resumo quimica organica

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QUÍMICA ORGÂNICA
FORMAÇÃO DE ESTRUTURAS, FUNCIONALIDADE E ESTEREOQUÍMICA DE BIOMOLÉCULAS.
REATIVIDADE QUÍMICA E ESTRUTURA MOLECULAR: ACIDEZ E BASICIDADE. EFEITOS ELETRÔNICOS.
PROPRIEDADES FÍSICAS E ESTRUTURA MOLECULAR: TRANSIÇÃO DE ESTADOS FÍSICOS E SOLUBILIDADE.
INTERAÇÕES INTERMOLECULARES.
PRINCIPAIS REAÇÕES DE FORMAÇÃO DA LIGAÇÃO C-C.
INTERCONVERSÃO DE GRUPOS FUNCIONAIS.
	
FORMAÇÃO DE ESTRUTURAS, FUNCIONALIDADE E ESTEREOQUÍMICA DE BIOMOLÉCULAS.
Os orbitais atômicos são do 1s, 2s, 2p, 3s, 3p e 3d. a ocupação dos orbitais ocorre de forma que os menos energéticos são preenchidos primeiro, e cada um deles comporta 2 e-. e todos são ocupados com um e- pelo menos. Os orbitais degenerados p, que tem a mesma energia, tem e- adicionados um a um até que todos os orbitais tenham ao menos 1 e-, ficando desemparelhados para então emparelha-los. Quando dois átomos se aproximam, aumenta a sobreposição dos orbitais atômicos, até que se formam orbitais moleculares, que envolvem ambos os núcleos e permite a migração dos e- entre eles. Cada orbital molecular contém 2 e- emparelhados. Tem orbital ligante, com elétrons no estado fundamental e o antiligantes, no qual os elétrons não estão nesse formato. A formação de estruturas baseia-se em dois princípios, primeiro os átomos tem valências fixas, fazendo apenas um número determinado de ligações; segundo o carbono pode utilizar mais de uma de suas 4 valências para se ligar a outro carbono. Com essa instituição da teoria estrutural, foi possível diferir entre os isômeros, moléculas de mesma fórmula molecular, mas diferentes estruturas e propriedades. A verificação do arranjo espacial da molécula também é uma informação importante. As moléculas se formam de modo a conseguir a configuração eletrônica de um gás nobre (regra do octeto), o que ocorre por ligações iônicas ou covalentes. A ligação iônica depende da formação de íons, que por sua vez depende da eletronegatividade dos átomos, ou seja, da sua habilidade em atrair elétrons. A eletronegatividade aumenta da esquerda para a direita e de baixo para cima na tabela periódica. E ao se tornarem íons, ambas as espécies alcançam o octeto na ultima camada. Quando as eletronegatividades são semelhantes, os átomos tendem a compartilhar elétrons para atingir a regra do octeto. Para adequar as estruturas moleculares teóricas, algumas passam por um processo de ressonância, onde ocorre alternância da dupla ligação. A parte da molécula com átomos diferentes de C e H são denominados grupos funcionais, que determinam a forma como a molécula funciona. 
