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Alcanos

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Universidade Federal de Pernambuco
Departamento de Farmácia
Hidrocarbonetos
Dalci J. Brondani
Recife, 20014.
Química Orgânica I 
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Moléculas contendo somente átomos de “C”e “H”
Duas classes: Alifáticos 
			 Aromáticos 
Alifáticos dividem-se 03 subgrupos: 			Alcanos, Alquenos (Alcenos) e Alquinos (Alcinos)
Alcanos ou parafinas				CnH2n + 2
	Hidrocarbonetos saturados; ligações simples () 
HIDROCARBONETOS
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HIDROCARBONETOS
Alquenos ou olefinas				CnH2n
	Hidrocarbonetos insaturados; ligações duplas ( e )
Alquinos:						CnH2n - 2
	Hidrocarbonetos insaturados; ligações triplas ( e )
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Nomenclaturas: Prefixo + terminação
Alifáticos
Alcanos;		......+ ANO;		ligs simples, sp3
Alcenos;		......+ ENO;	 contém lig. dupla; sp2
Alcinos;		......+ INO;	 contém lig. tripla; sp
HIDROCARBONETOS
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Grupos funcionais em hidrocarbonetos
Substituição de um átomo “H” por  grupo funcional
	Ex.: R-H + Cl2	h	R-Cl + H-Cl
	Reatividade: Alcanos < Alcenos < Alcinos
Alcanos substituídos funcionalizados:
HIDROCARBONETOS
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Alcanos substituídos funcionalizados:
HIDROCARBONETOS
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Alcanos: ligações simples () e hibridização sp3
Muitos são utilizados como combustíveis.
01 a 04 “C” gasosos			 
	> 04  17 “C” líquidos
	 18 “C” líq. viscosos ( sólidos graxos )
ALCANOS
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ALCANOS
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Isômeros estruturais
Mesma fórmula molecular, mas diferentes fórmulas estruturais
ALCANOS
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Regras de Nomenclatura – IUPAC:
Escolher a cadeia principal (longa)	 nome principal
Identificar os grupos ligado a esta cadeia principal
Nomear cada um destes grupos 		 ordem alfabética
Numerar a cadeia principal de tal maneira q os substituintes receba os menores nos possíveis.
			6-etil-4-isopropil-2-metil-6-propil-decano
ALCANOS
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Radicais (R-): prefixo + term. ila = il
	Metil, etil, propil, isopropil(comum)=1-metiletil, secbutil(comum)=1-metilpropil, isobutil(comum)=2-metilpropil, terbutil=1,1-dimetiletil, neopentil= 2,2-dimetilpropil, vinil(etenil), alil(2-propenil), etinil, fenil(Ph), benzil(Bn), 	R-CH2-R, metileno,	R3C-H, metino
ALCANOS
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Nomenclatura dos cicloalcanos	 CnH2n
Exercício:
1,3-diciclohexilpropano, 6-isopropil-2,3-dimetilnonano
ALCANOS
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Compostos bicíclicos ou policíclicos
Contém 02 ou mais anéis fundidos (aromáticos ou não)
Composto principal do alcano corresponde ao no total de átomos de “C” nos anéis fundidos
Tendo substituintes, numeramos o sistema de anéis começando numa cabeça de ponte (interseção; “C” 3ário), seguindo para a outra ponte mais longa (> no de “C” 2ário) passando à 2ª mais longa e deixando a mais curta por último
ALCANOS
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Exercícios:
	Bicíclo[5.2.0]nonano, 
	Bicíclo[3.1.1]heptano, 
	Bicíclo[3.3.0]- octano, 
	2-metileno-3,3-dimetilbicíclo[2.2.1]heptano
ALCANOS
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Aromáticos:
Deslocalização de elétrons ; Ressonância
ALCANOS
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Conformação de alcanos e cicloalcanos
Ocorrem na molécula alterações de “E” quando os grupos giram em torno de uma ligação simples
ALCANOS
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Para o etano ter rotação livre necessita de 2,9 Kcal/mol e para o butano de 6,1 kcal/mol
Eclipasada maior energia e forma anti possui menor energia (zig-zag)
ALCANOS
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Ciclohexano
03 formas: Cadeira, bote e torcida
ALCANOS
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Ciclohexano 
substituído
ALCANOS
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ALCANOS
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Geometria plana, â de lig. C-C-C 60o (tensão)
Interpenetração dos orbitais não é efetiva (curvada)
Densidade eletrônica não é ao longo do eixo internuclear e sim ao longo da curva dos orbitais (lig. + fraca)
ALCANOS
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Cicloalcanos dissubstituídos: Isômeros Cis-Trans
Principalmente em ciclos de 3 a 5 “C”
Cis: Substituíntes no mesmo lado 
Trans: Substituíntes em lados opostos
ALCANOS
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REAÇÕES DE ALCANOS
REAÇÕES de ALCANOS
Reagem com substâncias altamente reativas ou condições enérgicas favoráveis.
Oxidação
Hidroc. + O2 	 CO2 + H2O + calor
Combinação	 Combustão, queima
 
CH4 + 2O2	 CO2 + 2H2O + calor
 Ho= -890Kj/mol (-212,8 Kcal/mol)
 
