QF Parte 1 Revisão

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QUÍMICA ORGÂNICA
parte 1
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QUÍMICA ORGÂNICA
(É o ramo da Química que estuda os compostos do CARBONO)
Cafeína
Vinagre
Glicose
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CLASSIFICAÇÃO DO CARBONO
Carbono primário
Ligado diretamente, no máximo, a um outro carbono
Carbono secundário
Ligado diretamente a dois outros carbonos
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Carbono terciário
Ligado diretamente a três outros carbonos
Carbono quaternário
Ligado diretamente a quatro outros carbonos
CLASSIFICAÇÃO DO CARBONO
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CLASSIFICAÇÃO DO CARBONO
(Centec-Ba) Considere a cadeia a seguir:
Os carbonos numerados classificam-se respectivamente como:
a) primário, terciário, quaternário, secundário
b) primário, quaternário, secundário, terciário
c) secundário, quaternário, terciário, primário
d) terciário, secundário, primário, quaternário
e) terciário, primário, secundário, quaternário
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CADEIAS CARBÔNICAS
Alifática (aberta)
Normal
Ramificada
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CADEIAS CARBÔNICAS
Cíclica (fechada)
Alicíclica
Aromática
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8
CADEIAS CARBÔNICAS
Saturada
Insaturada
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CADEIAS CARBÔNICAS
Homogênea
Heterogênea
9
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CADEIAS CARBÔNICAS
(Univali_SP) O gosto amargo característico da cerveja, deve-se ao composto mirceno, proveniente das folhas de lúpulo, adicionado à bebida durante a sua fabricação.
 
A fórmula estrutural do mirceno apresenta: 
a) um carbono terciário
b) cadeia carbônica saturada e ramificada
c) cinco carbonos primários
d) cadeia acíclica e insaturada
e) cadeia carbônica heterogênea
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HIDROCARBONETOS
Alcano (CnH2n+2)
Cadeia alifática e saturada
CH3 – CH2 – CH2 – CH3
Alceno (CnH2n)
Cadeia alifática e insaturada por uma ligação dupla
CH3 – CH = CH – CH3
Alcino (CnH2n-2)
Cadeia alifática e insaturada por uma tripa ligação
HC ≡ C – CH3
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HIDROCARBONETOS
Alcadieno (CnH2n-2)
Cadeia alifática e insaturada por 2 duplas ligações
H2C = C = CH – CH3
Cicloalcano (CnH2n)
Cadeia cíclica e saturada
Cicloalqueno
Cadeia cíclica e insaturada por dupla ligação
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HIDROCARBONETOS
Aromático
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NOMENCLATURA
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NOMENCLATURA
CH3 - CH2 – CH3
CH3 – CH = CH – CH3
propano 
2-buteno 
H2C = CH – CH2 – CH3
1-buteno 
H2C = C = CH – CH2 – CH3
1,2-pentadieno 
H2C = CH – CH = CH2
1,3-butadieno 
H2C = CH – C ≡ CH
butenino 
ciclobuteno 
HIDROCARBONETOS
HC ≡ C – CH3
propino 
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GRUPOS OU AGRUPAMENTOS
H3C – 				metil
H3C – CH2 – 			etil
H3C – CH2 – CH2 –		propil
CH3 – CH –			isopropil
		
CH3 – CH2 – CH2 – CH2 –	butil
CH3 – CH2 – CH – CH3		sec-butil
CH3 – C – CH3			terc-butil
CH3
CH3
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GRUPOS OU AGRUPAMENTOS
CH3 – CH – CH2 –	isobutil
CH2 = CH –		vinil
 fenil				benzil
CH3
H
H
H
H
H
CH2 – 
H
H
H
H
H
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NOMENCLATURA
HIDROCARBONETOS RAMIFICADOS
EXERCÍCIOS NA APOSTILA ...
