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Conformacao_Alcanos_cicloalcanos

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Cap. 4 - 1
Capítulo 4
Nomenclatura & 
Conformações de
Alcanos & Cicloalcanos
Cap. 4 - 2
1. Introdução aos Alcanos &
Cicloalcanos
 Alcanos e cicloalcanos são 
hidrocarbonetos em que todas as 
ligações carbono-carbono (C–C) são 
ligações simples
 Hidrocarbonetos que contêm
C═C: Alquenos
Hidrocarbonetos que contêm
C≡C: Alquinos
Cap. 4 - 3
 Alcanos: CnH2n+2
 Cicloalcanos: CnH2n
Cap. 4 - 4
1A. Fontes de Alcanos: Petróleo
 A principal fonte de alcanos é o 
petróleo. O petróleo é uma mistura
complexa de compostos orgânicos, a 
maioria dos quais são alcanos e 
hidrocarbonetos aromáticos além de 
pequenas quantidades de compostos
contend oxigênio, nitrogênio e enxofre
Cap. 4 - 5
● A Destilação é a primeira etapa no 
refino do petróleo. Seus 
componentes são separados com 
base na diferença de volatilidade
● Mais de 500 tipos diferentes de 
compostos estão contidos no 
petróleo destilado abaixo de 200oC
 Refino do Petróleo
Cap. 4 - 6
● As frações obtidas contêm misturas 
de alcanos com pontos de ebulição 
semelhantes
● Misturas de alcanos podem ser 
usadas como combustíveis, 
solventes e lubrificantes
 Refino do Petróleo (Cont.)
Cap. 4 - 7
● A demanda por gasolina é muito 
maior do que a produção desta fração 
a partir do petróleo
● A conversão de outros 
hidrocarbonetos de outras frações do 
petróleo em gasolina é chamada de 
“craqueamento”
 Gasolina
Cap. 4 - 8
 Gasolina (Cont.)
● Isoctane queima muito suavemente 
em motores de combustão interna 
(sem bater pino) e é utilizado como 
um dos padrões na determinação 
da octanagem da gasolina.
Cap. 4 - 9
 Gasolina (Cont.)
● Ex.: a gasolina de uma mistura:
87% isoctano e 13% heptano
 Classificada como uma gasolina 
de octanagem 87
isoctano heptano
"octanagem" 100 0
Cap. 4 - 10
Frações Típicas Obtidas pela
Destilação do Petróleo
Faixa de ebulição
da fração (oC)
Nº de átomos de 
carbono por
molécula
Uso
Abaixo de 20 C1 – C4 Gás natural, gás
engarrafado, 
petroquímicos
20 – 60 C5 – C6 Éter de Petróleo, solventes
60 – 100 C6 – C7 Ligroína, solventes
40 – 200 C5 – C10 Gasolina (sem aditivos)
175 – 325 C12 – C18 Querosene e combustível
de aviões
Cap. 4 - 11
Frações Típicas Obtidas pela
Destilação do Petróleo
(Cont.)
Faixa de ebulição 
da fração (oC)
Nº de átomos de 
carbono por 
molécula
Uso
250 – 400 C12 e superiores Gasóleo, óleo 
combustível, e óleo 
diesel
Líquidos não 
voláteis
C20 e superiores Óleo mineral 
refinado, óleo 
lubrificante e graxa
Sólidos não voláteis C20 e superiores Cera de parafina, 
asfalto e alcatrão
Cap. 4 - 12
2. Formas dos Alcanos
 Todos os átomos de carbono nos 
alcanos e cicloalcanos são hibridizados 
sp3 e, portanto, possuem geometria 
tetraédrica
 Mesmo cadeias lineares de carbono 
não são retas. Eles possuem geometria 
em ziguezague.
