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55 www.cursoanualdequimica.com.br e-mail: alexandrequimica.ce@gmail.com Existem cinco isômeros constitucionais com a fórmula molecular C6H14. Agora somos capazes de nomear três deles (hexano, iso-hexano e neo-hexano), mas não podemos nomear os outros dois sem definir nomes para novas unidades estruturais. CH3CH2CH2CH2CH2CH3 CH3CHCH2CH2CH3 CH3 CH3CCH2CH3 CH3 CH3 hexano hexano nome comum: nome sistemático: iso-hexano 2-metilpentano neo-hexano 2,2-dimetilbutano CH3CH2CHCH2CH3 CH3 CH3CH CHCH3 CH3 CH3 3-metilpentano 2,3-dimetilbutano Uma substância pode ter mais de um nome, mas este deve especificar apenas uma substancia. Existem nove alcanos com fórmula molecular C7H15. Podemos nomear apenas dois deles (heptano e iso- heptano) sem definir uma nova unidade estrutural. Observe que neo-heptano não pode ser usado como um nome porque três heptanos diferentes têm um carbono que é ligado a quatro outros carbonos e um nome precisa especificar apenas uma substancia. O número de isômeros constitucionais aumenta rapidamente quando o número de carbonos no alcano aumenta. Por exemplo, existem 75 alcanos com fórmula molecular C10H22 e 4.347 alcanos com a fórmula molecular C15H32. Para evitar ter de 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 de ser aprendidas. Como o nome é baseado na estrutura, essas regras tomam 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 revisadas continuamente por essa comissão desde então. Nomes como isobutano e neopentano – nomes não sistemáticos – são chamados nomes comuns. Os nomes sistemáticos ou “Iupac” são mostrados em seguida. Antes de podermos entender como um nome sistemático é construído para um alcano, precisamos aprender como nomear substituintes alquila. CH3C CH3 CH3 CHCH3 CH3 2,2,3-trimetilbutano CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 CH3CHCH2CH2CH2CH3 CH3 nome comum: nome sistemático: heptano heptano iso-heptano 2-metil-hexano CH3CH2CHCH2CH2CH3 CH3 CH3CH CHCH2CH3 CH3 CH3 CH3CHCH2CHCH3 CH3 CH3 3-metil-hexano 2,3-dimetilpentano 2,4-dimetilpentano CH3CCH2CH2CH3 CH3 CH3 CH3CH2CCH2CH3 CH3 CH3 CH3CH2CHCH2CH3 CH2CH3 2,2-dimetilpentano 3,3-dimetilpentano 3-etilpentano 2.2. Nomenclatura de Alcanos 56 www.cursoanualdequimica.com.br e-mail: alexandrequimica.ce@gmail.com A nomenclatura sistemática de um alcano é obtida utilizando-se as seguintes regras: 1. Determine o número de carbonos na cadeia contínua de carbono mais comprida. Tal cadeia é chamada cadeia principal. O nome que indica o número de carbonos da cadeia principal se toma o “último nome” do alcano. Por exemplo, uma cadeia principal com oito átomos de carbono seria chamada octano. A cadeia contínua mais comprida nem sempre é linear; algumas vezes pode-se caminhar em ziguezagues para se obter a cadeia contínua mais comprida. Primeiro determine o número de carbonos na cadeia contínua mais comprida. 2. O nome de qualquer substituinte alquila que está ligado à cadeia principal é citado antes do nome da cadeia principal, junto com um número para designar o carbono ao qual ele está ligado. A cadeia é numerada de modo a dar ao substituinte o menor número possível. O nome do substituinte e o nome da cadeia principal são unifica dos em uma palavra (ou separados por um hífen), e há um hífen entre o número e o nome do substituinte. Numere a cadeia para que o substituinte receba o menor número possível. CH3CHCH2CH2CH3 CH3 CH3CH2CH2CHCH2CH3 CH2CH3 2-metilpentano 3-etil-hexano 1 2 3 4 5 6 5 4 3 2 1 CH3CH2CH2CHCH2CH2CH2CH3 CHCH3 CH3 4-isopropiloctano 1 2 3 4 5 6 7 8 Observe que apenas nomes sistemáticos têm números; nomes comuns nunca contêm números. CH3CHCH2CH2CH3 CH3 iso-hexano 2-metilpentano nome comum: nome sistemático: Números são utilizados apenas para nomes sistemáticos, nunca para comuns. 57 www.cursoanualdequimica.com.br e-mail: alexandrequimica.ce@gmail.com 3. 