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FUNÇÕES ORGANICAS
Álcool
Álcool primário (grupo hidroxila ligado a um carbono primário)
Álcool secundário (grupo hidroxila ligado a um carbono secundário)
Álcool terciário (grupo hidroxila ligado a um carbono terciário)
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FUNÇÕES ORGANICAS
Fenol
Grupo hidroxila ligado diretamente ao anel aromático
Aldeído
Presença do grupamento H –C = O (formila) 
Éter
presença de um átomo de oxigênio entre dois carbonos
R — O — R' 
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FUNÇÕES ORGANICAS
Cetona
Presença do grupamento – C = O (carbonilo)
Ácido carboxílico
presença do grupo – COOH (carboxila)
Éster
constituem o grupo funcional R – COO – R´
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FUNÇÕES ORGANICAS
Amida
               
Amina
             
Nitrila
R — C ≡ N
Haleto
R — C — X
(X = F, Cl, Br, I)
OUTRAS FUNÇÕES
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FUNÇÕES ORGANICAS
EXERCÍCIOS NA APOSTILA ...
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NOMENCLATURA
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NOMENCLATURA
Ácido carboxílico
ÁCIDO + NOME DO RADICAL + ÓICO
Éter
MENOR RADICAL + OXI + MAIOR RADICAL
	 O
H3C – C
	 OH
ácido etanóico
CH3 – CH2 – O – CH3
metóxietano
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NOMENCLATURA
Éster
RADICAL + ATO DE + RADICAL
Amina
RADICAL + AMINA
	 O
H3C – C
	 O – CH2 – CH2 – CH3
etanoato de propila
	 CH2 – CH3
H3C – N
	 CH2 – CH2 – CH3
metiletilpropilamina
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NOMENCLATURA
Éster
RADICAL + AMIDA
Nitrilo
RADICAL + NITRILO
Haleto orgânico
HALETO + RADICAL
	 O
H3C – C
	 NH2
etanoamida
N ≡ C – CH2 – CH2 – CH3
butanonitrilo
Cl – CH2 – CH2 – CH3
1- cloro propano
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NOMENCLATURA
EXERCÍCIOS NA APOSTILA ...
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Isomeria plana
Isomeria de cadeia (mesma função e cadeias carbônicas diferentes)
H3C – CH = CH2			
Isomeria de posição (mesma função, mesma cadeia carbônica, diferentes posições dos átomos ou radicais a ela ligados)
 CH2
H2C CH2
ISOMERIA
(COMPOSTOS DIFERENTES COM A MESMA FÓRMULA MOLECULAR)
 CH3
H3C – CH – CH2 – CH2 – CH3
 CH3
H3C – CH2 – CH – CH2 – CH3
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Isomeria plana
Isomeria de função (diferente função química)
H3C – H2C – OH	H3C – O – CH3
Isomeria de compensação (diferente posição do heteroátomo da cadeia)
H3C – O – CH2 – CH2 – CH3	 H3C – CH2 – O – CH2 – CH3
ISOMERIA
(COMPOSTOS DIFERENTES COM A MESMA FÓRMULA MOLECULAR)
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Isomeria plana
Tautomeria (isômeros em equilíbrio químico)
aldeído ↔ enol
cetona ↔ enol 
ISOMERIA
(COMPOSTOS DIFERENTES COM A MESMA FÓRMULA MOLECULAR)
	 O
↔ H3C – C
	 H
 OH
H2C = CH
 OH
H2C = C – CH3
	 O
↔ H3C – C
	 CH3
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ISOMERIA
Isomeria espacial
Isomeria geométrica (CIS – TRANS)
Alifáticos (C = C)
(COMPOSTOS DIFERENTES COM A MESMA FÓRMULA MOLECULAR)
A
B
B
A
A
B
A
B
CIS
TRANS
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ISOMERIA
Isomeria espacial
Isomeria geométrica (CIS – TRANS)
Alifáticos (C = C)
(COMPOSTOS DIFERENTES COM A MESMA FÓRMULA MOLECULAR)