FUNCIONALIDADE: os grupos funcionais determinam o funcionamento químico e biológico da molécula. A presença de ligações simples tornam o composto saturado, ligações múltiplas entre carbonos tornam o composto insaturado. Alcanos são os mais simples, não contém grupos funcionais, baixa reatividade de modo que são usados como solventes (hexano) e são inflamáveis. Alcenos podem ser chamados de olefinas, a presença de duplas ligações entre os carbonos tornam a molécula mais reativa. Alcinos não são muito comuns na natureza, e a tripla ligação entre os carbonos fazem com que sejam lineares e conferem um tipo especial de reatividade. Álcoois contém um grupo OH, são solúveis em água quando contém até 5 carbonos; podem ser primários, secundários ou terciários dependendo do carbono ao qual o OH se ligue. Éteres contêm o O como heteroátomo na cadeia (R1 ---O---R2). Aminas (R--- NH2) têm propriedades básicas. Nitrocompostos (R---NO2) podem tornar a molécula instável ou mesmo explosiva; o N faz 4 ligações, com ressonância. Haloalcanos são formados pela substituição de H nos alcanos por haletos, tornando a molécula mais reativa. Aldeídos (R—COH) e Cetonas (R—CO—R) contêm o grupo carbonila, os aldeídos se podem se formar pela oxidação de álcoois. Ácidos carboxílicos (R—COOH) contêm o grupo carboxílico e possuem ação ácida, reagindo com bases e perdendo prótons. Ésteres (R—COO—R) formam as gorduras e alguns são voláteis. Amidas (R—CONHn) podem ser primárias, secundárias ou terciárias, conforme menos H estão ligados ao N, são as proteínas. Nitrilas (R—CN) ligação tripla entre C e N, o grupo ciano; tem atividade um pouco diferentes das relacionadas ao cianeto. Ácidos clorados (R—COCl) derivam dos ácidos carboxílicos e sõ altamente reativos. Acetais são compostos nos quais há dois O ligados por ligação simples ao mesmo carbono, açúcares são assim (O—C—O). Fenila e Benzila: anéis aromáticos, que quando ligado ao CH2 é denominado fenila. 
ESTEREOQUÍMICA: Isômeros são compostos de mesma fórmula molecular, mas que são diferentes. Se a diferença ocorre na forma como os átomos são conectados, são ditos isômeros constitucionais. Esteroisômeros são aqueles que diferem entre si pelo arranjo espacial dos átomos, não podendo ser interconvertidos entre si pela grande barreira de rotação, são os isômeros cis (substituintes iguais do mesmo lado do plano) e trans (substituintes de lados opostos). Enantiômeros são isômeros que tem imagem especular sobreponível, os diasteroisômeros não tem imagem especular sobreponível (isômeros cis-trans). Apenas moléculas com carbono quiral possuem enantiômeros. As formas se interconvertem espontaneamente ou não. Essa molécula produz imagem especular que quando girada não se superpõe com a molécula original. Esses enantiômeros são denominados pelo sistema R (direita) e S (esquerda), que funciona da seguinte forma: enumera-se os 4 grupos diretamente ligados ao centro quiral, começando com aquele de maior número atômico e o último seja aquele com menor número atômico; considera-se também o número atômico dos ligantes dos ligantes do carbono quiral para priorizar algum no caso de serem equivalentes; gira-se a molécula para que o 4º ligante fique afastado do observador, e traça-se um caminho de 123, se o giro for no sentido anti-horário, a molécula é dita S, se for no sentido horário, é R. A presença de ligações duplas ou triplas faz com que duplique ou triplique ambos os átomos, o grupo com menos hidrogênios completando carbonos é priorizado. Para essas moléculas, os PF e PE e solubilidade são idênticos, a diferença ocorre quando interagem com outros compostos quirais e quando são submetidos a um feixe de luz plano-polarizada, onde cada enantiômero desvia a luz para um lado, por isso são ditos opticamente ativos. A substância que desvia a luz no sentido horário é dextro-rotatória (+), e a que desvia no sentido anti-horário é levo-rotatória (-). Não existe uma correlação entre o tipo de enantiômero e o lado para o qual o desvio da luz ocorre. Quando os enantiômeros estão em quantidades molares idênticas, tem-se uma mistura racêmica que não desvia a luz. Normalmente na síntese de compostos quirais, obtêm-se a mistura racêmica dos enantiômeros, no entanto, uma síntese enantio-seletiva é possível desde que haja um reagente quiral, solvente ou catalisador que controle o curso da reação; nesse contexto as enzimas tem grande importância, porque são quirais e seletivas para uma molécula. Muitas moléculas contêm mais de um estereocentro, portanto o número de enantiômeros é 2 elevado ao número de estereocentros. Estruturas meso são aquirais embora contenham estereocentros, por isso, 2n é inválida para ela. Nessas moléculas com múltiplos estereocentro, cada um é analisado separadamente e o nome engloba cada posição dos centros quirais.
REATIVIDADE QUÍMICA E ESTRUTURA MOLECULAR: ACIDEZ E BASICIDADE. EFEITOS ELETRÔNICOS. 
