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FACULDADE UNINASSAU CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA BÁSICA II UNIDADES 4 e 5 Prof. Dr. Fabrício Monteiro Quadros Belém – Pará 2018/1 1. INTRODUÇÃO Nesta unidade você aprenderá a classificar as substâncias orgânicas quanto a sua função, isto é, dizer se são hidrocarbonetos, álcoois, cetonas, etc., bem como denominá-las, ou seja, estabelecer sua nomenclatura. FUNÇÃO ORGÂNICA: GRUPO DE SUBSTÂNCIAS QUE APRESENTAM CARACTERÍSTICAS QUIMICAMENTE SEMELHANTES GRUPO FUNCIONAL: ÁTOMO OU GRUPOS DE ÁTOMOS QUE CARACTERIZAM UMA FUNÇÃO ORGÂNICA Nomenclatura IUPAC (oficial) Conjunto de regras cujo objetivo é dar nomes às substâncias químicas Nome das moléculas orgânicas: composto por três partes básicas - parte principal: indica o número de carbonos da cadeia carbônica principal; - sufixos: indicam o grupo funcional presente; - prefixos: dão a identidade, localização e quantidade de substituintes ligados à cadeia carbônica principal., Sequência: prefixos + parte principal + sufixos Os alcanos são hidrocarbonetos (são formados apenas de C e H), saturados (possuem somente ligações simples, ligações s), acíclicos (tem cadeia aberta, possuem extremidades), podendo ser de cadeia normal (sem ramificação) ou ramificada (com ramificação). 2. HIDROCARBONETOS 2.1 HIDROCARBONETOS DE CADEIA ABERTA 2.1.1 Alcanos EXEMPLOS: CH3 CH2 CH2 CH3 ou CADEIA NORMAL CH3 CH CH2 CH3 CH3 ou CADEIA RAMIFICADA CH2 CH2R R Indicadores do número de átomos da cadeia principal Nº de carbono Radical Nomenclatura Fórmula estrutural 1C Met Metano CH4 2C Et Etano CH3CH3 3C Prop Propano CH3CH2CH3 4C But Butano CH3(CH2)2CH3 5C Pent Pentano CH3(CH2)3CH3 6C Hex Hexano CH3(CH2)4CH3 7C Hept Heptano CH3(CH2)5CH3 8C Oct Octano CH3(CH2)6CH3 9C Non Nonano CH3(CH2)7CH3 10C Dec Decano CH3(CH2)8CH3 Qual a nomenclatura IUPAC do composto abaixo?(Use a tabela) C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 C H 3 1 2 3 5 4 Observe que esta cadeia possui 5 carbonos, então temos o radical pent, acrescentando a terminação “ano”, temos a seguinte nomenclatura Pentano. ATENÇÃO NOMENCLATURA DE GRUPOS ALQUILAS: antes de entrarmos na nomenclatura dos alcanos ramificados, é necessário conhecermos a nomenclatura dos grupos alquilas. ALCANO GRUPO ALQUIL (A) ABREVIATURA CH3-H metano CH3- metil Me- CH3-CH2-H etano CH3-CH2- etil Et- CH3-CH2-CH2-H propano CH3-CH2-CH2- propil Pr- CH3-CH2-CH2-CH2-H butano CH3-CH2-CH2-CH2- butil Bu- - Podemos considerar que os grupos alquilas derivam dos alcanos pela remoção de um hidrogênio. - Quando o alcano for não-ramificado (de cadeia normal) e o átomo de hidrogênio que é retirado for terminal, os nomes são diretos. Só devemos trocar a terminação ANO por IL ou ILA. Para os grupos alquilas ramificados teremos as seguintes situações: GRUPO DE 3 CARBONOS CH3CH2CH3 propano CH3CH2CH2 propil CH3CHCH3 isopropila GRUPO DE 4 CARBONOS CH3CH2CH2CH3 butano CH3CHCH3 CH3 isobutano CH3CH2CH2CH2 butil CH3CHCH2 CH3 iso-butil CH3CH2CHCH3 sec-butil CH3CCH3 CH3 terc-butil GRUPO DE 5 CARBONOS CH3CCH3 CH3 CH3 neo-pentano CH3CCH2 CH3 CH3 neo-pentil sec (significa secundário) terc (terciário) b) Alcanos de cadeias ramificadas Regras básicas 1º) Devemos localizar a cadeia principal: será a cadeia que contiver o maior número de carbonos e o maior número de grupos alquil; é esta cadeia que dará o nome principal do alcano. 