amida mais importante? Dê seu nome e formula estrutural. 3) Dê um exemplo de amida primária. Nome e estrutura molecular. 4) Dê um exemplo de uma amida dissubstituída. Nome e estrutura molecular. Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 (Mackenzie-SP) A adrenalina tem fórmula estrutural dada abaixo: 31 idas 6) Escreva a fórmula estrutural dos seguintes compostos: a) Butanoamida b) Propenamida c) 2-Metilpropanamida d) Benzamida. Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 (Mackenzie-SP) A adrenalina tem fórmula estrutural dada abaixo: 32 idas 7) Sobre o composto, marque V para verdadeiro e F para falso. ( ) Trata-se de um composto que pertence à função amina. ( ) Sua nomenclatura oficial é metanodiamida. ( ) É utilizado como fertilizante. ( ) Representa a uréia, substância orgânica pertencente à função amida. ( ) Na fórmula representada existe carbono assimétrico. ( ) A cadeia pode ser classificada como uma amida aromática. ( ) O carbono é insaturado. Prof. Marcelo Vieira Ago/23 Am 95 (Mackenzie-SP) A adrenalina tem fórmula estrutural dada abaixo: 33 itrilas Definição: Nitrilas (ou cianetos) são compostos contendo o grupo funcional –CN. O próprio ácido cianídrico (HCN) pode ser considerado como a nitrila mais simples, o que originou o nome cianetos para os demais. As nitrilas alifáticas com até catorze átomos de carbono são líquidas. Elas são tóxicas, mas em menor grau que o HCN. Prof. Marcelo Vieira Ago/23 N 7 (Mackenzie-SP) A adrenalina tem fórmula estrutural dada abaixo: Assista ao vídeo: Função Orgânica - Nitrila ou Cianetos https://www.youtube.com/watch?v=yqDulZDgzT4 https://www.youtube.com/watch?v=yqDulZDgzT4 34 itrilas Nomenclatura: A nomenclatura desses compostos pode se dar de duas formas. Na primeira forma coloca-se no fim do nome a palavra “nitrila”, sendo que o restante da nomenclatura (o prefixo e o infixo) segue as mesmas regras dos outros grupos funcionais orgânicos. Por exemplo: H — C ≡ N: metanonitrila CH3 — C ≡ N: etanonitrila CH2 = CH2 — C ≡ N: propenonitrila CH3 — CH2 — C ≡ N: propanonitrila Prof. Marcelo Vieira Ago/23 N 7 Nome do Hidrocarboneto Correspondente + Nitrila 35 itrilas Nomenclatura: A segunda forma é com o uso da palavra “cianeto”, que corresponde ao grupo funcional. Por exemplo: H — C ≡ N: cianeto de hidrogênio CH3 — C ≡ N: cianeto de metila CH2 = CH2 — C ≡ N: cianeto de vinila Prof. Marcelo Vieira Ago/23 N 7 Cianeto (CN-) Nome do Radica (R-) 36 itrilas Propriedades Físicas e Químicas das Nitrilas: ➢As nitrilas apresentam elevada toxidade; ➢Possuem elevados pontos de fusão e de ebulição quando comparados com outras substâncias orgânicas de massa molar aproximada; ➢São mais densos que a água; ➢São compostos bastante reativos e, por isso, muito utilizados em sínteses orgânicas. Prof. Marcelo Vieira Ago/23 N 7 (Mackenzie-SP) A adrenalina tem fórmula estrutural dada abaixo: 37 itrilas Usos, aplicações e obtenção: As nitrilas aparecem em várias partes da natureza, veja algumas dessas aparições: ➢Extração de pesticidas: a etanonitrila ou acetonitrila (CH3-CN), mais conhecida como acetonitrila, é um solvente muito utilizado em Química Orgânica para extrair pesticidas em amostras de plantas, sementes e derivados de soja. Com isso é possível identificar quais foram os pesticidas utilizados; ➢Sistema de defesa de animais: o polidésmido é um animal decompositor cego, que vive nos restos de vegetais, frutas e carne. Ele se protege produzindo o ácido cianídrico, que afasta seus inimigos. O