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LIGA DE ENSINO DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO UNIVERSITÁRIO DO RIO GRANDE DO NORTE ESTUDO DIRIGIDO Nº 1 PROFESSORA: Everlane Ferreira Moura DISCIPLINA: QUÍMICA ORGÂNICA CURSO: NUTRIÇÃO Turma: Aluno: CADEIAS HIDROCARBÔNICAS 1. POR QUE QUÍMICA ORGÂNICA? Por volta do século dezenove, os químicos consideravam que compostos orgânicos eram todos os compostos encontrados nos seres vivos, e por causa disso, todos possuiriam uma “força vital” a qual não permitia que tais compostos fossem produzidos fora de um tecido vivo. Em 1828, Friedrich Wöhler (químico alemão, 1800 a 1882) derrubou a teoria da força vital quando produziu, sinteticamente, um composto biológico em laboratório, a uréia. A partir da descoberta da uréia, a química orgânica passou a ser definida como o estudo das estruturas, propriedades e reações químicas de compostos do átomo de carbono. É claro que os átomos de carbonos não são os únicos elementos químicos a formar tais estruturas orgânicas, mas são os principais elementos na formação de diversas cadeias orgânicas, através das quais outros elementos químicos, e até mesmos outros carbonos, estarão ligados por meio de ligações químicas fortes, as ligações covalentes, gerando a nossa diversidade de matéria orgânica existentes em nosso dia a dia, como por exemplo, os polímeros termoplásticos (plásticos) usados em utensílios e materiais diversos, borrachas, combustíveis, petróleo, carboidratos, proteínas, lipídeos, vitaminas, detergentes, graxas, óleos e azeites, pigmento para tintas, óleos essenciais par produção dos perfumes, tensoativos para fabricação de cosméticos, substâncias bioativas para produção de medicamentos dentre outros. Viu só a importância dos compostos orgânicos! 1.1. O elemento química CARBONO (C) O papel fundamental do elemento carbono para formação dos compostos orgânicos está na sua capacidade de compartilhar seus elétrons com até quatro elementos simultaneamente, inclusive com outros carbonos. No entanto, a compreensão dessa distribuição de elétrons em uma estrutura molecular só foi possível através da teoria estrutural de Kekulé e Couper, descrita através de postulados: 1º Postulado – o carbono é sempre tetracovalente, ou seja, faz 4 ligações com outros elementos, podendo essas ligações serem representadas por pares eletrônicos ou traços. 2º Postulado – As quatro valências do carbono são iguais. Isto explica por que existe um só clorometano (H3CCl), pois, qualquer que seja a posição do cloro, obtém-se um só composto. Essa igualdade em suas valências permitiu que as mesmas s e distribuíssem no espaço em ângulos iguais, originando uma estrutura orgânica com arranjo estrutural espacial semelhante a um tetraedro regular. SÍNTESE QUÍMICA DA URÉIA H2N NH4OCN → C = O H2N cianato de amônio uréia 2 ESTUDO DIRIGIDO Nº 1 – Digestão e absorção dos nutrientes Profa. Everlane Ferreira Moura 3º Postulado – Os átomos de carbono formam encadeamento constante. 4º Postulado – O carbono pode fazer ligações simples, duplas e triplas, desde que respeite o 1º postulado. O elemento carbono, representado pela letra C, é a chave para a construção da diversidade de moléculas orgânicas; portanto, se você entender como o carbono se distribui em uma estrutura química, compreenderá como são classificadas as moléculas orgânicas quanto a sua função química e suas propriedades físicas e químicas. 