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27/03/2011
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Prof. Dr. Samuel Mendes
Química Orgânica IQuímica Orgânica IQuímica Orgânica IQuímica Orgânica IQuímica Orgânica IQuímica Orgânica IQuímica Orgânica IQuímica Orgânica I
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Quím. Orgânica I - Prof. Dr. 
Samuel Mendes
� Isomeria Constitucional; 
� Isomeria Rotacional: Isômeros conformacionais; 
� Isomeria Geométrica: Cis/Trans - E/Z.
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Fórmulas Estruturais Fórmulas Estruturais Fórmulas Estruturais Fórmulas Estruturais Fórmulas Estruturais Fórmulas Estruturais Fórmulas Estruturais Fórmulas Estruturais -------- CCCCCCCC66666666HHHHHHHH1414141414141414
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- O átomo de carbono ocupa o centro do tetraedro e os
átomos de hidrogênio ocupam os vértices.
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- A aproximação entre dois átomos de carbono sp² leva à formação da
ligação σ (sp²-sp²) por meio da sobreposição frontal entre os orbitais
sp²sp²sp²sp² de cada átomo.
- A sobreposição lateral entre os orbitais 2222pppp resulta na ligação pi.
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Uma ligação tripla consiste em uma ligação σ e duas pi
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Orbitais Híbridos Orbitais Híbridos Orbitais Híbridos Orbitais Híbridos Orbitais Híbridos Orbitais Híbridos Orbitais Híbridos Orbitais Híbridos spspspspspspspsp
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Isomeria Isomeria Isomeria Isomeria Isomeria Isomeria Isomeria Isomeria 
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IsômerosIsômerosIsômerosIsômeros: compostos diferentes com a mesma
fórmula molecular
Isomeria Plana – Os isômeros podem ser diferenciados
pela fórmula estrutural plana;
Isomeria Espacial ou Estereoisomeria – Os isômeros
são diferenciados pelas suas estruturas espaciais:
• Isomeria Rotacional ou conformacional;
• Isomeria Geométrica;
• Isomeria Óptica.
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- Compostos que apresentam a mesma fórmula molecular, porém
com a conectividade dos átomos diferentes, são chamados
isômerosisômerosisômerosisômeros constitucionaisconstitucionaisconstitucionaisconstitucionais.
- Os isômeros constitucionais têm diferentes propriedades físicas.
- Ex.: C4H10
Butano
pf -135°C
pe -0,5 °C
Isobutano
(2-metilpropano)
pf -160°C
pe -11,7 °C
Isomeria de Função ou FuncionalIsomeria de Função ou Funcional
Na isomeria de função os compostos possuem diferenças apenas
entre a função química. Veja alguns exemplos:
Aldeído Cetona Ácido Carboxílico Éster
C3H6O C4H8O2
Propanal Propanona Ácido Butanóico Etanoato de Etila
Outros exemplos comuns são isomeria funcional entre álcool e éter,
álcool aromático e fenol.
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Isomeria de Cadeia ou NúcleoIsomeria de Cadeia ou Núcleo
Os compostos possuem a mesma função, mas possuem
diferenças entre as suas cadeias.
Hidrocarboneto Hidrocarboneto
C4H10 C3H6
Butano Metilpropano Propeno Ciclopropano
Cadeia aberta, normal,
saturada e homogênea
cadeia aberta, 
ramificada,
saturada e 
homogênea
cadeia aberta, 
normal,
insaturada e 
homogênea
cadeia fechada, 
normal,
saturada e 
homogênea
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Isomeria de PosiçãoIsomeria de Posição
Os isômeros de posição possuem cadeias iguais e possuem a mesma
função, mas possuem diferenças na posição do grupo funcional,
ramificação ou insaturação.
Álcool Alcino
C3H7OH C4H6
1-Propanol 2-Propanol 1-Butino 2-Butino
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Metameria ou Isomeria de CompensaçãoMetameria ou Isomeria de Compensação
A metameria é um caso particular da isomeria de posição. Nela,
os metâmeros pertencem à mesma função, possuem cadeias
iguais e a única diferença é a posição de um heteroátomo.
Éter Éster
C4H10O C3H6O2
Etil Metil Éter Metil Propil Éter Metanoato de 
Etila
Etanoato de 
Metila
Outros exemplos de metameria são entre as aminas ou entre as amidas
comuns e substituídas.
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Tautomeria ou Isomeria DinâmicaTautomeria ou Isomeria Dinâmica
Este é um caso especial da isomeria de função, onde os isômeros
coexistem em um equilíbrio químico. Os tautômeros mais comuns são os
enóis e as cetonas ou os enóis e os aldeídos. A diferença é a posição da
hidroxila insaturada: em um carbono 1 (terminal) ela gera um aldeído e em
um carbono localizado no meio de uma cadeia ela gera uma cetona.