ácido cianídrico é o gás cianídrico em meio aquoso, liberando os íons H+ e CN-. Esse último íon é extremamente tóxico, podendo matar; Prof. Marcelo Vieira Ago/23 N 7 (Mackenzie-SP) A adrenalina tem fórmula estrutural dada abaixo: 38 itrilas Usos, aplicações e obtenção: ➢Em sementes e vegetais: sementes de frutas como pêssego, uva, cereja e maçã, contêm em pequenas quantidades uma nitrila chamada amigdalina, cuja estrutura é mostrada abaixo. ➢Além disso, esse composto também está presente nas folhas e raízes da mandioca-brava. Por isso, ao alimentar o gado com esse vegetal é necessário picá-lo bem e deixá-lo secando ao sol, para que o HCN evapore. E ao fazer alimentos para o ser humano é necessário cozinhar por bastante tempo. Prof. Marcelo Vieira Ago/23 N 7 (Mackenzie-SP) A adrenalina tem fórmula estrutural dada abaixo: 39 itrilas Usos, aplicações e obtenção: ➢Manufatura de tecidos sintéticos: a acetonitrila ou cianeto de vinila é a nitrila mais usada para esse tipo de produção. Uma nitrila insaturada importante é a acrilonitrila (CH2=CH-CN), muito utilizada na fabricação de polímeros acrílicos, como, por exemplo, as lãs sintéticas denominadas orlon. As lãs sintéticas são apropriadas para confecção de agasalhos e cobertores. Prof. Marcelo Vieira Ago/23 N 7 (Mackenzie-SP) A adrenalina tem fórmula estrutural dada abaixo: 40 itrilas Usos, aplicações e obtenção: ➢Metalurgia e eletrodeposição metálica (galvanoplastia): soluções de cianeto são largamente utilizadas em indústrias para esses fins; ➢Venenos: muitos filmes de espionagem ou policiais mostram que cápsulas contendo cianeto de sódio ou de potássio reagem com o ácido clorídrico do estômago e provocam a morte da pessoa por envenenamento. Um caso real disso foi o do monge russo Rasputin, que, em 1916, sofreu uma tentativa de envenenamento por cianeto que estava misturado em um pudim. Ele não morreu porque a glicose e a sacarose se combinam com o cianeto, gerando cianidrina, que não tem praticamente nenhuma toxidade. Prof. Marcelo Vieira Ago/23 N 7 (Mackenzie-SP) A adrenalina tem fórmula estrutural dada abaixo: 41 itrilas Nomenclatura: 1) Dê o nome para as seguintes nitrilas a) H3C-CN b) CH3-CH2–CN c) H3C-CH2-CH2-CN d) H2C=CH-CN e) H3C-CH2-CH2-CH2-CH2-CN f) H3C-CH-CH3 CN CH3 g) H3C-CH-CH2-CH-CN CH3 Prof. Marcelo Vieira Ago/23 N 7 (Mackenzie-SP) A adrenalina tem fórmula estrutural dada abaixo: 42 itrilas Nomenclatura: 2) Dê as formulas estruturais dos seguintes compostos. a) Cianeto de propila b) 2-etil-4-metil-heptanonitrilo c) 3-isopropil-pent-4-enonitrilo d) decanonitrilo e) benzenonitrilo Prof. Marcelo Vieira Ago/23 N 7 (Mackenzie-SP) A adrenalina tem fórmula estrutural dada abaixo: 43 Isonitrilas Definição: Isonitrilas (ou isocianetos, ou carbilaminas) são compostos contendo o grupo funcional –NC. Elas derivam do ácido isocianídrico (H-NC), vindo daí o nome isocianetos. As isonitrilas são isômeras das nitrilas, porém menos estáveis que estas: Prof. Marcelo Vieira Ago/23 I 53 Assista ao vídeo: Nomenclatura de Isonitrilas Nomenclatura de Compostos Orgânicos Vídeo XVIII- https://www.youtube.com/watch?v=hOlLAM7hDco https://www.youtube.com/watch?v=hOlLAM7hDco 44 Isonitrilas Nomenclatura: Os nomes são feitos ou com a terminação carbilamina ou com a palavra isocianeto: Exemplos: CH3 – NC Metilcarbilamina ou Isocianeto de Metila CH3 – CH2 – NC Etilcarbilamina ou Isocianeto de Etila Prof. Marcelo Vieira Ago/23 I 53 45 Isonitrilas Propriedades físicas e químicas das Isonitrilas: ➢ São