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QUÍMICA ORGÂNICA Teoria Geral Tipos de Carbono Dependendo do número de ligações que o átomo de carbono faz com outros carbonos, podemos classificá-los como: •! Primário: ligado diretamente a, no máximo, um átomo de carbono (C1); •! Secundário: ligado diretamente a dois átomos de carbono (C2); •! Terciário: ligado diretamente a três átomos de carbono (C3); •! Quaternário: ligado diretamente a quatro átomos de carbono (C4). Exemplo: C1: A, B, D, G, H, I C2: E C3: C C4: F Classificação das cadeias carbônicas I. CADEIA ABERTA (ALIFÁTICA) •! Quanto à sequência carbônica: SATURADA Apresenta somente ligações simples entre carbonos. INSATURDA Apresente pelo menos uma ligação dupla e/ou uma ligação tripla. •! Quanto ao tipo de ligação entre átomos de carbono: Observação: Para uma cadeia ser insaturada a insaturação deve estar entre átomos de carbono, assim as estruturas como! H2C=O, HC≡N! não configuram cadeias carbônicas insaturadas. HOMOGÊNEA Não apresenta nenhum elemento diferente do carbono entre dois carbonos. HETEROGÊNEA Apresenta pelo menos um elemento diferente do carbono entre dois carbonos. Esse átomo é chamado de heteroátomo. • Quanto à presença de átomos diferentes no meio da sequência carbônica: LINEAR NORMAL Apresenta uma cadeia com duas extremidades de carbono. RAMIFICADA Quando a sequência carbônica apresenta mais que duas extremidades. Em geral com carbono terciário e/ou quaternário. Classificação das cadeias carbônicas II. CADEIA FECHADA (CÍCLICA) • Quanto à presença de anel aromático: Alicíclica - Cadeia cíclica constituída por compostos que não apresentam o anel aromático (benzênico) em sua estrutura. Aromática – Cadeia constituída por compostos que apresentam o anel benzênico em sua estrutura. As cadeias cíclicas também podem ser classificadas como homogêneas ou heterogêneas e saturadas ou insaturadas. Exemplos: Estrutura I – cíclica, aromática, insaturada e homogênea. Estrutura II – aberta, ramificada, saturada e heterogênea. Estrutura III – cíclica, alicíclica, saturada e homogênea. Estrutura IV – aberta, normal, insaturada e homogênea. Devido ao imenso número de compostos orgânicos existentes e por esses apresentarem certas similaridades estruturais e de comportamento químico, uma prática comum é agrupá-los de acordo com suas características. Grupos Funcionais Funções Orgânicas Hidrocarbonetos Alcanos Alcanos são hidrocarbonetos de cadeia aberta que apresentam apenas ligações simples. O alcano mais simples é o metano, CH4 (gás natural). Exemplos: metano, etano, propano, butano. Fórmula geral: CnH2n+2 , em que n = número de átomos de carbono, e 2n+2 = número de átomos de hidrogênio. Alcenos São hidrocarbonetos insaturados de cadeia aberta, ou seja, apresenta uma ligação dupla entre carbonos. Exemplos: etileno (eteno), propileno (propeno). Fórmula geral: CnH2n Alcinos São hidrocarbonetos insaturados de cadeia aberta, ou seja, apresenta uma ligação tripla entre carbonos. Exemplo: acetileno (etino). Fórmula geral: CnH2n-2 Ciclo – alcanos São hidrocarbonetos saturados que apresentam cadeia fechada. Nesse caso, o representante mais simples deverá ter no mínimo três carbonos. Exemplos: ciclo – propano, ciclo – butano, ciclo – pentano, ciclo – hexano. Ciclo – alcenos São hidrocarbonetos de cadeia fechada que apresentam uma ligação dupla entre carbonos. Exemplos: ciclo – penteno, ciclo – hexeno. Aromáticos Constituem um tipo