1.2. As fórmulas químicas As Fórmulas Químicas são formas de representar a composição química das substâncias através de símbolos químicos. Podem ser: • Fórmulas Moleculares ⇒ representadas por letras simbolizando os átomos e por números indicando a proporção de cada átomo para formar a molécula. Exemplos: � NaCl → molécula do cloreto de sódio (o nosso sal de cozinha) formada por 1 átomo de sódio e 1 átomo de cloro. Obs.: Quando existe somente 1 átomo na fórmula não se escreve o número 1, pois a unidade já está subentendida. � H2O → molécula da água formada por 2 hidrogênios e 1 oxigênio. • Fórmulas Eletrônicas ⇒ representadas pelos átomos, pelos elétrons de valência de cada átomo e pelos pares de elétrons envolvidos na ligação química entre os átomos. Exemplo: � → molécula do ácido clorídrico formada por 1 átomo de hidrogênio e 1 de cloro. • Fórmulas Estruturais ⇒⇒⇒⇒ representadas pelos átomos e por suas ligações químicas. Neste caso é observado a forma como os átomos de uma molécula estão ligados na estrutura. A molécula do propeno, por exemplo, possui fórmula molécula C3H6. Veja agora como é representada a sua fórmula estrutural plana: � Seus átomos devem ser ligados exatamente nessa ordem. Mas as fórmulas estruturais podem ser representadas de outras formas: condensadas, em forma de linhas e espaciais. Vejamos os exemplos para o composto propeno, cuja fórmula molecular é C3H6 e sua fórmula estrutural plana é: Sua fórmula estrutural condensada será CH3CHCH3 A fórmula estrutura em linhas para este mesmo composto é representada da seguinte forma: A fórmula estrutural espacial é 3 ESTUDO DIRIGIDO Nº 1 – Digestão e absorção dos nutrientes Profa. Everlane Ferreira Moura Diferente dos compostos inorgânicos que possuem uma única fórmula molecular para cada substância, como é o caso do NaCl para o cloreto de sódio, os compostos orgânicos podem apresentar várias moléculas para uma mesma fórmula molecular, como por exemplo para a fórmula molecular C2H6O existem as formas estruturais tanto do álcool etílico (CH3CH2–OH ) quanto do éter dimetílico (CH3–O–CH3). Veja o Quadro 1 a seguir: Quadro 1: Comparação entre os tipos de fórmulas químicas entre compostos orgânicos e inorgânicos. COMPOSTOS INORGÂNICOS Possuem 1 fórmula molecular para cada composto COMPOSTOS ORGÂNICOS Uma mesma fórmula molecular pode pertencer a mais de um composto, pois vários compostos orgânicos podem ter a mesma composição em átomos de C, H e /ou O e N, porém a distribuição espacial desses átomos e a forma como são ligados entre si são distintas. Fórmula Molecular Nome do Composto NaCl Cloreto de Sódio H2O Água HCl Ácido clorídrico H2SO4 Ácido sulfúrico NaOH Hidróxido de sódio SO2 Dióxido de enxofre CO Monóxido de carbono CO2 Dióxido de carbono Fórmula Molecular Nome do Composto Fórmula Estrutural C2H6O Álcool Metílico CH3CH2–OH C2H6O Éter dimetílico CH3–O–CH3 C3H6 Propano C3H6 Ciclopropano Por isso existem mais compostos orgânicos do que inorgânicos na natureza, pois o número de compostos de carbonos formados, com todas as suas possibilidades de arranjos estruturais, é bem maior em comparação aos compostos inorgânicos. 4 ESTUDO DIRIGIDO Nº 1 – Digestão e absorção dos nutrientes Profa. Everlane Ferreira Moura 1.3. As cadeias carbônicas Para entendermos melhor essas moléculas orgânicas precisamos definir as cadeias carbônicas. CADEIA CARBÔNICA é toda estrutura formada por átomos de carbono ligados entre si por ligações covalentes. Outros elementos químicos também podem ser ligados à cadeia carbônica, geralmente o Hidrogênio, H, o Oxigênio, O, o Nitrogênio, N, o enxofre, S e o fósforo, P. Cada um desses elementos apresenta um número definido de valências, ou seja, o número de possibilidades de ligações covalentes permitidas para o referido elemento químico. Como vimos anteriormente, o Carbono é tetravalente, pois faz quatro ligações covalentes, o oxigênio é divalente porque faz duas ligações covalentes, o nitrogênio é trivalente porque faz três e o hidrogênio faz somente uma ligação covalente, ou seja, é monovalente (veja o Quadro 2) Quadro 2: Valência dos elementos químicos 1.3.1. Classificação do carbono dentro da cadeia carbônica: Cada carbono de uma cadeia carbônica pode ser classificado usando-se como único critério o número de carbonos ligados ao carbono que sedeseja classificar, independentemente do tipo de ligação entre os carbonos e da presença de os outros elementos químicos na cadeia. Portanto, para um carbono ligado a, no máximo, outro átomo de carbono da cadeia, dar-se o nome de carbono Primário; se o carbono estiver ligado entre dois carbonos é chamado de Secundário; entre três carbonos, Terciário e entre quatro, Quaternário. 