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 substituintes são listados em ordem alfabética (não numérica), com cada substituinte recebendo o número apropriado. No exemplo seguinte, o nome correto (5- etíl-3- metil-octano) contém 3 como menor número, enquanto o nome incorreto (4-etil-6-metiloctano) contém 4 como menor número: Substituintes são listados em ordem alfabética. CH3CH2CHCH2CHCH2CH2CH3 CH3 CH2CH3 5-etil-3-metiloctano e não 4-etil-6-metiloctano porque 3 < 4 Se dois ou mais substituintes são iguais, os prefixos “di”, “tri” e “letra” são utilizados para indicar quantos substituintes idênticos a substância possui. Os números que indicam a localização dos substituintes idênticos são listados e separados por vírgula. Note que é preciso haver tantos números no nome quanto substituintes existirem. Um número e uma palavra são separados por um hífen; números são separados por uma vírgula. CH3CH2CHCH2CHCH3 CH3 CH3 CH3CH2CH2C CCH2CH3 CH3 CH3 CH3CH3 2,4-dimetil-hexano 3,3,4,4-tetrametil-heptano Os prefixos di, tri, tetra, sec e terc são ignorados na ordem alfabética dos grupos substituintes, mas os prefixos iso, neo e ciclo não. Di, tri. tetra, sec e terc são ignorados na ordem alfabética. Iso, neo e ciclo não são ignorados na ordem alfabética. CH3CH2CCH2CH2CHCHCH2CH2CH3 CH3CH2CH3 CH2CH3 CH2CH3 CH3CH2CH2CHCH2CH2CHCH3 CHCH3 CH3 CH3 3,3,6-trietil-7-metildecano 5-isopropil-2-metiloctano 4. Quando ambas as direções levam ao menor número para um dos substituintes, a direção escolhida a que fornece o menor número possível para um dos substituintes restantes. CH3CCH2CHCH3 CH3 CH3 CH3 CH3CH2CHCHCH2CHCH2CH3 CH2CH3CH3 CH3 6-etil-3,4-dimetiloctano e não 3-etil-5,6-dimetiloctano porque 4 < 5 2,2,4-trimetilpentano e não 2,4,4-trimetilpentano porque 2 < 4 5. Se o mesmo número de substituintes for obtido em ambas as direções, o primeiro grupo citado recebe o menor número. 58 www.cursoanualdequimica.com.br e-mail: alexandrequimica.ce@gmail.com Só se a mesma numeração for obtida em ambas as direções é que o primeiro grupo citado receberá o menor número. CH3CHCHCH3 Br Cl CH3CH2CHCH2CHCH2CH3 CH2CH3 CH3 2-bromo-3-clorobutano e não 3-bromo-2-clorobutano 3-etil-5-metil-heptano e não 5-etil-3-metil-heptano 6. Se uma substância tem mais que duas cadeias de mesmo comprimento, a cadeia principal será a que tiver o maior número de substituintes. No caso de duas cadeias com o mesmo número de carbonos, escolha a que tiver mais substituintes. CH3CH2CHCH2CH2CH3 CHCH3 CH3 CH3CH2CHCH2CH2CH3 CHCH3 CH3 3-etil-2-metil-hexano (dois substituintes) e não 3-isopropil-hexano (um substituinte) 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 7. 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 preferíveis. Nomes sistemáticos para os substituintes são obtidos ao se numerar o substituinte alquila que se inicia no carbono que por sua vez está ligado à cadeia principal. Isso significa que o carbono que está ligado à cadeia principal é sempre o carbono número 1 do substituinte. Em uma substância como 4-(l-inetil-etil)-octano, o nome do substituinte está entre parênteses; o número dentro do parênteses indica a posição do substituinte, enquanto o número fora do parêntesesindica a posição na cadeia principal. CH3CH2CH2CH2CHCH2CH2CH3 CHCH3 CH3 CH3CH2CH2CH2CHCH2CH2CH2CH2CH3 CH2CHCH3 CH3 4-isopropiloctano ou 4-(1-metil-etil)-octano 5-isobutildecano ou 5-(2-metil-propil)-decano 1 2 1 2 3 Alguns substituintes têm apenas um nome sistemático: CH3CH2CH2CH2CHCH2CHCH2CH2CH3 CH2CH2CH3 CH3CHCHCH3 CH3 CH3CHCHCH2CHCH2CHCH2CH3 CH3 CH3 CH2CH2CH2CH2CH3 CH3 6-(1,2-dimetil-propil)-4-propildecano 2,3-dimetil-5-(2-metil-butil)-decano 1 2 3 1 2 3 4 Essas regras nos permitem nomear milhares de alcanos e eventualmente aprenderemos as regras adicionais necessárias para nomear outros tipos de substâncias. As regras são importantes se desejarmos procurar uma 59 www.cursoanualdequimica.com.br e-mail: alexandrequimica.ce@gmail.com substância na literatura científica, porque normalmente ela estará listada pelo seu nome sistemático. No entanto, é necessário seguirmos com o aprendizado dos nomes comuns porque eles já existem há tanto tempo e são tão consagrados no vocabulário químico que acabam sendo muito utilizados em conversas científicas, além de serem sempre encontrados na literatura. Observe os nomes sistemáticos para os hexanos e heptanos isoméricos no início deste módulo para ter certeza de que entendeu como são construídos. 