Aula 3 Alcenos, Alcinos e compostos aromáticos

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Alcenos, Alcinos e hidrocarbonetos aromáticos
Prof. Marcio Marçal Lobo
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Alcenos
Hidrocarbonetos que apresentam em sua estrutura ligação dupla C=C;
Olefinas (formadores de óleos) – receberam essa nomenclatura a partir do óleo formado da reação do eteno com gás cloro;
Desempenham importante papel na biologia, funcionando como hormônio em plantas, afetando seu crescimento, amadurecimento, floração, germinação, etc.;
Alcenos também estão presentes nos feromônios que os insetos liberam para se comunicar.
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Assim como os cicloalcanos, os alcenos acíclicos tem fórmula geral CnH2n enquanto os cicloalcenos tem fórmula geral CnH2n-2
C5H12
C5H10
C5H10
C5H8
Grau de insaturação: é a quantidade de hidrogênios que “faltam” na molécula, ou seja, mede a quantidade de ligações p e ciclos que existem em uma molécula.
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Exemplo:
Quantos hidrogênios possui um hidrocarboneto com 6 carbonos e grau de insaturação 2?
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Nomenclatura de alcenos
A nomenclatura dos alcenos é feita substituindo-se a terminação “ano” do correspondente alcano por “eno”
Ex.
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A cadeia contínua mais longa que contém o grupo funcional 
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Os substituintes devem ser citados em ordem alfabética:
 
 Se o mesmo número para o sufixo do grupo funcional no alceno for obtido para ambas as direções, o nome correto é o nome que contém o menor número para o substituinte 
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 Em alcenos cíclicos, um número não é necessário para denotar 
a posição da dupla ligação
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Nomenclaturas Especiais
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Exercícios de fixação
Dê o nome dos seguintes alcenos:
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Os alcenos podem ter isômeros cis‑trans
A rotação sobre a ligação dupla carbono-carbono romperia a ligação π.
Assim, como não há giro livre entre as ligações, diferentes configurações podem surgir (diferente conectividade entre os átomos)
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Moléculas em 3D: cis‑but‑2‑eno; trans‑but‑2‑eno
Os isômeros cis e trans dos alcenos são chamados de isômeros geométricos.
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Os isômeros cis e trans não são possíveis para um alceno que tenha substituintes idênticos ligados a um dos carbonos sp2.
Se girarmos a molécula 180o, resultará exatamente no mesmo alceno, não sendo possível a formação de isômeros
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Nomeando alcenos utilizando o sistema E,Z: Alcenos tri e tetra substituídos
O isômero Z tem os grupos de maior prioridade do mesmo lado (Z vem do alemão “zusammen” que significa “juntos”.
O isômero E tem os grupos de maior prioridade do lado oposto (“entgengen – oposto”
Quanto maior for o número atômico do átomo ligado ao carbono sp2, maior será a prioridade do substituinte.
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Se os átomos ligados a um carbono sp2 forem os mesmos, os átomos ligados aos átomos “empatados” são comparados; aquele com o maior número atômico pertence ao grupo com a maior prioridade.
Se um átomo apresenta ligação dupla com outro átomo, considere como se ele estivesse ligado isoladamente a dois desses átomos.
Se um átomo apresenta ligação tripla com outro átomo, considere como se ele estivesse ligado isoladamente a três desses átomos.
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As estabilidades relativas dos alcenos
Quanto menor o número de hidrogênios ligados aos carbonos sp2 de um alceno, mais estável será o composto.
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O isômero trans, no qual os substituintes volumosos estão mais distantes, é mais estável do que o isômero cis, no qual os substituintes volumosos estão mais próximos.
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Momentos de Dipolo de Isômeros de Alcenos (polaridade de alcenos cis e trans)
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Interconversão cis–trans na visão 
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Gorduras “cis” x Gorduras “trans”
Predominantes em óleos vegetais
Estrutura similar as gorduras saturadas (sólidas) que são provenientes de produtos de origem animal e de produtos industrializados.
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1. Classifique (Cis, Z, Trans ou E) e nomeie os seguintes alcenos:
2. O isômero cis está representado na letra:
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Dienos e polienos (conjugados ou não)
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Uma introdução aos alcinos
Um alcino é um hidrocarboneto que contém uma ligação tripla carbono‑carbono.
Ele tem quatro hidrogênios a menos do que um alcano com o mesmo número de carbonos. 
Portanto, a fórmula molecular geral para um alcino acíclico é CnH2n–2.
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A nomenclatura dos alcinos
O nome sistemático de um alcino é obtido substituindo‑se o sufixo “ano” do nome do alcano por “ino”.
Se a ligação tripla estiver no final da cadeia, o alcino será classificado como um alcino terminal. 
Os alcinos com ligações triplas localizadas em outros pontos ao longo da cadeia são chamados alcinos internos.
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Se o composto tiver mais de um substituinte, os substituintes são listados em ordem alfabética.
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A estrutura dos alcinos
Uma ligação tripla é composta de uma ligação σ e duas ligações π.
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Um hidrogênio ligado a um carbono sp é ácido
Um carbono sp é mais eletronegativo do que um carbono sp2, que é mais eletronegativo que um carbono sp3.
Quanto mais forte o ácido, mais fraca será sua base conjugada.
Para remover um próton de um ácido em uma reação que favorece os produtos, a base que remove o próton deve ser mais forte do que a base que é formada.