2º) Devemos numerar a cadeia principal começando pela extremidade mais próxima do substituinte. O número indica a localização do substituinte na cadeia principal e deve ser colocado no início do nome e separado das palavras por um hífen. Os nomes desses grupos substituintes devem ser colocados em ordem alfabética. 3º) Quando dois substituintes estiverem presentes no mesmo átomo de carbono, o número deve ser usado duas vezes. 4º) Quando dois ou mais substituintes forem idênticos, usa-se os prefixos: di (para dois), tri (para três) e tetra (para quatro). Os substituintes devem ter seus números separados por vírgula. 5º) Quando existirem ramificações eqüidistantes da extremidade escolha a que fornecer a somatória dos menores números. EXEMPLOS: CH3CH2CH2CH2CHCH3 CH3 6C cadeia principal= hexano 123456 numeração Grupo metil 2-metilhexano CH3CH2CH2CH2CH CH3 CH2 CH3 cadeia principal 7C= heptano numeração 1 2 34567 Grupo metil 3-metilheptano CH3 CH CH CH CH CH2 CH3 CH3 CH3CH2 CH2 CH3 CH3 7C cadeia principal= heptano 1 2 3 4 5 6 7 Grupo metil Grupo propil numeração Grupo metil 2,3,5-trimetil-4-propilheptano • Determinar a fórmula estrutural do 2,3,3-trimetilpentano • Determinar a fórmula estrutural do 3-etil-5-propilnonano 2.1.2 Alcenos (Alquenos) Os alcenos são hidrocarbonetos (são formados somente por carbono e hidrogênio), insaturados etênicos (possuem uma ligação dupla na sua cadeia), acíclicos (tem cadeia aberta, possuem extremidades), podendo ser de cadeia normal (sem ramificação) ou ramificada (com ramificação). CH CHR R NOMENCLATURA DE ALCENOS (IUPAC) A numeração deve indicar a localização da ligação dupla, que tem prioridade sobre os grupos alquilas (substituintes). Terminação eno que indica a dupla ligação. ALCENO TERMINAÇÃO NOME 2C= Et CH2=CH2 ENO Eteno 3C= Prop CH2=CH-CH3 ENO Propeno 4C=But CH2=CH-CH2-CH3 Dupla no C-1 CH3-CH=CH-CH3 Dupla no C-2 ENO 1-buteno 2-buteno But-1-eno But-2-eno CH2 CH CH CH3 CH3 1 2 3 4 3-metil-buteno CH3 CH C CH3 CH3 1234 2-metil-2-buteno (não 3-metil-2-buteno) 3-metil-but-1-eno 2-metil-but-2-eno 2.1.3 Alcinos (Alquinos) Os alcinos são hidrocarbonetos (são formados somente por carbono e hidrogênio), insaturados etínicos (possuem uma ligação tripla na sua cadeia), acíclicos (tem cadeia aberta, possuem extremidades), podendo ser de cadeia normal (sem ramificação) ou ramificada (com ramificação). C CR R NOMENCLATURA DE ALCINOS (IUPAC) Terminação INO que indica a insaturação (ligação tripla). A numeração deve indicar a localização da ligação tripla, que tem prioridade sobre os grupos alquilas. ALQUINO TERMINAÇÃO NOME CH CH 2C= Et INO Etino (Acetileno) CH C CH3 3C= Prop INO Propino CH C CH2 CH3 4C= But INO 1-Butino C C CH3CH3 4C= But INO 2-Butino But-2-ino But-1-ino Forneça o nome IUPAC de Determinar a fórmula estrutural do 4-etil-2hexino 2.1.4 Dienos (alcadienos ou diolefinas) Fórmula Geral: CnH2n-2 São hidrocarbonetos alifáticos insaturados que possuem duas ligações duplas. Seguem as mesmas regras de nomenclatura vistas para os outros hidrocarbonetos insaturados. Nesse caso, como existem duas ligações na cadeia principal, o seu nome é precedido de dois números, quando necessário. Exemplo: CH2 = C = CH – CH2 – CH3 Nomenclatura IUPAC: 1,2-pentadieno ou penta-1,2-dieno Alguns alcadienos mais simples são conhecidos por nomes não sistemáticos, aceitos pela IUPAC: CH2=C(CH3)CH=CH2 (isopreno) CH2=CH – CH=CH2 (butadieno) Um dieno cíclico importante é o ciclopentadieno. 