de hidrocarbonetos especiais, do qual o representante mais simples é o benzeno, isto é, as ligações entre os carbonos devem alternar entre simples e dupla, formando o anel aromático. Exemplos: tolueno, naftaleno, antraceno. Funções Orgânicas Oxigenadas •Álcoois - presença de hidroxila ( ) ! Quando um ou mais grupos hidroxilas estiverem ligados diretamente a carbonos saturados, dizemos tratar- se de um álcool. O representante mais simples dessa classe de compostos é o metanol, porém o importante, economicamente, é o álcool etílico. ! Os alcoóis podem ser classificados de acordo com o carbono qual a hidroxila está ligada. Se for a um carbono primário, o álcool é considerado primário; se for a um carbono secundário, o álcool é secundário, e se for a um carbono terciário, o álcool é considerado terciário. ! Não existe álcool com hidroxila ligada a carbono quaternário, pois esse tipo de carbono pela própria definição está ligado a quatro carbonos, não tendo, portanto, ligação disponível para qualquer outro elemento químico. Funções Orgânicas Oxigenadas •Fenois - presença de hidroxila ( ) ! Fenóis são substâncias que trazem o grupo hidroxila ligado diretamente a um anel aromático. Com raras exceções, a função fenol aparece junto com outras funções, formando uma função mista. Funções Orgânicas Oxigenadas •Aldeído - presença de carbonila ! Quando a carbonila estiver em alguma extremidade da cadeia carbônica, então estaremos diante de um aldeído. •Cetona ! Quando a carbonila estiver localizada no meio da cadeia carbônica a função passará a ser identificada como cetona; sendo assim, uma cetona deverá ter, no mínimo, três carbonos. A mais simples das cetonas é propanona, cujo nome comercial é acetona, produto muito usado como solvente de esmaltes e tintas. Funções Orgânicas Oxigenadas •Éteres ! São compostos que apresentam o oxigênio situado entre carbono formando uma cadeia carbônica heterogênea. Os éteres costumam representados por R- O - R', em que R e R' são substituintes orgânicos. •Ácidos Carboxílicos - presença de carboxila ! Quando um grupo carbonila aparece ligado a uma hidroxila, temos, então, outro tipo de grupo funcional, chamado carboxila. ! A presença desse grupo funcional mostra-nos que a molécula pertence à outra função, a dos ácidos carboxílicos. Essa classe de compostos tem o ácido fórmico (ácido metanoico) como seu representante mais simples. Funções Orgânicas Oxigenadas •Ésteres - ! Podemos considerar um éster como um derivado do ácido carboxílico, em que o hidrogênio ionizável foi substituído por um grupamento orgânico. Funções Orgânicas Nitrogenadas •Aminas ! A amina pode ser entendida como um derivado da amônia na qual o(s) hidrogênio(s) foi (foram) trocado(s) por grupamento(s) carbônico(s). ! Havendo a troca de um hidrogênio da amônia por um substituinte orgânico, a substância obtida será classificada como amina primária; a troca de dois hidrogênios da amônia por grupamentos carbônicos produz uma amina secundária, e, por fim, a substituição dos três hidrogênios da amônia por grupamentos carbônicos forma uma amina terciária. Funções Orgânicas Nitrogenadas •Aminas ! A amina mais simples que existe é a metil-amina. Há outras mais complexas e tão Importantes quanto, como, por exemplo: a anfetamma, que age como um estimulante; a trimetil-amina, que é responsável pelo odor de peixe podre e que também é secretada pelo coiote e pelos cães e a putrescina, responsável pelo cheiro