compostos que apresentam um densidade inferior à densidade da água; ➢ São bastante solúveis em solventes pertencentes às funções orgânicas álcool e éter; ➢ A força intermolecular que prevalece nesses compostos é a dipolo permanente; ➢ Quando comparados a outros compostos orgânicos que apresentam massa molar semelhante, eles apresentam ponto de fusão e de ebulição mais elevados; ➢ Os isonitrilos de cadeias menores são encontrados no estado líquido em temperatura ambiente. Já os de cadeias maiores são sólidos nessa temperatura; ➢ Quando estão no estado líquido, são incolores; ➢ Apresentam um odor muito desagradável; ➢ São compostos químicos mais reativos do que os compostos denominados de nitrilos; ➢ Trata-se de compostos químicos muito utilizados em diversas sínteses orgânicas. Prof. Marcelo Vieira Ago/23 I 53 46 Isonitrilas Nomenclatura: 1) Dê as formulas estruturais dos seguintes compostos. a) Butil-carbilamina b) Isobutil-carbilamina c) Hexil-carbilamina d) Isocianeto de propila e) Vinilcarbilamina f) Isobutilcarbilamina g) Isocianeto de isobutila h) Isocianeto de fenila Prof. Marcelo Vieira Ago/23 I 53 47 Isonitrilas Nomenclatura: 1) Dê os nomes para os seguintes compostos. a) H3C – CH2 –NC b) CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – NC c) CH3 – CH2 – CH – CH2 – CH – CH2 – NC | | CH3 CH3 d) ) Prof. Marcelo Vieira Ago/23 I 53 48 N itrocompostos Definição: Nitrocompostos são substâncias que contém um ou mais grupos –NO2 na molécula. Classificação: Os nitrocompostos são isômeros dos nitritos (R – O – NO). A classificação mais importante é a que os divide em: Alifáticos (R – NO2) e Aromáticos (Ar – NO2), cujas preparações e propriedades são bem diferentes. Prof. Marcelo Vieira Ago/23 N 7 Assista ao vídeo: Funções orgânicas: nitrocomposto - Brasil Escola - https://www.youtube.com/watch?v=yNlRUL6xNNM https://www.youtube.com/watch?v=yNlRUL6xNNM 49 N itrocompostos Propriedades físicas e químicas: Entre as principais propriedades físicas dos nitrocompostos está a questão em que são líquidos viscosos e com um ponto de fusão e ebulição altos. Além disso, são mais densos que a água e insolúveis na mesma. Os nitrocompostos são polares, por isso o tipo de força intermolecular que une as moléculas é o dipolo permanente. Quando são formados por uma cadeia alifática, que nada mais é do que uma cadeia carbônica aberta, não são venenosos e o odor é bom. Já no caso de cadeia aromática é o inverso, ou seja, nitrocompostos venenosos. • Utilidades dos Nitrocompostos • Há várias funcionalidades no nosso dia a dia para os nitrocompostos. Entretanto, são mais utilizados para fazer explosivos, corantes, agrotóxicos, solventes, fungicidas e entre outras coisas. • Como exemplo pode-se citar o trinitroglicerina (TNG), que é um explosivo e também pode ser utilizado como vasodilatador coronário. Outro exemplo é o ácido pícrico (2, 4, 6 – trinitrofenol), que é utilizado para criar um princípio ativo de pomada para queimaduras. • Em suma, os nitrocompostos são muito reativos e quanto mais grupos nitro estiver na estrutura mais forte o composto será. Prof. Marcelo Vieira Ago/23 N 7 50 N itrocompostos Nomenclatura: Os nomes são obtidos com o prefixo nitro. Exemplos: H3C - NO2: nitrometano H3C - CH2 - NO2: nitroetano H3C - CH2 - CH2 - NO2: nitropropano Prof. Marcelo Vieira Ago/23 N 7 51 N itrocompostos Nomenclatura: Dê os nomes para as seguintes moléculas: Prof. Marcelo Vieira Ago/23 N 7 CH3 | H3C — CH — CH2 — CH2 — CH2 — NO2 NO2 | H3C — CH — CH3