Aula 4 - Hidrocarbonetos Aromáticos

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H I D R O C A R B O N E T O S A R O M Á T I C O S 
 
São hidrocarbonetos cíclicos com ligações simples e duplas 
alternadas no mesmo anel de seis membros, também são 
denominados arenos. 
 
Hidrocarboneto aromático mais simples: BENZENO. 
 
O benzeno possui três ligações duplas e três simples em posições 
alternadas no anel. Os elétrons das três ligações duplas podem ser 
deslocalizados sobre os seis átomos de carbono. Cada ligação 
possui caráter parcial de ligação dupla. Esta situação é 
característica de todos os compostos aromáticos e pode ser 
representada pelas fórmulas (III) e (IV). 
 
Os hidrocarbonetos aromáticos não reagem da mesma maneira dos 
alcenos. O benzeno, por exemplo, não sofre reações de adição 
nas ligações duplas. 
 
O benzeno é uma molécula apolar, insolúvel em água. É 
extremamente inflamável, queima com a chama fuliginosa 
característica de moléculas aromáticas. Os vapores do benzeno são 
tóxicos, sua inalação pode causar parada respiratória e morte. 
 
 
2 
Os aromáticos podem existir com anéis “fundidos”, tendo dois ou 
mais átomos de carbono em comum. 
Naftaleno (C10H8)  Hidrocarboneto aromático ou polinuclear. 
C
H
C CH
CH
C
H
C
C
H
CH
CH
C
H
ou
Substâncias com a 
qual as "bolinhas" 
de naftalina são
feitas. 
 
 
Outros compostos policíclicos possuem 3 ou mais anéis 
benzênicos. 
Antraceno Fenantreno
 
Nestas moléculas os elétrons das ligações duplas estão 
deslocalizados sobre todo o sistema aromático. 
 
Muitos desses aromáticos são potencialmente cancerígenos como o 
benzopireno, formado pela combustão incompleta do tabaco, hulha 
e óleo. Encontrado no “alcatrão” da fumaça do cigarro. 
Benzopireno
 
O benzopireno e outros hidrocarbonetos polinucleares estão 
presentes em carnes fortemente grelhadas sobre carvão e em peixe 
defumado, assim como na atmosfera sobre grandes cidades. 
 
 
3 
Nomenclatura dos derivados do benzeno 
 
Benzeno é o nome-base e o substituinte é indicado por um prefixo. F Cl Br NO2
Fluorbenzeno Clorobenzeno Bromobenzeno Nitrobenzeno 
O substituinte e o anel benzênico podem ser nomeados em 
conjunto formando novo nome-base. 
CH3 OH
SO3H
NH2
 Tolueno
(metilbenzeno)
 Fenol
(Hidroxibenzeno)
 Ácido 
benzenossulfônico
 Anilina
(Aminobenzeno)
COOH
 Ácido benzóico Acetofenona
CH3C
O
CH3O
Anisol
 
 
Quando dois substituintes estão presentes, suas posições relativas 
são indicadas pelo uso de orto (o), meta (m) e para (p). 
CH3
C 
CH3CH3CH3
C
 
CH3CH3CH3
C 
o-cloro-tolueno m-cloro-tolueno p-cloro-tolueno 
 
Os dimetil-benzenos são chamados de xilenos. 
CH3
CH3 
CH3CH3CH3
CH3
 
CH3CH3CH3
H3C 
o-xileno m-xileno p-xileno 
4 
Quando mais de dois grupos estiverem presentes no anel 
benzênico, suas posições devem ser indicadas por números. 
1,2,3-triclorobenzeno
2,4-dicloro-1-
nitrobenzeno
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
NO2
OH
3,4-diclorofenol
NH2
BrBr
Br
COOH
NO2O2N
2,4,6-tribromoanilina Ácido 3,5-dinitrobenzóico
1
2
4
5
6
3
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
 
 
Quando o próprio anel benzênico é um substituinte ele é chamado 
grupo fenila. A remoção de um hidrogênio do benzeno produz o 
radical fenila. 
Fenila
Fragmento de um areno
 (radical arila)
 2-fenilbutano
(Não 2-benzilbutano)
CH3CHCH2CH3
1 2 3 4
 
 
A remoção de um hidrogênio do grupo metila do tolueno produz o 
radical benzila. 
Benzila
CH2
CH2Cl
Cloreto de benzila
(ou -clorotolueno) 
 
5 
Reações de Hidrocarbonetos aromáticos 
 
A reação característica é a substituição heterolítica (por causa da 
estabilidade do sistema aromático). Pode ocorrer hidrogenação em 
condições altamente energéticas (Benzeno  Cicloexano). 
 