desagradável de carne apodrecida. ! Uma característica muito importante das aminas é a presença de um par de elétrons livres no nitrogênio. Esse par de elétrons pode se coordenar com outras espécies formando uma ligação. Quando isso acontece temos a formação de sais de amônio. Funções Orgânicas Nitrogenadas •Amidas São compostos que apresentam o grupo funcional: A amida mais conhecida é a ureia, primeiro composto orgânico sintetizado em laboratório, cuja obtenção foi responsável por mudanças conceituais em Química Orgânica. Grupos Funcionais Funções Orgânicas Devido ao imenso número de compostos orgânicos existentes e por esses apresentarem certas similaridades estruturais e de comportamento químico, uma prática comum é agrupá-los de acordo com suas características. Função Grupo Funcional Representante Uso/CaracterísticasHidrocarboneto É composto por apenas carbono e hidrogênio. CXHY derivados do petróleo Como solvente e combustível, dentre outros. Álcool Hidroxila CH3CH2OH álcool etílico (etanol) Como solvente, combustível e componente de bebidas alcoólicas, dentre outros. Aldeído Carbonila Formaldeído Em mistura aquosa, (formol) é usado para conservar peças anatômicas. Cetona Carbonila Acetona Como solvente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rupos Funcionais Função Grupo Funcional Representante Uso/Características Éter Oxigênio como heteroátomo CH3CH2 - O - CH2CH3 Éter Etílico Como analgésico e solvente. Éster Acetato de Etila Como solvente e aromatizante. Ácido Carboxílico Carboxila Ácido acético Em solução aquosa (vinagre), é usado no preparo de alimentos. Amina Ligado, pelo menos, a um carbono CH3NH2 Metilamina Em geral apresenta cheiro agradável. Amida Metil-acetamida Como adoçante, analgésico e sedativo, dentre outros. CH3 O CH3 OCH3 CH3 H OH O OH O CH3 OH OCH3 CH3 O O CH3 CH3 O O OH O O O R O H H O CH3 CH3 O O CH3 C O CH2CH3 O CH3 OH O N N O CH3 NH O CH3 O O O OH OH O O H H O CH3 CH3 O O CH3 C O CH2CH3 O CH3 OH O N N O CH3 NH O CH3 O O O OH OH O H H O CH NH O CH 3 O H H O CH3 CH3 O O CH3 C O CH2CH3 O CH3 OH O N N O CH3 NH O CH3 O O O OH OH O Regras para Nomenclatura •Determinar a cadeia principal Quando a cadeia for ramificada devemos achar a cadeia principal. Para se determinar a cadeia principal: 1-!Se saturada (só ligações simples) a cadeia deverá conter a maior sequência de carbonos. Observação: havendo mais de uma sequência a cadeia principal deverá conter o maior número de radicais. 2-!Se a cadeia for insaturada (ligações duplas e/ou triplas) a cadeia principal deverá conter as insaturações. 3-! Se a cadeia apresenta grupos funcionais, eles deverão estar na cadeia principal. CH3P P P CH3CH3 P P CH3P CH2P P P P CH3P CH3 CH3 P P P CH3P P OH CH21 2 3 CH34 CH3 CH3 2 3 4 CH35 1OH CH31 2 3 4 5 6 CH37 CH3 CH3 Regras para Nomenclatura •Regras para numerar a cadeia 1-!Se saturada inicia-se pela extremidade mais próxima do radical. 2-!Se insaturada inicia-se a numeração pela extremidade mais próxima da insaturação. 4-!Ocorrência de heteroátomo na cadeia. 