2.2 HIDROCARBONETOS DE CADEIA FECHADA 2.2.1 Ciclanos(Cicloalcanos), são hidrocarbonetos (são formados de carbono e hidrogênio), saturados (possuem somente ligações simples, ligações sigmas) e cíclicos (tem cadeia fechada, não possuem extremidades). 2.2.2 Ciclenos (Cicloalcenos) quimicamente, são hidrocarbonetos (são formados de carbono e hidrogênio), insaturados etênicos (possuem ligação dupla) e cíclicos (têm cadeia fechada, não possuem extremidades). 2.2.3 Ciclinos (Cicloalcinos) quimicamente, são hidrocarbonetos (são formados de carbono e hidrogênio), insaturados etínicos (possuem ligação tripla) e cíclicos (tem cadeia fechada, não possui extremidade). NOMENCLATURA (IUPAC) PREFIXO + CICLO + PARTE PRINCIPAL+ SUFIXO 6C= Hex ciclo+ hex+ ano cicloexano 5C= pent ciclo+ pent+ eno ciclopenteno CH2CH2 8C= oct ciclo+ oct+ ino ciclo-octino CH3 1 2 3 4 5 6 6C= hex grupo metil 4-metil-cicloexeno CH2CH3 CH3 1 2 4 5 3-etil-6-metil-cicloexeno (ordem alfabética) CH3 metil-ciclopentano Escrever a fórmula estrutural para o composto 1-etil-3-metilciclohexano Forneça o nome oficial do composto 2.3 HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS (Ar-H) Os hidrocarbonetos aromáticos, quimicamente, são hidrocarbonetos (são formados de carbono e hidrogênio) que possuem o anel benzênico. O mais simples é o benzeno. Anel aromático Representações para o benzeno C C C C C C C C C C C C H H H H H H NOMENCLATURA (IUPAC) Nome do substituinte + benzeno CH3 metil-benzeno (tolueno) CH3 CH3 1,2-dimetil-benzeno (orto-xileno) CH3 Et 1-etil-3-metil-benzeno (meta-etil-metil-benzeno) CH3 CH3 1,4-dimetil-benzeno (para-xileno) Hidroxibenzeno (fenol) Menor numeração EXERCÍCIOS 1- Correlacione os hidrocarbonetos com a sua classificação: a) b) CH3-CH2-CH3 c) CH3CH=CH-CH3 d) ( ) alcano ( ) alqueno ( ) hidrocarboneto aromático ( ) ciclano a) b) c) d) CH3 CH3 CH3 CH3 CH2 CH C CH3 CH3 CH3 ( ) metil-benzeno ( ) 4,4-dimetil-heptano ( ) 2-metil-2-penteno ( ) metil-cicloexano 2) Correlacione os hidrocarbonetos com suas nomenclaturas 2-metil-pent-2-eno 3. HALETOS ORGÂNICOS São compostos orgânicos formados de carbono (C), hidrogênio (H), e um ou mais halogênios (F, Cl, Br, I). NOMENCLATURA Você tem a seguinte regra segundo a IUPAC Nome do halogênio + hidrocarboneto CH3 I iodo-metano (iodeto de metila) Cl cloro-benzeno (cloreto de fenila) Cl CH CH2 cloro-eteno (cloreto de vinila) CH2Cl2 di-cloro-metano CCl4 tetra-cloro-metano EXEMPLOS 4. ÁLCOOIS São compostos orgânicos formados de carbono (C), hidrogênio (H), e oxigênio (O), que possuem o grupo funcional hidroxila (OH), ligado a carbono hibridizado sp3 (carbono saturado). NOMENCLATURA (IUPAC) R – H2C – OH Nome do hidrocarboneto + sufixo “ol” (substituir a letra “o” da terminação por “ol”) CH3 OH Metano + ol metanol CH3CH2OH Etano + ol etanol OH Cicloexano + ol cicloexanol CHCH3 CH2 CH3 OH 123 2-metil-propanol (iso-butanol) CH3 C CH3 CH3 OH 1 2 3 2-metil-2-propanol terc-butanol