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As propriedades físicas dos hidrocarbonetos insaturados
Todos os hidrocarbonetos têm propriedades físicas semelhantes:
todos são insolúveis em água e solúveis em solventes apolares como o hexano;
são menos densos que a água e, têm pontos de ebulição que aumentam com o aumento do peso molecular;
os alcinos são mais lineares que os alcenos, como consequência, têm um ponto de ebulição mais elevado.
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Nomeie os seguintes alcinos:
Dê a fórmula estrutural dos alcinos listados abaixo:
4-metil-hex-2-ino
6-Bromo-hept-1-ino
4,4-dimetilpent-2-ino
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Hidrocarbonetos aromáticos (arenos): benzeno e seus derivados
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Descoberta do benzeno e a aromaticidade
O benzeno foi descoberto no inicio do século XIX, por Micahel Faraday. Anos mais tarde, Mitscherlich isolou o mesmo composto a partir da reação do ácido benzoico com óxido de cálcio e atribuiu a este composto a fórmula empírica CnHn
C6H5CO2H + CaO  C6H6 + CaCO3
Hoje, a principal fonte de benzeno e outros hidrocarbonetos aromáticos vem do petróleo e as aplicações mais importantes é na indústria de plásticos e solventes.
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Em 1866, August Kekulé, após intensos estudos com o benzeno, chegou a conclusão que:
A fórmula molecular do benzeno é C6H6;
Os 6 hidrogênios da estrutura são equivalentes;
Assim como os outros hidrocarbonetos, todos os carbonos possuem 4 ligações.
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Com o desenvolvimento da química, pode-se constatar que a estrutura do benzeno é um hexágono perfeito, planar e que o comprimento e ângulo de todas suas ligações C-C e C-H são os mesmos. O comprimento das ligações entre os carbonos sp2 do benzeno é de 1,40 Å – intermediária entre uma ligação simples (1,46 Å) e dupla (1,34 Å).
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A introdução do conceito de ressonância das ligações do benzeno (aromaticidade)
A aromaticidade não tem a ver com odor e sim com estabilidade.
A estrutura aproximada com elétrons localizados é chamada de contribuinte de ressonância. 
A estrutura real com elétrons deslocalizados é chamada de híbrido de ressonância.
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As nuvens de elétrons π acima e abaixo do plano do anel do benzeno. O mapa de potencial eletrostático para o benzeno.
As ligações σ C-C e C-H no benzeno. 
O orbital p em cada carbono do benzeno pode sobrepor-se com dois orbitais p adjacentes.
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A deslocalização eletrônica é representada por uma seta de duas pontas.
O equilíbrio é representado por duas setas apontando em direções opostas.
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Os critérios de aromaticidade
Os compostos aromáticos são particularmente estáveis.
Como podemos saber se um composto é aromático, apenas observando sua estrutura?
Para um composto ser aromático, ele deve ser cíclico, planar e ter uma nuvem ininterrupta de elétrons. 
A nuvem π deve conter um número ímpar de pares deelétrons π (regra de Hückel).
Para ser aromático, n deve ser um número inteiro, diferente de zero.
4n + 2 = e- p
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Como o ciclobutadieno e o ciclo-octatetraeno não são aromáticos, não têm a estabilidade incomum dos compostos aromáticos.
O ciclopentadieno não é aromático, porque não possui um anel ininterrupto de átomos com orbital p. 
Um de seus átomos do anel é hibridizado em sp3 e apenas carbonos sp2 e sp têm orbitais p.
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O naftaleno (cinco pares de elétrons π), o fenantreno (sete pares de elétrons π) e o criseno (nove pares de elétrons π) são aromáticos.
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“Buckyballs” ou “fulerenos” são compostos não-aromáticos formados a partir das ligações entre 60 átomos de carbono (C-60 – 20 hexágonos e 12 pentágonos). Em relação às suas características, tanto nanotubos quanto fuleranos se mostram moléculas versáteis extraordinárias, sendo utilizadas tanto na produção de semicondutores orgânicos quanto para obtenção de moléculas biologicamente ativas.
Nanotubos de carbono
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Hidrocarbonetos aromáticos
As estruturas aromáticas estão formalmente relacionadas ao benzeno.
Os elétrons  deslocalizados normalmente são representados como um círculo no centro do anel.
O benzeno é uma molécula simétrica plana.
À maior parte dos anéis aromáticos são dados nomes comuns;
Estão presentes em uma série de solventes e são contaminantes perigosos, principalmente de águas.
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Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos: presentes em alimentos defumados e grelhados – originados no processo de queima da matéria orgânica – altamente cancerígenos e mutagênicos
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A nomenclatura dos benzenos monossubstituídos
Alguns benzenos monossubstituídos são nomeados simplesmente adicionando-se o termo “benzeno” ao nome do substituinte.
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Alguns benzenos monossubstituídos têm os nomes que incorporam o nome do substituinte. Infelizmente, tais nomes precisam ser memorizados.
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A nomenclatura dos benzenos dissubstituídos: orientações o, m, p
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Um grupo arila (Ar) é o termo geral para um grupo fenila ou um grupo fenila substituído, assim como um grupo alquila (R) é o termo geral para um grupo derivado de um alcano.
Em outras palavras, ArOH pode ser usado para designar qualquer um dos seguintes fenóis:
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Compostos heterocíclicos aromáticos
Um composto heterocíclico é um composto cíclico em que pelo menos um dos átomos do anel é um átomo diferente do carbono. 
Um átomo do anel que não seja um carbono é chamado de heteroátomo.
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Exercícios
Quais das seguintes moléculas são aromáticas:
Nomeie os benzenos:
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