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ISOMERIA
Isomeria espacial
Isomeria geométrica (CIS – TRANS)
Cíclicos
(COMPOSTOS DIFERENTES COM A MESMA FÓRMULA MOLECULAR)
CIS
TRANS
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ISOMERIA
Isomeria espacial
Isomeria óptica (presença de pelo menos um carbono assimétrico/quiral)
(COMPOSTOS DIFERENTES COM A MESMA FÓRMULA MOLECULAR)
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ISOMERIA
Isomeria espacial
Isomeria óptica (presença de pelo menos um carbono assimétrico/quiral)
(COMPOSTOS DIFERENTES COM A MESMA FÓRMULA MOLECULAR)
Carbono assimétrico é um átomo de carbono saturado (hibridação sp3), que apresenta quatro radicais diferentes ligados a ele
 R´
R – C* – R´´
 
 R´´´
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ISOMERIA
Isomeria espacial
Isomeria óptica (presença de pelo menos um carbono assimétrico/quiral)
(COMPOSTOS DIFERENTES COM A MESMA FÓRMULA MOLECULAR)
dextrógero
levógero
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ISOMERIA
Isomeria espacial
Isomeria óptica (presença de pelo menos um carbono assimétrico/quiral)
Isômero opticamente ativo (IOA)
Isômero opticamente inativo (IOI)
(COMPOSTOS DIFERENTES COM A MESMA FÓRMULA MOLECULAR)
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ISOMERIA
EXERCÍCIOS NA APOSTILA ...
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Estereoquímica
Estudo tridimensional das moléculas
Conformações do Etano
Conformações
Confôrmero
Isômero conformacional
Conformações do Etano
Conformações
Representações de cavalete (sawhorse)
Ângulo oblíquo
Todas as ligações C – H
Projeções de Newman
Ligação C – C diretamente na frente e atrás
Cabeça-cauda
Conformações do Etano
Conformações
Representações de sawhorse
Projeções de Newman
Conformações do Etano
Conformações
Tensão de torção
99%
1%
Conformações do Propano
Conformações
Tensão de torção
Conformações do Butano
Conformações
Tensão de torção
Anti
Menor energia
180º
Gauche
Energia intermediária
60º
Impedimento estérico
Interação de repulsão que acontece quando os átomos são forçados a permanecer juntos além daquilo que seu raio atômico permite
Resultado de se tentar forçar dois átomos a ocupar o mesmo espaço
Confôrmeros de alcanos
Estabilidade de cicloalcanos
Teoria de Tensão de Baeyer (1885)
Tensão angular
Conformações de cicloalcanos
Ciclobutano
Energia de
tensão = 110,4 kJ mol-1
Conformações de cicloalcanos
Ciclopentano
Energia de tensão = 26,0 kJ mol-1
Conformações de cicloalcanos
Ciclohexano
Livre de tensão
Conformação cadeira
Conformações de cicloalcanos
Ciclohexano
Ligações axiais e equatoriais
Conformações de cicloalcanos
Ciclohexanos Barco
Conformações de cicloalcanos
Ciclohexanos Barco
Isomeria Cis-Trans em Alcenos
cis-2-Buteno
trans-2-Buteno
Isomeria Cis-Trans em Alcenos
=
≠
Isômeros cis-trans
Regras de sequência: a designação E,Z
Ligação dupla E
(grupos de alta prioridade estão de lados opostos, entgegen = oposto)
Ligação dupla Z
(grupos de alta prioridade estão do mesmo lado, zusammen = junto)
Regras de sequência: a designação E,Z
Regras de Cahn-Ingold-Prelog
1. Considere separadamente cada um dos carbonos da ligação dupla, olhe para os dois átomos diretamente ligados a eles e atribua prioridades de acordo com o número atômico
Br > Cl > O > N > C > H
35 > 17 > 8 > 7 > 6 > 1
Alta
Baixa
Baixa
Alta
Baixa
Alta