CH3CH2CHCH3 OH 1234 2-butanol 2-metil-propan-1-ol 2-metil-propan-2-ol butan-2-ol 5-metil-4-propil-3-heptanol 2-etil-3-metilciclohexanol 3-pentin-2-ol 5. FENÓIS São compostos orgânicos formados de carbono (C), hidrogênio (H), e oxigênio (O), que possuem o grupo funcional hidroxila (OH), ligado diretamente ao anel benzênico. Ar OH NOMENCLATURA: nome substituinte + fenol (ou benzenol) benzenol (fenol) 2-metil-benzenol (orto-metil-fenol) OH OH CH3 6. ÉTERES São compostos orgânicos formados de carbono (C), hidrogênio (H), e oxigênio (O), no qual o átomo de oxigênio é um heteroátomo. NOMENCLATURA (IUPAC) Você tem a seguinte regra: CH3O CH3 éter di-metílico (metóxi-metano) CH3CH2O CH2CH3 éter di-etílico (etóxi-etano) CH3O CH2CH3 éter metílico e etílico (metóxi-etano) O (Radical menor + OXI) + Radical maior 2-etoxi-3-metilbutano 7. CETONAS São compostos orgânicos formados de carbono (C), hidrogênio (H), e oxigênio (O), que possuem como grupo funcional a carbonila. Grupo carbonila NOMENCLATURA (IUPAC) Você tem a seguinte regra: CH3CCH3 O propanona (acetona) CH3CH2CCH3 O butanona O CH3 2-metil-cicloexanona C O CO Nome do hidrocarboneto + ONA • ESCREVA AS ESTRUTURAS DAS SUBSTÂNCIAS • A) Pentan-2-ona • B) Pentan-3-ona • C) 3-Metil-hexan-2-ona 8. ALDEÍDOS São compostos orgânicos formados de carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O), que possuem como grupo funcional a formila. Grupo formila NOMENCLATURA (IUPAC) C H O CHO Nome do hidrocarboneto - “o” + “al” CH H O metanal (formol) CH3CH O etanal (acetaldeído) CH3CH CH C H OCH3 CH3 1234 2,3-dimetilbutanal 2-isobutil-3-isopropilhexanal 9. ÁCIDOS CARBOXÍLICOS São compostos orgânicos formados de carbono (C), hidrogênio (H), e oxigênio (O), que possuem como grupo funcional a carboxila. Grupo carboxila NOMENCLATURA (IUPAC) CH OH O Ácido metanóico (ácido fórmico) CH3COH O Ácido etanóico (ácido acético) COOH Ácido benzóico COOH C OH O Nome do hidrocarboneto + ÓICO ácido 4,5-dimetilhexanóico ácido 2-iodo-2-metiloctanoico 10. ÉSTERES São compostos orgânicos formados de carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O), que possuem o grupo C O O entre dois átomos de carbono. Pode-se considerar que derivam dos ácidos carboxílicos pela substituição do hidrogênio da carboxila por um grupo orgânico. R C O H O R C O R O ácido carboxílico éster NOMENCLATURA (IUPAC) Para denominar o éster você tem que reconhecer o ácido carboxílico e o grupo orgânico: CH3C O O CH3CH2 ácido: etanóico grupo orgânico: etila etanoato de etila (acetato de etila) CH3C O O CCH3 CH3 CH3 ácido: etanóico grupo orgânico: terc- butila etanoato de terc-butila C OCH3 O ácido: benzóico grupo orgânico: metila benzoato de metila Nome do ácido – ÓICO + ATO + DE + Nome do grupo orgânico 2-metilhexanoato de metila EXERCÍCIOS 1- Correlacione os grupos funcionais com as funções: a) carbonila b) formila c) hidroxila ligada a carbono sp3 d) carboxila e) oxigênio como heteroátomo ( ) aldeído ( ) cetona ( ) ácido carboxílico ( ) éter ( ) álcool 2- Correlacione as estruturas com a sua nomenclatura: a) b) c) d) CH3 OH CH3 CH2 CH2 C CH3 CH3 Cl CH3 CH3 OH COOCH2CH3 ( ) benzenol (fenol) ( ) 4-metil-4-heptanol ( ) benzoato de etila ( ) 2-cloro-2-metil-pentano
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