SUBSTITUINTES COMUNS EM COMPOSTOS ORGÂNICOS 
Substituintes Nome 
~F Flúor 
~C Cloro 
~Br Bromo 
~I Iodo 
~OH Hidroxila 
~SH Sulfidrila 
~NH2 Amino 
~NO2 Nitro 
~SO3H Ácido sulfônico 
 
 Halogenação 
A halogenação ocorre na presença de catalisador como ZnC2, 
FeBr3, ABr3, etc. O catalisador atua com ácido de Lewis induzindo 
a polarização da molécula de halogênio, aumentando seu caráter 
eletrofílico (a extremidade mais positiva é a atacada pelos elétrons 
 do anel aromático). 
 
 
 
 
6 
Cl Cl . FeCl3
+ -
Cl Cl . FeCl3
+ -
+
ClH
+ Cl. FeCl3
-
Cl
+ HCl FeCl3+
 
 
 Nitração 
O eletrófilo é o íon nitrônio, gerado pela mistura H2SO4/HNO3 
1) HONO2 + H2SO42 H3O
+
+ +HSO42
-
NO2
+
íon nitrônio
2) + NO2
+
NO2
H
+
3)
NO2
H
+
(Lenta)
+ HSO4
NO2
+ H2SO4 (Rápida)
 
 
 Sulfonação 
 
 
 Alquilação 
+
CH3
CH3Cl
AlCl3
Tolueno
+ HCl
 
7 
Existem outros compostos aromáticos mais reativos do que o 
benzeno que possuem elétrons  mais disponíveis e que reagem 
com halogênios sem a necessidade de ácidos de Lewis. 
 
Os derivados halogenados de compostos aromáticos estão 
associados a problemas ambientais e apresentam alta persistência. 
 
DDT (dicloro-difenil-tricloroetano) 
CH
CCl3
ClCl (DDT)
 
Inseticida que mata efetivamente o mosquito transmissor da malária 
e da febre amarela. 
Seu uso foi proibido em várias partes do mundo porque ele pode 
interromper o equilíbrio natural do meio ambiente, envenenando 
peixes e enfraquecendo as cascas de ovos das aves. Em muitas 
aves, os metabólitos interferem na enzima que regula a distribuição 
de cálcio produzindo ovos com casca fina. 
 
PCB (bifenilas policloradas) 
ClCl
Cl Cl
Uma PCB
Consistem de 2 anéis
aromáticos unidos por
uma ligação C-C.
 
Antes de serem proibidas nos USA, as PCB eram usadas como 
líquidos refrigerantes e como fluidos isolantes em equipamentos 
elétricos e outras aplicações. A estabilidade desses hidrocarbonetos 
aromáticos halogenados levou ao seu grande emprego industrial. 
Estes compostos contribuem para os danos ambientais porque se 
decompões muito lentamente. 
8 
E S T E R E O Q U Í M I C A 
 
Estuda a estrutura das moléculas no espaço. 
 
Isomeria  Fenômeno pelo qual dois ou mais compostos 
apresentam a mesma fórmula molecular, mas fórmulas estruturais 
diferentes. Os compostos químicos que apresentam isomeria são 
denominados isômeros. 
 
Isomeria estrutural = Isomeria constitucional 
 
Os isômeros estruturais podem ser classificados como isômeros de 
cadeia, isômeros de posição, isômeros de função etc. 
 
Fórmula molecular Isômeros constitucionais Isomeria 
 
C4H10 
 
CH3CH2CH2CH3 
Butano 
CH3-CH-CH3
CH3
 
Isobutano 
 
Cadeia 
 
C3H7C 
 
CH3CH2CH2Cl 
1-cloro-propano 
CH3-CH-CH3
Cl
 
2-cloro-propano 
 
Posição 
 
C2H6O 
CH3CH2OH 
Etanol 
(Álcool etílico) 
 
CH3OCH3 
Éter dimetílico 
 
Função 
 
Estereoisômeros  diferem somente no arranjo dos seus átomos 
no espaço. 
 
Cl
C
C
Cl H
H H
C
C
Cl H
Cl 
9 
O termo “configuração” é usado para descrever o arranjo de 
átomos que não pode ser alterado por simples rotação de grupos ou 
átomos ao redor de ligações. Para alterar a configuração é 
necessário quebrar e formar ligações. 
 
O termo “conformação” é qualquer um dos possíveis arranjos de 
átomos ou grupos de átomos que são produzidos pela rotação ao 
redor de ligações simples. 
 