(CH3)2CHCH2CH3 + 8O2	 5CO2 + 6H2O + E
 Ho= -3529Kj/mol (-843,3 Kcal/mol)
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Calor de combustão:
Calor envolvido na combustão completa de 01mol subst.
Ho = Hoprodutos – Horeagentes
Ho = – reação exotérmica, Ho = + reação endotérmica
No de Oxidação:
Relação do no de ligantes em que o átomo está envolvido (valência).
Ex.: “C”(-4 a +4; CH4/CO2); H=+1, O=-2, Cl=-1
Oxidação do “C” ocorre quando a ligação entre o “C” e o átomo menos eletronegativo que o “C” é substituída por um átomo mais eletronegativo.
REAÇÕES DE ALCANOS
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Nox do “C” 
Aumento no Nox do “C”(-4 a +4) está relacionado ao aumento do no de ligações entre C-O (ou outro elemento mais eletronegativo) e decréscimo de C-H ou somente decréscimo do no de “H”
Ex.: 
H3C-CH3: (sp3; 6 lig. C-H; Nox = -3); 
H2C=CH2: (sp2; 4C-H; Nox = -2); 
H-CC-H: (sp; 2C-H; Nox = -1)
REAÇÕES DE ALCANOS
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Ex.: CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl
-4			 -2		
CH3Cl + 2Li 	 CH3Li + LiCl
-2			 -4
 
					
REAÇÕES DE ALCANOS
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Homólise e Heterólise de Ligações
 A:B
Intermediários em reações químicas (altamente reativos)
Radicais livres (7és) e carbocátions (6és; ácidos): eletrófilos
Carbânion (8és - bases fortes): nucleófilos
REAÇÕES DE ALCANOS
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 Hf = - Hd
Formação de ligação: Processo Exotérmico (H<0)
Quebra de ligação: Processo Endotérmico (H>0)
H. + H.		H:H 	H= - 104kcal/mol
Cl. + Cl.		Cl:Cl	H= - 58 kcal/mol
 
Exercício: Calcular H (kcal/mol)
H= Hf(-) + Hd(+)
H:H (104) + Cl:Cl (58)		2 H:Cl (103)
CH4 (104) + F2 (38)		CH3F (108) + HF(136)
REAÇÕES DE ALCANOS
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Estabilidade dos Intermediários
REAÇÕES DE ALCANOS
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Ordem de estabilidade 3ário > 2ário > 1ário > metila
REAÇÕES DE ALCANOS
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Carbocátion
Ordem de estabilidade: Carbono 3ário > 2ário > 1ário > metila
Grupos ligados “C+” adquirem parte da + estabilizando-o 
Quanto maior a doação de elétrons do ligante maior a estabilidade
 
Carbânion
Efeitos indutivo e de ressonância 
Quanto maior for a capacidade do grupo ligado ao“C-“ em atrair elétrons maior é a estabilidade
REAÇÕES DE ALCANOS
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Ex.:
	Grupos: -NO2 > -(R)C=O > -CN > -SO2R > -COOR > -Ph, C=C > -X > -H
Exercício:
REAÇÕES DE ALCANOS
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Acidez
HCCH > H2C=CH2 > H3C-CH3
 
Basicidade
H3C- > H2N- > HO- > F- 
REAÇÕES DE ALCANOS
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Reação de alcanos: radicais livres (C-C, C-H afinidade) 
Ex: Reação de metano com halogêneos (fase gasosa)
R-H + X2	 R-X + HX		 X= F, Cl, Br, I
03 etapas: Iniciação, Propagação e Terminação
	Formação de radicais livres
REAÇÕES DE ALCANOS
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Formação do Cloro metano
Cessar irradiação, aquecimento ou reagentes
Obs: como a reação é em cadeia, poderá se formar o CH2Cl2, CHCl3 e CCl4
REAÇÕES DE ALCANOS
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F: forte agente oxidante; reação extremamente exotérmica
Cl, Br: menos exotérmica
I: 	endotérmica
 
Ordem de reatividade: F2 > Cl2 > Br2 > I2 ( Eat. = +5 ; +16 ; +78 ; 140 kJ/mol)
 
Razão na seletividade do Cl e Br
 
R3CH > R2CH2 > RCH3
5,2	 3,9	 	1 Cl
1640(20)	82(1)		1(10-2)		Br
 
REAÇÕES DE ALCANOS
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Ordem de seletividade: I2 > Br2 > Cl2 > F2
Industria:
cloração		(radiação ou térmica)
REAÇÕES DE ALCANOS
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Síntese de Corey-House
1ª etapa: Preparação do dialquilcuprato de lítio (C > eletroneg Cu+2)
2ª etapa:
Ex.:
Reatividade: Haletos de alquila 1ário > 2ário > 3ário 
 
PREPARAÇÃO DE ALCANOS
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Reação de Wurtz
Limita-se para haletos iguais: R’X e R”X (R’ = R”), quando R’≠ R” ocorre formação de vários produtos.
PREPARAÇÃO DE ALCANOS
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Hidrogenação de Alcenos
Adição de H2 a C=C utilizando Ni, Pt, Pd(cat) Alcanos
PREPARAÇÃO DE ALCANOS
ADIÇÃO “SIN”
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Redução de Haletos de Alquila
PREPARAÇÃO DE ALCANOS
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h
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