5 ESTUDO DIRIGIDO Nº 1 – Digestão e absorção dos nutrientes Profa. Everlane Ferreira Moura 1.3.2. Classificação da cadeia carbônica: As cadeias carbônicas são classificadas de acordo com: (a) a distribuição dos carbonos na cadeia; (b) o tipo de elemento químico presente na cadeia carbônica; (c) o tipo de ligação entre os carbonos da cadeia; (d) o formato da cadeia, ou seja, arranjo estrutural molecular da cadeia carbônica. Veja os Quadros 3 e 4: Quando 3: Classificação das cadeias carbônicas Quadro 4: Classificação dos hidrocarbonetos. EXERCÍCIOS: 1. O que você entende por química orgânica e por que existem mais compostos orgânicos do que inorgânicos na natureza? 2. Explique a Teoria da Força Vital? 3. Qual a diferença entre fórmula molecular e fórmula estrutural? 4. Encontre as possibilidades de fórmulas estruturais para a fórmula molecular C3H6, respeitando as regras de valência. 5. Classifique as cadeias carbônicas e os carbonos das cadeias nas estruturas encontradas na questão anterior. 6 ESTUDO DIRIGIDO Nº 1 – Digestão e absorção dos nutrientes Profa. Everlane Ferreira Moura 2. OS HIDROCARBONETOS Hidrocarbonetos são compostos formados somente por carbono e hidrogênio em suas estruturas, também conhecidas por cadeias hidrocarbônicas. Apresentam uma fórmula química genérica, CnHxVeja os exemplos de estruturas moleculares para as fórmulas químicas dos hidrocarbonetos, C2H6, C2H4, C2H2, C3H6, C3H4 e C3H2: Observe, no entanto, que essas estruturas apresentam diferenças quanto à forma de suas cadeias e quanto ao tipo de ligação entre os carbonos. Baseado nessas diferenças, os hidrocarbonetos são classificados de acordo com as características de suas cadeias carbônicas em: ALCANOS, ACLCENOS, ALCINOS, ALCADIENOS, CICLOALCANOS, CICLOALCENOS E AROMÁTICOS (veja as definições no Quadro 4). ALCANOS: O ETANO representa um composto do grupo de compostos químicos que contém a máxima capacidade em hidrogênios ligados à cadeia de carbonos, os ALCANOS. Sua fórmula química é igual a C2H6, obedecendo à fórmula química geral dos ALCANOS, CnH2n+2,onde n é um número inteiro. A fórmula CnH2n+2 indica que o composto possui um número máximo de (2n+2) hidrogênio ligados à cadeia carbônica. Para o etanol, C2H2×2+2=6 hidrogênios. Ocorre que, em alcanos tem-se o número máximo de hidrogênios mantendo-se somente ligações simples entre todos os hidrogênios ligados aos carbonos e entre os carbonos da cadeia. Esse tipo de cadeia é chamado de cadeia saturada de hidrogênio, ou seja, simplesmente, CADEIA SATURADA (veja a estrutura química do etano): ALCENOS: A distribuição dos átomos de hidrogênio em um hidrocarboneto obedece a equações definidas para cada grupo. Assim como os ALCANOS representam a distribuem seus hidrogênios através de uma equação geral do tipo CnH2n+2, cujas ligações são todas do tipo simples, formando uma cadeia saturada, os ALCENOS também apresentam uma fórmula geral, que é igual a CnH2n. Neste caso, a fórmula apresenta uma subtração de 2 hidrogênios. Isso ocorre porque nesse tipo de cadeia carbônica existem ligações do tipo dupla, pois só assim dois hidrogênios poderão ser retirados. Portanto, a ausência de dois hidrogênios em uma cadeia carbônica gera 1 (uma) dupla ligação entre carbonos, e, neste caso, a cadeia é considerada INSATURADA, pois faltam 2 hidrogênio para que ela complete sua máxima capacidade em hidrogênios, ou seja, sua saturação em átomos hidrogênios ligados à cadeia carbônica. 