Enantiômeros  Estereoisômeros que são 
imagens especulares não superponíveis. 
EstereoisômerosDiastereoisômeros  Estereoisômeros que 
não são imagens especulares um do outro. 
 
 
Enantiômeros e Moléculas Quirais 
 
Enantiômeros  compostos cujas moléculas são quirais. 
 
Molécula quiral  não é superponível à sua imagem especular. 
 
As moléculas que são superponíveis às suas imagens especulares 
são aquirais. 
Quirais  Mãos, luvas e Aquirais  Meias 
10 
Exemplo de quiralidade: Butan-2-ol 
 
 
CH3-CH-CH2-CH3
OH
*
 
 
 
 
 
 
 
Imagens especulares - Não superponíveis 
 
Moléculas com um único átomo quiral  um par de enantiômeros. 
Um carbono quiral é um átomo de carbono que possui 4 
grupos diferentes ligados a ele. 
 
Se dois ou mais grupos que estão unidos a um átomo tetraédrico 
são iguais, a molécula é superponível à sua imagem especular e é 
aquiral. 
11 
 
 
Elementos de simetria: Planos de simetria 
 
Plano de simetria  Plano imaginário que divide a molécula ao 
meio, de tal forma que as duas metades são reflexos especulares 
uma da outra. 
Ex: 2-cloro-propano 2-cloro-butano
CH3
Cl
H
CH3C
CH3
Cl
H
CH2CH3C
;
Têm plano de simetria
 (Aquiral)
Não possui simetria
 (Quiral)
 
 
 
12 
Nomenclatura dos enantiômeros: O sistema R e S 
Os dois enantiômeros do butanol são: 
 
 
Nomenclatura IUPAC: 
Butan-2-ol 
(para ambos) 
Cahn; Ingold; Prelog  Propuseram um sistema de nomenclatura 
R  Direito S  Esquerdo 
 
De acordo com o sistema de Cahn-Ingold-Prelog, existem dois 
enantiômeros do butan-2-ol: 
R-butan-2-ol e S-butan-2-ol 
 
Regras para as designações R ou S: 
1. Ordenar os substituintes do carbono quiral por número atômico 
(seqüência de prioridade). Ao grupo com o menor número atômico 
é atribuído número 1 e assim por diante. 
CH3
CH2CH3
HHO 1
2
3
4
Enantiômero (I) do 2-butanol
 
13 
2. Colocar o átomo de mais baixa prioridade o mais afastado do 
observador (1o Giro) (1a Troca) 
CH3
CH2CH3
H
HO
(1a troca)
 
 
3. Fazer troca de posições para retornar ao enantiômero de partida 
(um número par de trocas não altera a configuração do 
enantiômero) 
CH3 CH2CH3
H
HO
1
2 3
4
R (Horário)
 
4. Traçar um círculo seguindo a seqüência de prioridade (do maior 
para o menor) 
Se a direção for horária, o enantiômero é designado R 
Se for anti-horária, o enantiômero é designado S 
 
A seqüência de prioridade ou regra de precedência para compostos 
que contêm ligações duplas ou triplas, considera que ambos os 
átomos são duplicados ou triplicados 
C A como se fosse C A
A C
C Ae como se fosse C A
A C
A C
 
14 
Propriedades físico-químicas de enantiômeros 
 
Os enantiômeros têm propriedades físicas idênticas (TF, TE, 
densidades, índices de refração, solubilidades, espectros de 
infravermelho, etc), exceto o sentido da rotação do plano de 
polarização da luz (um dos isômeros gira o plano da luz para a 
direita e o outro para a esquerda, de um mesmo ângulo). 
 
A luz planopolarizada 
 
A luz é um fenômeno eletromagnético. Um feixe de luz consiste de 
dois campos oscilantes mutuamente perpendiculares: um campo 
elétrico oscilante e um campo magnético oscilante. 
 
Os campos oscilantes elétrico e magnético da luz. 
 
 
15 
O aparelho utilizado para medir o efeito da luz planopolarizada 
sobre os compostos opticamente ativos é o polarímetro. 
 
O analisador de um polarímetro é um outro polarizador. 
 
Se o tubo do polarímetro está vazio, ou com uma substância 
opticamente inativa, os eixos da luz planopolarizada e do analisador 
estarão exatamente paralelos quando o instrumento indica 0°, e o 
observador perceberá a quantidade máxima de luz que o atravessa. 
 
 
16 
Quando um feixe de luz planopolarizada passa através de um 
enantiômero, o plano de polarização gira. Os enantiômeros 
separados giram o plano da luz planopolarizada de valores iguais, 
mas em direções opostas. Por causa dos seus efeitos sobre a luz 
planopolarizada, diz-se que os enantiômeros são compostos 
opticamente ativos. 
 