Cap. 4 - 13
 Alcanos de “Cadeia Linear” (não
ramificada)
Cap. 4 - 14
 Alcanos de cadeia ramificada
Isobutano Neopentano
CH3CHCH3
CH3
CH3CCH3
CH3
CH3
Cap. 4 - 15
 Butano e isobutano possuem a mesma 
fórmula molecular (C4H10) mas seus 
átomos estão conectados de uma 
forma diferente. Estes compostos são 
chamados isômeros constitucionais
Cap. 4 - 16
 Alcanos C4 e superiores existm como 
isômeros constitucionais. O número de 
isômeros constitucionais crescem com 
o número de carbonos
Cap. 4 - 17
 Isômeros Constitucionais possuem
propriedades físicas diferentes
Cap. 4 - 95
8. Ligações Sigma e Rotação
 Dois grupos ligados por apenas uma ligação 
simples podem sofrer rotação, um em relação 
ao outro, em torno desta ligação
● Conformações – formas moleculares 
temporárias que resultam de uma rotação 
em torno da ligação simples
● Confôrmero – cada estrutura possível 
de uma conformação
● Análise Conformacional – análise das 
variações de energia que ocorrem em 
uma molécula que sofre rotações em 
torno de ligações simples
Cap. 4 - 96
8A. Projeções de Newman
Cap. 4 - 97
f1 = 60o
f2 = 180o
8B. Como Fazer uma Análise
Conformacional
Cap. 4 - 98
0o
180o
60o
Cap. 4 - 99
f = 0o
Cap. 4 - 100
Cap. 4 - 101
9. Análise Conformacional do
Butano
Cap. 4 - 102
Cap. 4 - 103
Cap. 4 - 104
10. Estabilidades Relativas dos 
Cicloalcanos: Tensão de Anel
 Cicloalcanos não possuem a mesma 
estabilidade relativa devido à tensão de 
anel
 Tensão de anel compreende:
● Tensão angular – resultante do desvio de 
ângulos de ligações ideais provocado por 
limitações estruturais inerentes
● Tensão de torção – resultante da dispersão 
que não podem ser dissipadas devido à 
mobilidade conformacional restrita
Cap. 4 - 105
10A. Ciclopropano
H H
H H
H H
Carbono hibridizado 
sp3
(ângulo tetraédrico 
normal de 109.5o)
 Ângulo de ligação interno (q) ~60o
(desvio de ~49,5o do ângulo tetraédrico 
ideal)
q
Cap. 4 - 106
Cap. 4 - 107
10B. Ciclobutano
H H
HH
H
H
H
H
 Ângulo de ligação interno (q) ~88o 
(desvio de ~21o do ângulo tetraédrico 
ideal 109,5o)
q
Cap. 4 - 108
 O anel do ciclobutano não é planar, 
mas um pouco dobrado.
 Se o anel do ciclobutano fosse planar, 
a tensão angular seria um pouco
menor (os ângulos internos seriam de 
90o em vez dos 88o), mas a tensão de 
torção seria consideravelmente maior
porque todas as oito ligações C–H 
seriam eclipsadas
Cap. 4 - 109
10C. Ciclopentano
H
H
H
H
H HH
H H
H
 Se o ciclopentano fosse planar, os ângulos internos (q
~108º) seriam muito próximos de ângulos tetraédricos 
normais 109,5o
 Entretanto, a planaridade introduziria considerável 
tensão de torção (todas as 10 ligações C–H eclipsadas)
 Portanto o ciclopentano tem uma conformação 
ligeiramente curva
Cap. 4 - 110
11. Conformações do Ciclo-hexano:
Em Cadeira e em Barco
H
H
H
H
H
H
H
H1
4
5 6 2 3
H
H
H
H
H
H
H
H1
4
5
6 2
3
Cap. 4 - 111
 A conformação barco do ciclo-hexano
é menos estável que a forma cadeira 
devido a:
● Conformação eclipsada
● Interações 1,4 de mastro
Cap. 4 - 112
 A conformação em barco torcido tem 
uma energia mais baixa do que a 
conformação em barco genuína, mas 
não é tão estável quanto a 
conformação cadeira
Cap. 4 - 113
Cap. 4 - 114
12. Ciclo-hexanos Substituídos: Grupos
de Hidrogênios Axiais e Equatoriais
H
H
H
HH
H
 Hidrogênios Equatoriais na forma 
cadeira
 Hidrogênios Axiais na forma cadeira