7 ESTUDO DIRIGIDO Nº 1 – Digestão e absorção dos nutrientes Profa. Everlane Ferreira Moura ALCINOS: Os ALCINOS apresentam fórmula geral CnH2n-2. Neste caso, quatro hidrogênios perdidos por causa da ligação do tipo tripla (reveja o Quadro 3), e o composto também é considerado INSATURADO. COMPOSTOS CÍCLICOS Em COMPOSTOS CÍCLICOS também são considerados INSATURADOS, pois o simples fato de fechar a cadeia faz com que carbonos das extremidades percam 2 hidrogênios para se ligares formando uma estrutura fechada. Se o composto cíclico era um alcano, então, quando fechar a cadeia continuará sendo um alcano do tipo cíclico, mas sendo considerado insaturado. Por exemplo, a fórmula do CICLO-ALCANO, CnH2n em relação a dos ALCANOS, CnH2n+2, subtrai 2 hidrogênios. O Ciclo-ALCENO, cuja a fórmula é CnH2n-2, perde 4 hidrogênios com relação a do alcano, e o Ciclo-ALCINO, CnH2n-4, perde 6 hidrogênios com relação a do alcano. OBS.: O cicloalcano no Quadro 4 foi classificado como SATURADO, pois a classificação foi feita em relação a cadeia carbônica com presença de ligações dupla ou triplas. Esse tipo de classificação é comumente usado pelos livros para classificar os cicloalcanos. � RESUMINDO: Portanto, cada anel ou dupla ligação em uma molécula corresponde a uma perda de dois hidrogênios a partir da fórmula do alcano, e uma tripla ligação corresponde à perda de quatro hidrogênios. • ALCANOS CADEIA ABERTA – contêm a máxima SATURAÇÃO CnH2n+2, • ALCENOS CADEIA ABERTA – INSATURADOS CnH2n - perdem 2 hidrogênios com relação aos alcanos • ALCINOS CADEIA ABERTA – INSATURADOS CnH2n-2 - perdem 4 hidrogênios com relação aos alcanos • Ciclo-ALCANOS - INSATURADOS CnH2n - perdem 2 hidrogênios com relação aos alcanos • Ciclo-ALCENOS - INSATURADOS CnH2n-2 - perdem 4 hidrogênios com relação aos alcanos • Ciclo-ALCINOS - INSATURADOS CnH2n-4 - perdem 6 hidrogênios com relação aos alcanos CÁLCULO DO GRAU DE INSATURAÇÃO Conhecendo-se essa relação é possível, a partir de uma fórmula molecular, CALCULAR O GRAU DE INSATURAÇÃO de uma molécula orgânica, ou seja, o número de ligações múltiplas e/ou anéis presentes em uma molécula. Exemplo 1: Calcular o grau de insaturação da molécula orgânica a seguir: Supondo que queiramos encontrar a estrutura de um hidrocarboneto desconhecido, cuja massa molecular foi determinada por métodos químicos específicos, e sua fórmula molecular foi encontrada como sendo C4H6. Qual o grau de insaturação deste composto? Se a fórmula geral de máxima saturação para os hidrocarbonetos corresponde à fórmula geral dos alcanos, CnH2n+2, então a fórmula desse composto com máxima saturação seria C4H10, mas observe que na estrutura há ausência de 2 (dois) hidrogênios, correspondendo à presença de uma dupla ligação ou um anel na cadeia. Para o composto desconhecido, portanto, temos C4H6 (fórmula do composto) e C4H10 (fórmula máxima saturação) 8 ESTUDO DIRIGIDO Nº 1 – Digestão e absorção dos nutrientes Profa. Everlane Ferreira Moura Grau de insaturação = H10 – H6 = H4 (quantidade de hidrogênio da fórmula saturada – quantidade de hidrogênios da fórmula do composto desconhecido). Isto significa que 4 hidrogênios estão ausentes neste composto, possuindo um GRAU 2 DE INSATURAÇÃO. Se a perda de cada 2 hidrogênios é equivalente a uma ligação dupla ou a um composto cíclico (um anel), então, as seguintes possibilidades podem corresponder ao composto investigado: a. Composto com duas duplas na cadeia carbônica; b. Composto cíclica (anel) contendo uma dupla; c. Composto com dois anéis; d. ou composto com uma tripla. É claro que os métodos