As reações de ácido-base são as principais que ocorrem com compostos orgânicos, além de permitir relacionar estrutura e reatividade. 
Teoria de Bronsted-Lowry: ácidos são doadores de prótons e bases receptoras de prótons. Alguns ácidos doam mais de um próton, são ácidos dipróticos, que doam os prótons por etapas. Os cátions liberados podem ser solvatados pela água, quando a reação ocorre em meio aquoso pela doação de elétrons não emparelhados; enquanto faz ligação de H com os ânions gerados, estabilizando-os. 
Teoria de Lewis:ácidos recebem pares de elétrons e bases doam pares de elétrons. Assim, qualquer ácido deficiente de elétrons pode atuar como ácido. 
Carbocátions e carbânions: formam-se pela quebra heterolítica da ligação com carbono; são íons com átomos de carbono de cargas positiva ou negativa. Os carbocátions tem 6 e-, sendo deficientes de e-, assim são ácidos de Lewis; tem vida curta e são altamente reativos; ocorrem como intermediários em reações. Carbânions são bases de Lewis e nucleófilos. 
Ácidos: se ionizam pouco em água. Keq = [P]/[R], em soluções aquosas diluídas, a [ ] da água é constante em 55,5M, portanto é excluída de Keq = Kacidez, quanto maior Ka, mais forte o ácido, e se Ka> 10, o ácido se dissocia completamente. A acidez é normalmente expressa pelo pKa (= -logKa), porém nesse caso, quando maior pKa, mais fraco o ácido. 
Bases: quanto mais forte o ácido, mais fraca sua base conjugada, assim quanto maior o pKa do ácido conjugado, mais forte a base, e vice-versa. Aminas por exemplo são bases fracas
Reações ácido-base: há sempre preferencia em formar ácidos ou bases fracas, dado que a reação é controlada pelo equilíbrio, que favorece a formação de espécies mais estáveis (com energia de ativação mais baixa). Quanto mais facilmente se rompe a ligação H-X, mais forte é o ácido, assim suas bases conjugadas serão mais fracas. Na tabela periódica a acidez aumenta de cima para baixo e da esquerda para a direita. Quanto mais eletronegativo o átomo, mais positivo será o próton liberado, a ligação será menos firme, e desfeita mais facilmente, a carga negativa adquirida é mais forte e deixa o ânion mais estável, portanto, esse ácido é mais forte. Orbitais híbridos tem maior caráter “s”, assim, os e- do ânion terão energia de ativação mais baixa e os ânions são mais estáveis. A ligação C-C é polarizada porque um átomo mais eletronegativo exerce efeito indutivo sobre os elétrons, atraindo-os para si. Quanto mais energia potencial tem a molécula, menos estável ela é. Os ácidos carboxílicos são ácidos fracos mais fortes que os álcoois correspondentes. A ressonância também colabora na estabilização dos ânions formados pela ionização de ácidos carboxílicos, por isso são mais ácidos, além do efeito indutivo exercido pela carbonila. 
PROPRIEDADES FÍSICAS E ESTRUTURA MOLECULAR: TRANSIÇÃO DE ESTADOS FÍSICOS E SOLUBILIDADE.
As forças intermoleculares influenciam as solubilidades. A dissolução de um sólido ocorre porque a estrutura cristalina se torna desorganizada, e requer a separação de átomos ou íons, isso necessita de alterações no suprimento de energia. Solutos iônicos são separados por solventes polares por hidratação ou solvatação dos íons, e como a água é capaz de fazer ligação de H, interações dipolo-íon são grandes. Vale a citação semelhante dissolve semelhante. Moléculas apolares exigem que a água assuma uma estrutura mais organizada ao redor dela, o que seria uma mudança entrópica desfavorável. Em água os compostos podem ser solúveis (moléculas com 3 átomos de C e grupos hidrofílicos), pouco solúveis (compostos com 4 ou 5 átomos de C) ou insolúveis (compostos com mais de 6 átomos de C). 
INTERAÇÕES INTERMOLECULARES.