Exemplos:
Aldeído Enol Cetona Enol
C2H4O C3H6O
Etanal Etenol Propanona Propen-2-ol
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Isomeria Rotacional ouIsomeria Rotacional ouIsomeria Rotacional ouIsomeria Rotacional ouIsomeria Rotacional ouIsomeria Rotacional ouIsomeria Rotacional ouIsomeria Rotacional ou
ConformacionalConformacionalConformacionalConformacionalConformacionalConformacionalConformacionalConformacional
ConformaçãoConformaçãoConformaçãoConformação: qualquer arranjo tridimensional
dos átomos numa molécula que resultem da
rotação ao redor de uma ligação simples.
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Projeção em perspectiva
H
C C
HH
H
H
H H
C C
HH
H
H H
600
H H
H
H
H H
H
H H
600 H
H
H
H H
H
600
H
HH
H
HH
H
H
H
Projeção em cavalete
Projeção de Newman
ProjeçõesProjeçõesProjeçõesProjeçõesProjeçõesProjeçõesProjeçõesProjeções
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ConformaçãoConformaçãoConformaçãoConformação AntiAntiAntiAnti: conformação ao redor de
uma ligação simples carbono-carbono onde os
átomos em um dos carbonos estão afastados o
máximo possível dos átomos no carbono
adjacente
H
H H
H H
H
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ConformaçãoConformaçãoConformaçãoConformação EclipsadaEclipsadaEclipsadaEclipsada:::: conformação ao
redor de uma ligação simples carbono-
carbono onde os átomos em um dos
carbonos estão o mais próximos possível dos
átomos no carbono adjacente
H
H H
H
HH
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- O ângulo w varia de acordo com a rotação do
grupo metila.
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Projeções de Newman para o etano:
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- A energia da molécula varia com o ângulo w sob a forma de uma
senóide, com três máximos e três mínimos.
- Para o etano, a altura da barreira rotacional é de 2,8 kcal/mol.
- A temperatura ambiente as moléculas passam a maior parte do
tempo no poço de potencial. Ocasionalmente (muitas vezes por
minuto) as moléculas têm energia suficiente para alcançar a
energia mais alta.
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- A rotação em torno da ligação C2-C3 leva a uma
barreira senoidal semelhante a do etano.
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Os átomos de carbono estão necessariamente em um plano.
Molécula com alto grau de simetria e todos os seus hidrogênios
são equivalentes.
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A energia tensional é aprox. 28 kcal/mol, devido a:
◦ tensão angular: os ângulos de ligação C-C-C estão 
comprimidos de 109,5° para 60°
◦ tensão torsional: há 6 hidrogênios eclipsados interagindo 
desfavoravelmente
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Não planar, tem a forma de um cartão dobrado na
diagonal com ângulo interno de 88°. Dá maior
estabilidade devido à menor repulsão entre os
hidrogênios;
A energia tensional é aprox. 26 kcal/mol;
◦ a conformação com a menor energia potencial é a de
“borboleta”.
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A estrutura é flexível. Os ângulos de ligação
são em média de 105°, tornando a tensão
angular menor que do ciclobutano. A energia
tensional do ciclopentano é aprox. 6,5
kcal/mol
◦ a conformação de menor energia potencial é a de 
“envelope”
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Composto cíclico mais comumente encontrado nanatureza. Os átomos de carbono no cicloexano não
estão todos no mesmo plano.
- Os ângulos de ligações C-C-C são de 112° e não de 120°.
- No estado fundamental o cicloexano não é planar.
- Apresenta dois confôrmeros, barcobarcobarcobarco eeee cadeiracadeiracadeiracadeira, sendo que o
mais estável é na forma cadeiracadeiracadeiracadeira, cerca de 99% a t.a., este é
quase totalmente livre de tensões.
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Conformação Cadeira: conformação torsional
mais estável de um anel de cicloexano
◦ todos os ângulos de ligação são aprox. 109,5°;
◦ todas as ligações de carbonos adjacentes estão em 
conformação anti.
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Há duas conformações cadeira equivalentes para o cicloexano:
◦ As duas conformações de cadeira equivalentes são estáveis, devido 
a facilidade de rotação em torno de suas ligações carbono-
carbono. 
◦ todas as ligações C-H equatoriais em uma cadeira são axiais na 
outra, e vice versa
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Conformação Barco: conformação torsional do
anel de cicloexano em que os carbonos 1 e 4 são
dobrados na direção um do outro
◦ menos estável que a conformação cadeira por 
+6,5kcal/mol
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- A molécula do cicloexano é bastante simétrica. Todos os
átomos de carbono são equivalentes.
- Cada carbono tem uma ligação axial e uma ligação
equatorial.