de investigação de estruturas químicas dos composto são muitos mais específicos e bem mais complexos, e ainda falta muito para se estabelecer uma estrutura química, mas esse tipo de cálculo simples do grau de insaturação nos diz muito a respeito da estrutura da molécula. Temos a seguir as estruturas prováveispara a fórmula química analisada, C4H6: 2.1. Nomenclatura dos hidrocarbonetos Entender a estrutura e a classificação dos hidrocarbonetos é fundamental para o entendimento das demais funções orgânicas, pois a cadeia hidrocarbônica forma o esqueleto dos demais compostos orgânicos. Como existe uma grande variedade de estruturas moleculares de hidrocarbonetos, foi necessário um método cientificamente reconhecido, mundialmente, para identificá-los individualmente, sem que haja ambigüidade estrutural. Desta forma, foi criada a nomenclatura oficial dos compostos orgânicos pela IUPAC – União Internacional de Química Pura e Aplicada. Segundo as regras oficiais da IUPAC, o nome de um composto é formado unindo-se três fragmentos: Veja esses exemplos de nomenclatura: H3C–CH2–CH3 Etano Propano Prefixo + infixo + sufixo Prefixo Indica o nº de carbonos na cadeia principal Infixo Indica o tipo de ligação na cadeia principal Sufixo Indica a função principal do composto orgânico 9 ESTUDO DIRIGIDO Nº 1 – Digestão e absorção dos nutrientes Profa. Everlane Ferreira Moura EXEMPLOS: H2C=CH–CH2–CH3 1-Buteno (a dupla se encontra no carbono 1) H3C–CH=CH–CH3 2-Buteno (a dupla se encontra no carbono 2) H3C–C≡C–CH3 2-Butino (a tripla se encontra no carbono 2) H3C–CH2–C≡CH 1-Butino (a tripla se encontra no carbono 1) Quando uma molécula apresenta cadeia cíclica, devemos acrescentar a palavra ciclo antes do nome. Ciclobutano EXERCÍCIOS: 6. Para as estruturas I, II, III, IV, V e VI: a) Apresente a nomenclatura de cada estrutura b) Dê o grau de insaturação para cada estrutura c) Classifique-as quanto ao tipo de hidrocarboneto Infixos Tipo de ligação entre os carbonos da cadeia principal an Só ligações simples en Pelo menos 1 ligação dupla in Pelo menos 1 ligação tripla Prefixos Quantidade de carbonos na cadeia principal met 1 átomo de carbono et 2 átomos de carbonos prop 3 átomos de carbonos but 4 átomos de carbonos pent 5 átomos de carbonos hex 6 átomos de carbonos hept 7 átomos de carbonos oct 8 átomos de carbonos non 9 átomos de carbonos dec 10 átomos de carbonos undec 11 átomos de carbonos dodec 12 átomos de carbonos tridec 13 átomos de carbonos tetradec 14 átomos de carbonos pentadec 15 átomos de carbonos eicos 20 átomos de carbonos Sufixos Funções Orgânicas o Hidrocarbonetos ol Alcoóis al Aldeídos ona Cetonas óico Ácidos carboxílicos 10 ESTUDO DIRIGIDO Nº 1 – Digestão e absorção dos nutrientes Profa. Everlane Ferreira Moura 2.2. Como nomear as ramificações nos hidrocarbonetos Quando a cadeia hidrocarbônica apresenta pelo menos 1 carbono terciário ou quaternário, diz-se que está ramificada e haverá nessa estrutura uma cadeia considerada principal e outras consideradas secundárias – são as ramificações. Mas como nomear essas ramificações nas estruturas orgânicas? QUAL O NOME DO COMPOSTO A escolha da cadeia principal é a chave para encontrarmos o nome do composto. Essa escolha é feita segundo alguns critérios a seguir: 1º A cadeia principal é aquela que possui o grupo funcional; 2º A cadeia principal é aquela que possui o maior número de insaturações; 3º Obedecidas as regras anteriores, a cadeia principal é aquela que possui a maior seqüência de carbonos ligados por ligações covalentes; 4º Em caso de mais de uma possibilidade para a cadeia principal, escolha a de maior número de radicais orgânicos ligados a ela. Veja, então, as possibilidades de cadeia principal para a estrutura anterior: OBS.: os radicais estão em azul e sem numeração! E agora! Qual estrutura escolher? Observe que uma das estruturas apresenta maior número de radicais (ramificação) ligados a cadeia principal, o que está de acordo com o 4º critério para escolha da cadeia principal. 