H
H
H
H
H
H
Cap. 4 - 115
 Ciclo-hexano Substituído
● Duas formas cadeira diferentes
H
G
H
G
Cap. 4 - 116
G
H
1,3-diaxial interaction
H
H
1
3
 A conformação cadeira com um grupo G 
axial é menos estável devido a 
interações 1,3-diaxial
 Quanto maior o grupo G, mais severa a 
interação 1,3-diaxial e o equilíbrio será 
deslocado da forma cadeira com G axial 
para a forma cadeira com G equatorial
Cap. 4 - 117
A 25oC
G % de Equatorial % de Axial
F 60 40
CH3 95 5
iPr 97 3
tBu > 99.99 < 0.01
Cap. 4 - 118
13. Ciclo-alcanos Dissubstituídos
Isomerismo Cis-Trans
Cap. 4 - 119
13A. Isomerismo Cis-Trans e Estruturas
Conformacionais dos Ciclo-hexanos
 Ciclo-hexanos Trans-1,4-Dissubstituídos
Cap. 4 - 120
Ligação superior
Ligação Inferior
 Um grupo conectado por ligação
superior e um por ligação inferior 
significa que os grupos são trans
Cap. 4 - 121
 Ciclo-hexanos Cis-1,4-Dissubstituídos
Cap. 4 - 122
 Cis-1-terc-Butil-4-metilciclo-hexano
Cap. 4 - 123
 Ciclo-hexanos Trans-1,3-Dissubstituídos
Cap. 4 - 124 Trans-1-terc-Butil-3-metilciclo-hexano
Cap. 4 - 125
 Ciclo-hexanos Cis-1,3-Dissubstituidos
Cap. 4 - 126
 Ciclo-hexanosTrans-1,2-Dissubstituídos
Cap. 4 - 127
 Ciclo-hexanos Cis-1,2-Dissubstituídos
Cap. 4 - 128
14. Alcanos Bicíclicos e Policíclicos
Cap. 4 - 129
C60 (Buckminsterfulereno)
Cap. 4 - 130
16. Síntese de Alcanos e 
Cicloalcanos
16A.Hidrogenação de Alquenos e Alquinos
Cap. 4 - 131
 Exemplos
+ H2
Ni
EtOH
25oC, 50 atm.
H H
Pd
EtOH
25oC, 1 atm.
+ H2
H
H
Pd
EtOAc
65oC, 1 atm.
H H
H H
+ 2 H2
Cap. 4 - 132
17. Como Obter Informação Estrutural de 
Fórmulas Moleculares e o Índice de 
Deficiência de Hidrogênio
 Índice de Deficiência de Hidrogênio (IDH)
● A diferença no número de pares de 
átomos de hidrogênio entre o compost 
em estudo e um alcano acíclico tendo o 
mesmo número de átomos de carbono
● Também conhecido como “grau de 
insaturação” ou “número de equivalências
em ligação dupla”
Cap. 4 - 133
 Índice de Deficiência de Hidrogênio (Cont.)
● Alcanos acíclicos saturados: CnH2n+2
● Cada ligação dupla ou anel: 
2 hidrogênios a menos
● Cada anel ou dupla ligação fornece
uma unidade de deficiência de 
hidrogênio
Cap. 4 - 134
 Ex: Hexano: C6H14
Índice de Deficiência
de Hidrogênio (IDH) =
– C6H12
C6H14
H2
= um par de H2
= 1
C6H12
Cap. 4 - 135
 Exemplos
IHD = 2 IHD = 3
IHD = 2 IHD = 4
Cap. 4 - 136
16A.Compostos Contendo Halogênio,
Oxigênio ou Nitrogênio
 Para compostos contendo
● Halogênio – conte os átomos de 
halogênio como se fossem átomos de 
hidrogênio
● Oxigênio – ignore os átomos de 
oxigênio e calcule o IDH do resto da 
fórmula
● Nitrogênio – subtraia um hidrogênio 
para cada átomo de nitrogênio e 
ignore os átomos de nitrogênio
Cap. 4 - 137
 Exemplo 1: IDH do C4H6Cl2
● Conte Cl com H
 C4H6Cl2 ⇒ C4H8
● Um alcano C4 acíclico
C4H2(4)+2 = C4H10
IDH do C4H6Cl2 =
– C4H8
C4H10
H2
um par de H2 = 1
● Possíveis estruturas
Cap. 4 - 138
 Exemplo 2: IDH do C5H8O
● Ignore oxigênio
 C5H8O ⇒ C5H8
● Um alcano C5 acíclico:
C5H2(5)+2 = C5H12
IDH do C4H6Cl2 =
– C5H8
C5H12
H4
dois pares de H2 = 2
● Possíveis estruturas
Cap. 4 - 139
 Exemplo 3: IDH do C5H7N
● Subtraia 1 H para cada N
 C5H7N ⇒ C5H6
● Um alcano acíclico C5 :
C5H2(5)+2 = C5H12
IDH do C4H6Cl2 =
– C5H6
C5H12
H6
três pares de H2 = 3
● Possíveis estruturas
Cap. 4 - 140
 Fim do Capítulo 4 

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