- Os Hidrogênios podem ser divididos em duas classes
equivalentes, os hidrogênios axiais e equatoriais.
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- No caso de cicloexanos monossubstituídos, os confômeros
não são equivalentes. Ex.: metilcicloexano
- O substituinte metila está em uma posição em um
confôrmero equatorial e em um posição axial na outra,
porque substituintes que são equatorial em um confôrmero
cadeira são axiais na outra.
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-As três ligações axiais sobre o mesmo lado do anel são paralelas
entre si, de modo que a metila está relativamente perto dos
substituintes axiais sobre os outros dois carbonos.
-Como a interação dos substituintes em posições 1 e 3 (ou 5), são
chamadas de interações 1,3-diaxiais.
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- A interação gauche é a mesma tensão provocada pela proximidade
dos átomos de hidrogênio do grupo metila na forma gauche do
butano.
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Os isômeros cis-trans têm:
◦ a mesma fórmula molecular;
◦ a mesma conectividade;
◦ um arranjo de átomos no espaço que não pode ser
interconvertido pela rotação ao redor de ligações
simples, sob condições normais.
Quím. Orgânica I - Prof. Dr. Samuel Mendes 41 42
- Se houver dois substituintes em um anel de cicloexano, ambos
substituintes têm de ser considerados para determinar qual dos dois
confôrmeros é o mais estável.
- Eles têm os mesmos átomos e os átomos estão ligados na mesma
ordem, mas diferem no arranjo espacial dos átomos. Ex.: 1,4-
dimetilcicloexano.
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- Uma conformação cadeira tem um grupo metil na posição equatorial
e um grupo metil na posição axial. O outro confôrmero também tem
um grupo metil na posição equatorial e um grupo metil na posição
axial.
- Portanto, ambos os confôrmeros são igualmente estáveis.
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- A conformação cadeira com dois substituintes em posições axiais
tem interações 1,3-diaxiais, fazendo com que seja cerca de (15,1
kJ/mol) menos estável que a conformação cadeira, com ambos os
grupos metil em posições equatoriais.
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Desenhe o 1,2,3,4,5,6-hexametilciclohexano com:
a) todos os grupos metil em posições axiais;
b) todos os grupos metil em posições equatoriais.
Desenhe o cis-1,4-dimetilcicloexano com as 
metilas nas posições axiais e nas equatoriais.
Exercício Exercício Exercício Exercício 
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Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica 
Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura ciscisciscisciscisciscis/trans /trans /trans /trans /trans /trans /trans /trans -------- E/ZE/ZE/ZE/ZE/ZE/ZE/ZE/Z
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- Os pares de Isômeros Geométricos apresentam
configurações diferentes. Por isso são chamados de Isômeros
Configuracionais.
- Como os Isômeros Configuracionais se diferenciam apenas
no arranjo espacial de seus átomos, são também chamados de
Estereoisômeros e apresentam propriedades físicas diferentes.
- Para que os estereoisômeros se interconvertam há
necessidade de ocorrer quebra de ligação, o que requer muita
energia, diferentemente do observado para os isômeros
conformacionais.
Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica 
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IsomeriaIsomeriaIsomeriaIsomeria CisCisCisCis/Trans/Trans/Trans/Trans
CisCisCisCis –––– Substituintes do mesmo lado do plano;
TransTransTransTrans –––– Substituintes em lados opostos do plano.
CompostosCompostosCompostosCompostos CíclicosCíclicosCíclicosCíclicos::::
H
CH3
CH3
H
trans-1,2-dimetilciclopropano
CH3
H
CH3
H
cis-1,2-dimetilciclopropano
Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica 
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AlquenosAlquenosAlquenosAlquenos dissubstituídosdissubstituídosdissubstituídosdissubstituídos::::
A fórmula C4H8 representa alquenos com várias estruturas
possíveis:
Buteno
2-buteno 2-buteno
2-metilpropeno
Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica 
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- Os termos CisCisCisCis e TransTransTransTrans só devem ser usados para a
designação da estereoquímica de alquenos
dissubstituídos.
SubstituiçãoSubstituiçãoSubstituiçãoSubstituição nananana ligaçãoligaçãoligaçãoligação dupladupladupladupla::::
- A isomeria geométrica não será possível se um dos dois
átomos de carbono que forma a dupla ligação contiver
dois grupos idênticos.