2.2.1. Regras da nomenclatura oficial (segundo a IUPAC) • Localizar a maior cadeia contínua de átomos de carbono e atribuir o nome do composto com base no N° de átomos de carbono desta cadeia dando-lhe prefixo, infixo e sufixo (ver tabela 1, 2 e 3); Cadeia com 7 carbonos na cadeia principal → Heptano ? 11 ESTUDO DIRIGIDO Nº 1 – Digestão e absorção dos nutrientes Profa. Everlane Ferreira Moura • Localizar os grupos que não fazem parte desta maior cadeia contínua e nomeá-los com os prefixos da Tabela 1 acrescido da terminação –il. Exemplos: metil, -etil, -n-propil, n-butil, s- propil, t-butil etc. Se o radical for saturado o nome será prefixo + il (ou ila). Se o radical for insaturado, o nome será prefixo + infixo + il (ou ila). Na estrutura apresentada, existem 3 radicais CH3- e apenas 1 radical CH3-CH2- ligados à cadeia principal cadeia principal. • Numerar a cadeia principal, começando pela extremidade que leva à menor numeração possível para os grupos de ramificação. Ou seja, a localização das ramificações (radicais) deve ser de uma forma que pertençam a carbonos de menor numeração na cadeia principal. Utilizam-se os números 1, 2,3, 4, 5... para indicar a localização dos radicais nos carbonos da cadeia principal. • Se há dois ou mais grupos idênticos, usamos os prefixos: di-, tri-, tetra-, penta-, hexa- etc. • Grupos (radicais ou ramificações) diferentes na cadeia principal devem ser indicados pelos prefixos em ordem alfabética. • Em caso de mais de uma possibilidade para a cadeia principal, escolha a de maior número de substituintes (radical ou ramificação). • Resultados: 2,2-dimetil-5-isopropil-heptano 5-etil-2,2,6-trimetil-heptano (A) (B) Observe que, em A, existem dois grupos com 1 carbono cada, e um grupo com 3 carbonos. Cada grupo está ligado a cadeia principal por apenas uma ligação covalente de um dos carbonos do grupo, ou seja, todos esses radicais são grupos monovalentes. Na estrutura B, existem três grupos com 1 carbono e um grupos com 2 carbonos. De acordo com a regra, o item B será a resposta correta, pois neste caso existem 4 radicais monovalentes ligados à cadeia principal, em comparação a estrutura A, com apenas 3 radicais. Um composto pode apresentar mais de uma nomenclatura possível, mas uma nomenclatura jamais deve pertencer a mais de um composto possível! 12 ESTUDO DIRIGIDO Nº 1 – Digestão e absorção dos nutrientes Profa. Everlane Ferreira Moura 2.2.2. Os principais radicais de uma estrutura química ramificada. Os radicais são uma porção de um hidrocarboneto que apresenta um “ponto de ligação” à cadeia principal, sendo considerados substituintes ou ramificações dessa cadeia. O ponto de ligação é proveniente da ausência de um ou mais átomos de hidrogênio nesses grupos, deixando o carbono desprovido de uma ou mais de suas 4 ligações covalentes. Veja o exemplo a seguir: O par de elétrons livres nesse grupo, representado por um traço ( – ), pode fazer uma nova ligação à cadeia principal. No exemplo anterior o grupo metil é monovalente, ou seja, possui apenas uma ligação livre. O Quadro 5 mostra os principais radicais separados por grupos de acordo com o número de carbono que possuem e com a posição de suas valências, conforme a nomenclatura oficial. Quadro 5: Principais radicais ALQUILAS (radicais, -R, que possuem uma única valência livre). 