Baixa
Alta
(E)-2-Cloro-2-buteno
(Z)-2-Cloro-2-buteno
Regras de sequência: a designação E,Z
Regras de Cahn-Ingold-Prelog
2. Se não for possível resolver a geometria usando o átomo imediatamente ligado aos carbonos da ligação dupla, use sucessivamente os grupos de átomos mais afastados até encontrar a primeira diferença
Mais alta
Mais baixa
-CH2CH3
-CH3
-OCH3
-OH
-CH(CH3)2
-CH2CH3
-CH2Cl
-CH2NH2
Regras de sequência: a designação E,Z
Regras de Cahn-Ingold-Prelog
3. Os átomos com ligações múltiplas são equivalentes ao mesmo número de átomos com ligações simples
–CH=O é equivalente a –CHO2
Estabilidade dos Alcenos
Interconversão cis-trans não ocorre espontaneamente
Pode ser obtido por tratamento com um forte catalisador ácido
Trans (76%)
Cis (24%)
H+
Estabilidade dos Alcenos
trans-2-Buteno
cis-2-Buteno
Impedimento estérico
∆Hºcombustão = -2685,5 kJ mol-1
∆Hºcombustão = -2682,2 kJ mol-1
Moléculas Quirais
Suas imagens especulares não são superponívies.
Um átomo tetraédrico (p. ex. Carbono) ligado a quatro grupos diferentes é dito assimétrico (centro quiral, centro estereogênico).
superponíveis
aquiral
A simetria de uma molécula ajuda-nos a distinguir uma molécula quiral de uma não-quiral.
Para a maioria das moléculas orgânicas a existência ou não de um plano de simetria pode ser suficiente para dizer se uma molécula é quiral ou não.
Um plano de simetria bissecta as molécula em duas metades de tal forma que um lado da molécula seja a imagem especular do outro.
O metano tem 6 planos de simetria, o clorometano tem 3, o diclorometano 2, o bromoclorometano 1 e o bromoclorofluormetano nenhum.
Configuração Absoluta
Designação R-S para enantiômeros
A configuração absoluta de um enantiômero é definida pelo arranjo espacial dos grupos substituintes ao redor do centro quiral.
Não há correlação direta entre a configuração absoluta e o sinal da rotação óptica da molécula.
A configuração absoluta de um enantiômero pode ser determinada através da difração de raios X ou através da correlação química com uma molécula que tenha a sua configuração absoluta conhecida.
A convenção para nomear os enantiômeros de foi desenvolvida por R.S. Cahn, C. Ingold, and V. Prelog.
Aos quatro substituintes no carbono quiral devem ser atribuídas ordens de prioridade decrescente. 
a maior prioridade
b segunda maior prioridade
c terceira mairo prioridade
d menor prioridade
Sendo a molécula posicionada com o substituinte de menor prioridade para trás em relação ao observador, os outros três substituintes serão arranjados nos sentidos horário (R = rectus) ou anti-horário (S = sinistro).
Regras de seqüência para o estabelecimento das prioridades
1) Átomos diretamente ligados ao centro estérico (C assimétrico)
A maior prioridade é do maior número atômico. O hidrogênio é sempre o de menor prioridade. 
Um isótopo de maior massa tem prioridade sobre o de menor massa.
2) Se dois átomos têm a mesma prioridade usando a regra 1, siga em direção aos outros subsituintes até encontrar uma diferença.
3) Ligações duplas e triplas são contadas como se fossem simples e os átomos delas são duplicados ou triplicados.
Alanina [(+)-Ácido-2-aminopropiônico]
 [a]D = +8.5°
Gliceraldeído [(–)-2,3-dihidroxipropanal]
 [a]D = –8.7°
EXEMPLOS
Projeção de Fischer 
(Emil Fischer, 1852-1919, Univ. de Berlin, Prêmio Nobel em química, 1902)