2.3. Fórmula molecular e grau de insaturação Você aprendeu que a fórmula molecular geral para alcanos não-cíclicos é CnH2n+2. Também foi visto que a fórmula molecular geral para os alcanos cíclicos é CnH2n porque a estrutura cíclica possui dois hidrogênios a menos. As substâncias não-cíclicas são chamadas acíclicas (“a” é “não” em grego). A fórmula molecular geral para um hidrocarboneto é CnH2n+2, menos dois hidrogênios para cada ligação ou ciclo presente na molécula. A fórmula molecular geral para alcenos acíclicos é CnH2n porque, como resultado da ligação dupla carbono- carbono, um alceno tem dois hidrogênios a menos do que os alcanos com o mesmo número de átomos de carbonos. Assim, a fórmula molecular geral para os alcenos cíclicos deve ser CnH2n-2. Podemos, portanto, estabelecer a seguinte regra: A fórmula molecular geral para um hidrocarboneto é menos CnH2n+2, menos dois hidrogênios para cada ligação π e/ou ciclos na molécula. CH3CH2CH2CH2CH3 alcano CH3CH2CH2CH CH2 alceno alcano cíclico alceno cíclicoC5H12 CnH2n+2 C5H10 CnH2n C5H10 CnH2n C5H8 CnH2n-2 Portanto, se conhecemos a fórmula molecular de um hidrocarboneto, podemos determinar quantos ciclos e/ou ligações determinado hidrocarboneto possui porque, para cada dois hidrogênios que são perdidos na fórmula molecular CnH2n+2, um hidrocarboneto tem uma ligação π ou um ciclo. Por exemplo, uma substância com a fórmula molecular C8H14 necessita de quatro hidrogênios para tornar-se C8H18 (C8H2x8+2). Consequentemente, a substância tem pelo menos (1) duas ligações duplas, (2) um anel e uma ligação , (3) dois ciclos, ou (4) uma ligação tripla. Lembre-se de que uma ligação tripla consiste em duas ligações e uma . CH3CH CH(CH2)3CH CH2 CH3(CH2)5C CH CH2CH3 Várias substâncias com fórmula molecular C8H14 Como alcanos contêm o número máximo possível de ligações carbono-hidrogênio – isto é, estão saturados com hidrogênios – eles são chamados de hidrocarbonetos saturados. Ao contrário, alcenos são chamados de hidrocarbonetos insaturados, porque eles possuem menos hidrogênios do que o máximo esperado. O número total de ligações π e ciclos em um alceno é chamado de grau ou número de insaturação. CH3CH2CH2CH3 CH3CH CHCH3 hidrocarboneto saturado hidrocarboneto insaturado 2.4. Nomenclatura dos alcenos 60 www.cursoanualdequimica.com.br e-mail: alexandrequimica.ce@gmail.com A nomenclatura sistemática (IUPAC) de alcenos é obtida substituindo-se a terminação “ano” do correspondente alcano por “eno”. Por exemplo, um alceno com dois carbonos é chamado de eteno e um alceno com três carbonos é chamado de propeno. Eteno é também Frequentemente chamado pelo nome comum de etileno. Os nomes de muitos alcenos precisam de um número para indicar a posição da ligação dupla (os quatro nomes citados anteriormente não precisam, porque não há ambiguidade). As regras da Iupac que foram aprendidas anteriormente aplicam-se aos alcenos, como a seguir: 1. A cadeia contínua mais longa que contém o grupo funcional (neste caso, a ligação dupla carbono- carbono) é numerada na direção que der o menor número ao sufixo do grupo funcional. Por exemplo, 1-buteno significa que a ligação dupla está entre o primeiro e o segundo carbono do buteno; 2-hexeno significa que a ligação dupla está entre o segundo e o terceiro carbono do hexeno. Numere a cadeia contínua mais longa que contém o grupo funcional que dá o menor número possível ao sufixo do grupo funcional. Observe que l-buteno não apresenta um nome comum. Você deve estar atento, pois pode chamá-lo de butileno, uma vez que é análogo ao “propileno” para o propeno, mas butileno não é um nome apropriado. Um nome pode ser ambíguo, e “butileno” pode significar 1-buteno ou 2-buteno. 2. O nome de um substituinte é citado antes do nome da cadeia carbônica contínua mais longa que contém o grupo funcional, junto com o número que designa o carbono ao qual o substituinte está ligado. Note que a cadeia ainda é numerada na direção que dê o menor número possível ao sufixo do grupo funcional. nomenclatura sistemática: numenclatura comum: eteno etileno propeno propileno ciclopenteno ciclo-hexeno H2C CH2 CH3CH CH2
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