13 ESTUDO DIRIGIDO Nº 1 – Digestão e absorção dos nutrientes Profa. Everlane Ferreira Moura Quadro 6: Principais radicais alquenilas, aquinilas e cíclicos. Os hidrocarbonetos aromáticos Os compostos aromáticos são hidrocarbonetos aromáticos que apresentam uma ou mais cadeias cíclicas com 6 átomos de carbono ligados entre si por ligações covalentes, 3 simples e 3 duplas, sendo que as duplas são alternadas, formando o que se conhece por anel aromático. A unidade básica dos aromáticos é o benzeno (C6H6): BenzenoEssa estrutura possue 4 insaturações - 1 insaturação que corresponde à cadeia fechada e 3 que correspondem as 3 ligações duplas da cadeia. O benzeno não pode ser confundido com hidrocarboneto cíclico de um trieno, (por exemplo, um 1,3,5-hexatrieno), pois suas ligações químicas são tão estabilizada por um efeito conhecido por ressonância entre as ligações duplas alternadas, que todas as ligações simples e duplas se tornam equivalentes. Por isso podemos representar sua estrutura pelas seguintes formas: 14 ESTUDO DIRIGIDO Nº 1 – Digestão e absorção dos nutrientes Profa. Everlane Ferreira Moura O círculo no interior do anel indica a estabilidade das ligações na estrutura química. Compostos derivados da estrutura do benzeno são compostos que possuem grupos alquilas, ligados a anéis aromáticos (ou RADICAIS ARILAS). Esses derivados são denominados de alquil-benzenos e são comumente chamados de arenos. Os principais radicais estão apresentados no Quadro 7.: Quadro 7: Principais radicais arilas Veja outras estruturas de hidrocarbonetos aromáticos que podem ser obtidas a partir dos radiais arilas. Metilbenzeno 1,2-dimetilbenzeno (ou tolueno) (ou ortodimetilbenzeno ou ortoxileno) 1,3-dimetilbenzeno 1,4-dimetilbenzeno (ou metadimetilbenzeno (ou paradimetilbenzeno ou metaxileno) ou paraxileno) Os prefixos orto, meta e para são usados para indicar posições 1,2; 1,3; 1,4, respectivamente. Os hidrocarbonetos aromáticos podem consistir de anéis “fundidos” entre si, isto é, um anel aromático liga-se a outro anel através de dois átomos de carbonos em comum. A esses grupos dar-se o nome de hidrocarbonetos aromáticos polinucleares. Exemplos: naftaleno, C10H8, antraceno, C14H10, e fenantreno C14H10: 15 ESTUDO DIRIGIDO Nº 1 – Digestão e absorção dos nutrientes Profa. Everlane Ferreira Moura Naftaleno Antraceno Fenantreno Benzopireno EXERCÍCIOS 7. Encontre as fórmulas estruturais para os seguintes compostos: a) 1,3-ciclopentadieno b) β-etilnaftaleno c) 3,3-dimetil-hexano d) 3-etil-3,4-dimetil-octano 8. Dê a nomenclatura para os seguintes compostos e classifique seus carbonos CH3– CH2–CH2– CH2–CH2– CH2–CH3 | | CH2CH3 CH3 CH3 CH2CH2CH3 | | CH3– CH2–CH2– CH2 CH2– C–CH3 | | CH3 CH2CH3 (a) (b) 16 ESTUDO DIRIGIDO Nº 1 – Digestão e absorção dos nutrientes Profa. Everlane Ferreira Moura Auto-Avaliação Produtos naturais são compostos orgânicos encontrados em matéria viva. Os óleos essenciais são exemplos desses compostos oriundos de folhas, caules, flores ou ramos e são os componentes que dão o odor e o aroma das plantas. Esses óleos essenciais têm sido usados na fabricação de perfumes e na medicina primitiva. Os componentes mais importantes dos óleos essenciais são os terpenos, um compostos orgânico que contêm 10, 15, 20 ou 30 átmos de carbono. Eles são derivados de uma unidade básica de 5 carbonos chamado de isopreno (2-metil-1,3-butadieno): Isopreno (ou 2-metil-1,3-butadieno) AGORA RESPONDA AS SEGUINTES QUESTÕES 1. Os compostos orgânicos são encontrados somente em matéria viva? Justifique sua resposta. (NOTA: Releia o tópico introdutório desta aula para tirar suas dúvidas) 2. Sobre a estrutura do isopreno (texto anterior). Explique porque o isopreno possui uma estrutura insaturada? o que significa os números 1, 2 e 3 na nomenclatura 2-metil-1,3-butadieno? (NOTA: Veja os tópicos sobre nomenclatura e classificação das cadeias carbônicas, bem como as tabela e quadros relacionados) 3. Quantos carbonos secundários existem no isopreno?
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