As moléculas interagem entre si. Pode ocorrer por meio de interações íon-íon, forças eletrostáticas intensas que atuam sobre os íons e os mantém unidos; controla os PF e PE, que tende a ser bastante alto. As moléculas orgânicas no entanto não são plenamente iônicas, e interagem por meio das forças dipolo-dipolo. Devido a não-uniformidade da distribuição de e-forma-se um dipolo permanente, especialmente na presença de grupos polarizados (carbonila). A interação dipolo-dipolo faz com que moléculas no estado sólido e líquido orientem as cargas positivas e negativas de forma oposta. Podem ocorrer ligações de H entre H e átomos eletronegativos a ele ligado, onde a interação dipolo-dipolo é muito forte, é uma ligação mais fraca que a ligação covalente, mas mais fortes do que a interação dipolo-dipolo, sendo mais difícil de ser quebrada, o que aumenta o ponto de ebulição, por exemplo. Moléculas simétricas têm pontos de fusão anormalmente altos. Nas forças de Van der Waals forma-se um dipolo temporário que provoca o surgimento de uma carga oposta, esse dipolo, porém, muda constantemente e permite que uma molécula apolar e não-ionica exista nas formas sólida e líquida. A polarizabilidade dos átomos influencia a magnitude dessas forças.
PRINCIPAIS REAÇÕES DE FORMAÇÃO DA LIGAÇÃO C-C.
O carbono possui a capacidade de formar ligações covalentes com outros átomos de C. A reação é difícil, e a catálise organometálica utilizando paládio é uma importante ferramenta na síntese orgânica. A formação de cadeias alifáticas ocorre pela alquilação de carbânions, íons enolato, acetilato ou cianeto, organometálicos e em alguns casos de arbânions diretamente. Podem ser feitas reações de substituição da carbonila, como reação de adição com aldol, condensação de Claisen, reação de adição com organometálicos, adição de acetileto ou cianeto, adição de Witting. Além de reação de adição conjugada de Michael, reações de alcenos, alcinos e aromáticos – reações pericíclicas (cicloadições, eletrocíclicas, sigmatrópicas); reações de Friedel Craft e adições de carbenos e alcenos. 
O ataque nucleofílico gera uma nova ligação C-C, nesse caso ocorre uma adição seguida de protonação do ânion (carbânion, cianeto, enolato, acetilato). 
Os organometálicos são compostos C-metal, sendo os metais mais eletropositivos Mg e Li. Esses organometálicos são altamente polarizados e bons nucleófilos. Para que a reação ocorra, o composto metálico reage com o composto orgânico no solvente descrito, originando um íon negativo que é protonado pela água adicionada após a reação principal. Isso porque os organometais são destruídos em água e também pela atmosfera. Os organomagnesio reagem de forma semelhante e são chamados reagentes de Grignard, que são formados pela reação de haletos de alquila ou arila com Mg. Esses são os principais métodos de formação de C-C.
 É possível formar ácidos carboxílicos a partir de CO2 + H2O, que gera H2CO3. E também álcoois primários a pela reação de aldeídos com organometais. A reação com cetonas gera álcoois terciários. 
 
INTERCONVERSÃO DE GRUPOS FUNCIONAIS.
Refere-se ao processo de transformar um grupo funcional em outro por meio de reações de substituição, adição, eliminação, oxidação ou redução. As reações mais comuns ocorrem com interconversão de álcoois e compostos carbonílicos; álcoois e halogênios; ligações duplas e álcoois; ligações duplas e halogênios. É uma forma de análise retrossintética que permite verificar se a modificação de um grupo da molécula-alvo em outro fornece um intermediário acessível. Esse processo é importante quando não há disponibilidade do composto inicial da reação, ajuste/funcionalidade no fim de uma reação conhecida, para mascarar a funcionalidade reativa de uma molécula, produzir assimetria nas moléculas. 
Reações de adição
Reações de substituição
Reações de eliminação
Reações de redução/oxidação: os agentes redutores mais comumente utilizados são hidrogênio catalítico, agentes que transferem hidretos (LiAlH4, boroidretos de Na, reagentes de hidreto eletrofílicos, boranos). Metais podem ser usados para aumentar a reatividade.