H
H R
H
Cl
Cl Cl
H
H
H Cl
F
H
H
H
Requisitos EstruturaisRequisitos EstruturaisRequisitos EstruturaisRequisitos EstruturaisRequisitos EstruturaisRequisitos EstruturaisRequisitos EstruturaisRequisitos Estruturais
Quím. Orgânica I - Prof. Dr. Samuel Mendes
Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica Isomeria Geométrica ciscisciscisciscisciscis/trans/trans/trans/trans/trans/trans/trans/trans
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- As combinações de substituintes que levam a
estereoquímica
Cis-Trans são:
- Entretanto, no caso de alquenos tritritritri e tetrassubstituídostetrassubstituídostetrassubstituídostetrassubstituídos,
a utilização destes termos pode ser ambígua:
a
b b
a
cis
a
b a
b
trans
a
b a
c
trans
a
b c
a
cis
a
b c
H a
b d
c
Neste caso fica impossívelimpossívelimpossívelimpossível
dizer se é cis ou trans, uma
vez que os 4 substituintes 4 substituintes 4 substituintes 4 substituintes 
são diferentesdiferentesdiferentesdiferentes. Para esses casos 
foi criado a nomenclatura E/Z
Cl
F H
Br
Requisitos EstruturaisRequisitos EstruturaisRequisitos EstruturaisRequisitos EstruturaisRequisitos EstruturaisRequisitos EstruturaisRequisitos EstruturaisRequisitos EstruturaisQuím. Orgânica I - Prof. Dr. Samuel Mendes
Regra 1: Considere o número atômico do átomo ligado diretamente ao
carbono sp2. Maior número atômico, maior a prioridade.
Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura EEEEEEEE--------ZZZZZZZZ
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Regra 2: Se houver ramificações, considere os átomos ligados e veja
qual possui maior número atômico.
…não podemos somar os números atômicos; devemos apenas
usar o átomo que possuir maio número atômico…
Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura EEEEEEEE--------ZZZZZZZZ
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Regra 3: -Se um átomo está ligado duplamente com outro átomo, o
sistema de prioridades trata como se estivesse usando ligações simples
a dois daqueles átomos. -Se um átomo está ligado triplamente com
outro átomo, o sistema de prioridades trata como se estivesse usando
ligações simples a três daqueles átomos.
Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura EEEEEEEE--------ZZZZZZZZ
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Regra 4: O isótopo de maior massa tem prioridade. 
Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura EEEEEEEE--------ZZZZZZZZ
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- Para estes casos, foi criado outro tipo de nomenclatura:
E/Z.
RegrasRegrasRegrasRegras geraisgeraisgeraisgerais::::
- Os átomos de maior número atômico tem maior
prioridade.
Ordem decrescente de prioridade dos elementos mais
comuns:
I < Br < Cl < S < F < O < N < C < H
Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura Nomenclatura EEEEEEEE--------ZZZZZZZZ
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- Os alquenos acíclicos transtranstranstrans são geralmente mais
estáveis do que seu isômero ciscisciscis por um valor que
depende de seus substituintes ligados a dupla ligação.
CisCisCisCis –––– os dois substituintes volumosos da ligação dupla
interferem um com o outro criando uma compressão
estérica na molécula e aumentando a energia de tensão
de van der Waals.
- Quanto maior os substituintes, maior a tensão.
R
H H
R
Estabilidade relativa de AlquenosEstabilidade relativa de AlquenosEstabilidade relativa de AlquenosEstabilidade relativa de AlquenosEstabilidade relativa de AlquenosEstabilidade relativa de AlquenosEstabilidade relativa de AlquenosEstabilidade relativa de Alquenos
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- Nos isômeros trans os dois substituintes estão
afastados e a interferência estérica é menos severa.
- Os alquenos maismaismaismais substituídossubstituídossubstituídossubstituídos são os mais estáveis.
- Esta estabilidade se deve, provavelmente aos
efeitosefeitosefeitosefeitos indutivosindutivosindutivosindutivos dos grupos alquila.
R
H R
H
Estabilidade relativa de AlquenosEstabilidade relativa de AlquenosEstabilidade relativa de AlquenosEstabilidade relativa de AlquenosEstabilidade relativa de AlquenosEstabilidade relativa de AlquenosEstabilidade relativa de AlquenosEstabilidade relativa de Alquenos
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OrdemOrdemOrdemOrdem DECRESCENTEDECRESCENTEDECRESCENTEDECRESCENTE dededede estabilidadeestabilidadeestabilidadeestabilidade::::
- A isomeria geométrica não será possível se um dos dois
átomos de carbono que forma a dupla ligação contiver
dois grupos idênticos.
R
R R
R
> > > > > >
R
R
R R
R
R
R
R R R H
H H
H
Estabilidade relativa de AlquenosEstabilidade relativa de AlquenosEstabilidade relativa de AlquenosEstabilidade relativa de AlquenosEstabilidade relativa de AlquenosEstabilidade relativa de AlquenosEstabilidade relativa de AlquenosEstabilidade relativa de Alquenos
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� Correção de exercícios;
� Isomeria Espacial.
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