3-!Caso exista um grupo funcional, o carbono da extremidade mais próxima a ele deverá ser o número um. Observação: a insaturação tem preferência sobre o radical na numeração, e o grupo funcional tem preferência sobre a insaturação. CH3P P P CH3CH3 P P CH3P CH2P P P P CH3P CH3 CH3 P P P CH3P P OH CH21 2 3 CH34 CH3 CH3 2 3 4 CH35 1OH CH31 2 3 4 5 6 CH37 CH3 CH3 CH3P P P CH3CH3 P P CH3P CH2P P P P CH3P CH3 CH3 P P P CH3P P OH CH21 2 3 CH34 CH3 CH3 2 3 4 CH35 1OH CH31 2 3 4 5 6 CH37 CH3 CH3 CH3P P P CH3CH3 P P CH3P CH2P P P P CH3P CH3 CH3 P P P CH3P P OH CH21 2 3 CH34 CH3 CH3 2 3 4 CH35 1OH CH31 2 3 4 5 6 CH37 CH3 CH3 Regras para Nomenclatura •Regras para numerar a cadeias cíclicas 1-!Se a cadeia for ramificada inicia-se a numeração pelo carbono que possuir o menor radical, sendo que os demais radicais devem receber a menor numeração possível. Exemplo: 2-!Se a cadeia for insaturada numera-se pelo carbono da insaturação. 4-!Se houver uma cadeia fechada ela será como um radical. 3-!Se a cadeia for ramificada e insaturada, a insaturação tem preferência. CH3 CH3CH3 2-etil- 1,4-dimetil - ciclohexano 1 2 3 4 5 6 3 2 4 1 5 6 6 1 5 2 4 3 CH3 CH2 CH CH2 CH2 CH2 CH3 6 7 5 1 4 3 2 1H-[7]anuleno 5 4 6 1 2 3 ciclohexano benzeno 7 8 6 5 1 4 2 3 [8]anuleno 6 7 5 1 4 3 2 CH3 2-metil-1H-[7]anuleno 2 3 1 4 6 5 CH3 etilbenzeno CH3 CH3CH3 2-etil - 1,4-dimetil - ciclohexano 1 2 3 4 5 6 3 2 4 1 5 6 6 1 5 2 4 3 CH3 CH2 CH CH2 CH2 CH2 CH3 6 7 5 1 4 3 2 1H-[7]anuleno 5 4 6 1 2 3 ciclohexano benzeno 7 8 6 5 1 4 2 3 [8]anuleno 6 7 5 1 4 3 2 CH3 2-metil-1H-[7]anuleno 2 3 1 4 6 5 CH3 etilbenzeno CH3 CH3CH3 2-etil - 1,4-dimetil - ciclohexano 1 2 3 4 5 6 3 2 4 1 5 6 6 1 5 2 4 3 CH3 CH2 CH CH2 CH2 CH2 CH3 6 7 5 1 4 3 2 1H-[7]anuleno 5 4 6 1 2 3 ciclohexano benzeno 7 8 6 5 1 4 2 3 [8]anuleno 6 7 5 1 4 3 2 CH3 2-metil-1H-[7]anuleno 2 3 1 4 6 5 CH3 etilbenzeno CH3 CH3CH3 2-etil - 1,4-dimetil - ciclohexano 1 2 3 4 5 6 3 2 4 1 5 6 6 1 5 2 4 3 CH3 CH2 CH CH2 CH2 CH2 CH3 6 7 5 1 4 3 2 1H-[7]anuleno 5 4 6 1 2 3 ciclohexano benzeno 7 8 6 5 1 4 2 3 [8]anuleno 6 7 5 1 4 3 2 CH3 2-metil-1H-[7]anuleno 2 3 1 4 6 5 CH3 etilbenzeno Regras para Nomenclatura •Regras para numerar a cadeias cíclicas 5- Ciclos de carbono maiores do que a fórmula geral CnHn ou CnHn+1 são chamados [x]anulenos, x representa o número de carbonos no anel. Anulenos com um número ímpar de átomos de carbono são ainda caracterizadas pelo símbolo H para o sinal presença de um átomo de hidrogênio especial chamado ‘hidrogênio indicado’. Este símbolo é inseparável do prefixo. Exemplos: CH3 CH3CH3 2-etil - 1,4-dimetil - ciclohexano 1 2 3 4 5 6 3 2 4 1 5 6 6 1 5 2 4 3 CH3 CH2 CH CH2 CH2 CH2 CH3 6 7 5 1 4 3 2 1H-[7]anuleno 5 4 6 1 2 3 ciclohexano benzeno 7 8 6 5 1 4 2 3 [8]anuleno 6 7 5 1 4 3 2 CH3 2-metil-1H-[7]anuleno 2 3 1 4 6 5 CH3 etilbenzeno CH3 CH3CH3 2-etil - 1,4-dimetil - ciclohexano 1 2 3 4 5 6 3 2 4 1 5 6 6 1 5 2 4 3 CH3 CH2 CH CH2 CH2 CH2 CH3 6 7 5 1 4 3 2 1H-[7]anuleno 5 4 6 1 2 3 ciclohexano benzeno 7 8 6 5 1 4 2 3 [8]anuleno 6 7 5 1 4 3 2 CH3 2-metil-1H-[7]anuleno 2 3 1 4 6 5 CH3 etilbenzeno A numeração dos Hidrocarbonetos monocíclicos não é fixa, como qualquer átomo de carbono pode receber o número ‘1’. Prefixos não destacáveis têm prioridade para os mais baixos números, e se este é o "hidrogênio indicado" deve receber o número ‘1’. A importância da presença de um ‘hidrogênio indicado’ é evidente nos anéis substituídos. Exemplos: Regras para Nomenclatura •Regras para numerar a cadeias cíclicas 6- Ocorrência de heteroátomo na cadeia. 