O número de grau que o plano de polarização é girado depende do 
número de moléculas quirais que ele encontra, do comprimento do 
tubo, da concentração do enantiômero, da temperatura (T) e do 
comprimento de onda () da luz utilizada. 
 
Base padronizada  Rotação óptica específica [] 
l

C
][


Rotação observada
Comprimento
do tubo (dm)
concentração
 g/cm3
 
Ex: 
 
 1,3][ 25D
 
 
Não existe correlação óbvia entre a configuração dos enantiômeros 
(R,S) e a direção na qual eles giram o plano da luz planopolarizada 
(+, -) 
Assim, pode existir R(+); R(-); S(+) e S(-) 
 
Atividade óptica 
 
Quase todas as moléculas individuais (quirais ou aquirais) são 
teoricamente capazes de produzir uma ligeira rotação do plano de 
luz planopolarizada. 
 
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O efeito do feixe de luz polarizada sobre moléculas aquirais pode 
produzir uma rotação muito pequena para a direita. Antes que o 
feixe saia da solução pode encontrar uma molécula que seja 
imagem especular da primeira, este segundo encontro gira o plano 
do feixe de um mesmo valor, mas em sentido oposto, o que cancela 
a primeira rotação. O feixe emerge sem rotação resultante 
(opticamente inativo). 
 
Quando um feixe de luz planopolarizada atravessa uma solução 
“quiral pura”, não há molécula presente cuja orientação sirva 
exatamente de reflexo especular, a rotação produzida não é 
cancelada, logo, é observado o desvio do plano da luz polarizada 
(opticamente ativo). 
 
Mistura racêmica  Mistura de quantidades iguais 
(equimoleculares) de enantiômeros. 
 
Uma mistura racêmica é opticamente inativa. Misturando-se 
quantidades iguais de dois enantiômeros, a rotação causada pelas 
moléculas de um dos isômeros é anulada por uma rotação 
exatamente igual e de sinal contrário por um número igual de 
moléculas do outro. 
 
Composto aquiral e Mistura racêmica  Opticamente inativos. 
 
Misturas racêmicas  Geralmente designadas como sendo () 
 
Uma substância opticamente ativa que consista de um único 
enantiômero se diz ser “opticamente pura”. 
 
18 
Diastereoisômeros  Estereoisômeros que não são imagens 
especulares. 
 
Compostos com mais de um centro quiral 
CH3 CH2 CH CH CH3
Cl Cl
* *
2,3-dicloropentano 
 
(Dois centros quirais) 
 
Número de estereoisômeros possíveis: 2n 
onde n = n° de centros quirais 
 
No 2,3-dicloropentano se deve esperar quatro estereoisômeros. 
CH3
CH2CH3
H
H
Cl
Cl
CH3
CH2CH3
H
H
Cl
Cl
CH3
CH2CH3
H
H
Cl
Cl
CH3
CH2CH3
H
H
Cl
Cl
(I) (II) (III) (IV)
Pares
 I
 II
e
 III
 IV
Pares
 I
 III
 II
 III
 Enantiômeros
(Imagens especulares)
;
 I
 IV;
 II
 IV
e
Diastereoisômeros
 
 
Os diastereoisômeros têm propriedades químicas semelhantes, 
mas não idênticas. (Energias de ativação, estados de transição e 
velocidades de reação diferentes). 
 
Os diastereoisômeros têm propriedades físicas diferentes (por 
ex.TE, TF, solubilidades, densidades, índices de refração, etc.), 
podem ser separados por cristalização fracionada, destilação, 
cromatografia (diferenças na polaridade). 
 
19 
A rotação específica é diferente  Podem ter o mesmo ou 
diferentes sinais de rotação e alguns podem ser inativos. 
 
No entanto, somente serão obtidas 2 frações: a modificação 
racêmica de I e II e a modificação racêmica de III e IV 
 
Para separar os enantiômerosé necessário recorrer à “Resolução 
das modificações racêmicas”, por meio de reagentes opticamente 
ativos. 
 
Compostos meso (Estruturas mesógiras) 
Considerando outro exemplo com moléculas que contêm dois 
carbonos quirais: 2,3-diclorobutano 
CH3 CH CH CH3
Cl Cl
* *
 
CH3
CH3
H
H
Cl
Cl
CH3
CH3
H
H
Cl
Cl
CH3
CH3
H
H
Cl
Cl
CH3
CH3
H
H
Cl
Cl
(I) (II) (III) (IV)
Pares
 I
 II
Pares
 Enantiômeros
(Imagens especulares)
 III
 IV (Mesógiros)
Sobreponíveis
 
 
2n  Espera-se 4 estereoisômeros. No entanto só apresenta 3 (I, 
II e III) 
 
As moléculas (III) e (IV) são aquirais (apesar de possuirem 
carbonos quirais) 
 
20 
Moléculas aquirais que contêm centros quirais são chamados 
compostos meso (opticamente inativos). 
 
A molécula possui plano de simetria, uma metade é imagem 
especular da outra (em uma de suas conformações). 
 