5 N H 1 4 2 3 5 O 1 4 2 3 3 2 4 N 1 5 6 5 S 1 4 2 3 CH3 CH3 CH2 CH3 CH2 CH2 CH3 CH CH3 CH2 CH CH2 CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 C CH3 CH3 CH3 CH CH2 CH3 CH3 CH CH2 CH3 CH2 CH2 C H Regras para Nomenclatura Prefixos que informam o número de carbonos Prefixos que informam o número de carbonos Prefixos que informam o número de carbonos Prefixos que informam o número de carbonos Nº de C Nome do prefixo Nº de C Nome do prefixo 1 met 7 hept 2 et 8 oct 3 prop 9 non 4 but 10 dec 5 pent 11 undec 6 hex 12 dodec Tipos de ligação entre carbonosTipos de ligação entre carbonos Simples an (alcanos) Dupla en (alcenos, enol) Tripla in (alcinos) Terminação (sufixo) que indica a função orgânica Terminação (sufixo) que indica a função orgânica Hidrocarboneto - o Ácidos carboxílicos - oico Álcool - ol Ésteres - oato + ila Aldeído - al Amina - amina Cetona - ona Amida - amida 2 2 2 CH3 C CH3 CH3 C CH CH CH Principais RadicaisPrincipais RadicaisPrincipais RadicaisPrincipais Radicais Grupo Nome Grupo Nome Metil Terc-butil ou t-butil Etil Sec-butil ou s-butil Propil Isobutil Isopropil Fenil Ciclopropil Benzil Butil Vinil (Etinil) Regras para Nomenclatura 5 N H 1 4 2 3 5 O 1 4 2 3 3 2 4 N 1 5 6 5 S 1 4 2 3 CH3 CH3 CH2 CH3 CH2 CH2 CH3 CH CH3 CH2 CH CH2 CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 C CH3 CH3 CH3 CH CH2 CH3 CH3 CH CH2 CH3 CH2 CH2 C H 5 N H 1 4 2 3 5 O 1 4 2 3 3 2 4 N 1 5 6 5 S 1 4 2 3 CH3 CH3 CH2 CH3 CH2 CH2 CH3 CH CH3 CH2 CH CH2 CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 C CH3 CH3 CH3 CH CH2 CH3 CH3 CH CH2 CH3 CH2 CH2 C H 5 N H 1 4 2 3 5 O 1 4 2 3 3 2 4 N 1 5 6 5 S 1 4 2 3 CH3 CH3 CH2 CH3 CH2 CH2 CH3 CH CH3 CH2 CH CH2 CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 C CH3 CH3 CH3 CH CH2 CH3 CH3 CH CH2 CH3 CH2 CH2 C H 5 N H 1 4 2 3 5 O 1 4 2 3 3 2 4 N 1 5 6 5 S 1 4 2 3 CH3 CH3 CH2 CH3 CH2 CH2 CH3 CH CH3 CH2 CH CH2 CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 C CH3 CH3 CH3 CH CH2 CH3 CH3 CH CH2 CH3 CH2 CH2 C H 5 N H 1 4 2 3 5 O 1 4 2 3 3 2 4 N 1 5 6 5 S 1 4 2 3 CH3 CH3 CH2 CH3 CH2 CH2 CH3 CH CH3 CH2 CH CH2 CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 C CH3 CH3 CH3 CH CH2 CH3 CH3 CH CH2 CH3 CH2 CH2 C H 5 N H 1 4 2 3 5 O 1 4 2 3 3 2 4 N 1 5 6 5 S 1 4 2 3 CH3 CH3 CH2 CH3 CH2 CH2 CH3 CH CH3 CH2 CH CH2 CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 C CH3 CH3 CH3 CH CH2 CH3 CH3 CH CH2 CH3 CH2 CH2 C H CH3 CH CH3 CH3 CH CH CH3 CH3 CH CH CH3 CH C H CH CH 2 CH3 CH CH3 CH3 CH CH CH CH3 CH CH3 CH3 CH CH CH2 2 2 CH3 CH CH3 CH3 CH CH CH Regras para Nomenclatura •Regras para nomear a cadeia Sequência para a nomenclatura: posição do radical – tipo do radical – posição da insaturação – prefixo (número de átomos de carbono na cadeia principal) – tipo de ligação (−/=/≡) – grupo funcional. Cadeias não ramificadas • Cadeias abertas: número de carbonos + ligação predominante + terminação o I-! But + an + o → Butano II-! Et + in + o → Etino • Cadeias fechadas: ciclo + número de carbonos + ligação predominante + terminação o III-!Ciclo + hex + en + o → Ciclo – hexeno (cicloexeno) Hidrocarbonetos Cadeias ramificadas • Cadeias abertas: localização – tipo de ramificação – números de carbonos + ligação predominante + o IV-! 2 – metil – but + an + o → 2 – metil – butano V-! 4 – metil – pent – 1 – eno (4 – metil – 1 – pentano) • Cadeias fechadas: localização – tipo de ramificação – ciclo – números de carbonos + ligação predominante + o VI- ! etil – ciclo – butano Cadeias ramificadas derivadas do benzeno VII-! localização – tipo de ramificação + benzeno Demais funções orgânicas: É dado seguindo os mesmos critérios dos hidrocarbonetos, mas levando em consideração a posição do grupo funcional correspondente. Produção: Gabriel A. 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