Nomenclatura de compostos com mais de um centro quiral. 
 
Utilizam-se as regras de nomenclatura R, S, analisando cada centro 
separadamente e atribuem-se números a cada um dos carbonos. 
Ex: 2,3-dicloropentano 
CH3 CH2 CH CH CH3
Cl Cl
* *
12345
CH3
CH2CH3
H 2
3
3R
Cl
Cl
H
2S
 Estabele-se a sequência de
prioridade pelo número atômico.
Cl CH3 H
Gira-se no sentido dos números
atômicos.
(2S,3R)-2,3-dicloropentano Horário - R
Anti-horário - S
Se for mesógiro é desnecessário usar números
Por ex: (S,S)
(R,R)
(S,R)
(R,S)
2,3-diclorobutano
 
21 
Reações em que participam estereoisômeros 
Geração de um centro quiral 
Reagentes cujas moléculas são aquirais podem fornecer produtos 
cujas moléculas são quirais. O resultado desta reação é a formação 
de uma modificação racêmica opticamente inativa. 
 
Reação do butano com cloro produzindo 2-cloro-butano CH3 CH2 CH2 CH3
(Aquiral)
Cl
2
 ou Luz
CH3 CH2 CH CH3
Cl
(Quiral)
(Modificação racêmica)
 50 R / 50 S
 
 
Modificações racêmicas podem produzir um segundo centro quiral. 
2-cloro-butano  Cloração  2,3-dicloro-butano 
CH3 CH2 CH3
Cl
2
 ou Luz
CH3 CH CH3
Cl
CH
Cl
CH
Cl
* * * + outros
produtos
 
Formam-se três estereoisômeros  um par de enantiômeros e um 
mesógiro 
Nesta reação são observados três aspectos importantes: 
O centro quiral não é destruído, a configuração é mantida. 
São formadas duas configurações em torno do centro quiral 
(resultado do ataque do cloro em lados opostos da porção planar do 
radical). 
Formam-se diastereoisômeros. 
 
22 
Separação de enantiômeros: Resolução 
 
Uma modificação racêmica possui propriedades físicas (exceto o 
desvio da luz planopolarizada) e químicas idênticas. Os métodos 
convencionais de separação dos compostos orgânicos 
(cristalização e destilação) falham quando aplicados a modificações 
racêmicas. 
 
O processo mais útil para a separação de enantiômeros baseia-se 
em permitir que uma mistura racêmica reaja com um enantiômero 
de um outro composto (opticamente ativo). 
 
Portanto, uma mistura racêmica é convertida em uma mistura 
de diastereoisômeros que apresentam temperaturas de 
ebulição e fusão diferentes, e podem ser separados por 
métodos convencionais. 
 
O processo de separação dos enantiômeros de uma mistura 
racêmica é chamada de resolução. 
 
Alguns compostos opticamente ativos obtêm-se de fontes naturais, 
pois os organismos vivos usualmente produzem apenas um dos 
enantiômeros do par (estereoespecificidade). 
 
Em sistemas biológicos, a estereoespecificidade desempenha um 
papel preponderante. As enzimas (catalisadores biológicos) atuam 
sobre compostos em sua maioria opticamente ativos. 
23 
Glicose (+)  Importante no metabolismo animal (também na 
fermentação alcoólica). 
Glicose (-)  Não participa do metabolismo animal, nem é 
fermentada por leveduras. 
Adrenalina (-)  A atividade hormonal é muitas vezes superior ao 
seu respectivo enantiômero. 
Efedrina (+)  Possui atividade terapêutica e impede a ação do 
enantiômero (-). 
Ácido lático (+)  Contração dos músculos. 
Ácido málico(-)  Sumos de frutos. 
 
Como a maioria das moléculas orgânicas que ocorrem nos 
organismos vivos é sintetizada por reações catalisadas 
enzimaticamente, a maioria ocorre como um só enantiômero. 
Proteínas, que constituem os músculos e outros tecidos, o 
glicogênio no fígado ou no sangue, as enzimas e hormonas que 
regulam o crescimento e os processos fisiológicos, são todos 
opticamente ativos.