QUÍMICA ORGÂNICA I Prof. Dr. Leandro Ferreira Pedrosa UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE Departamento de Química – Volta Redonda 1 Reações Radicalares Bruice, P.Y. - Química Orgânica, 4ª ed., Vol. 1. Pearson Prentice Hall, São Paulo, 2006. BIBLIOGRAFIA McMurry, J. - Química Orgânica, 7ª ed., Vol. 1 Editora Thomson Pioneira, São Paulo, 2011; Solomons, T. W. G. e Fryhle, C. B. - Química Orgânica, 10ª ed., Vol. 1. Editora Livros Técnicos e Científicos, Rio de Janeiro, 2012; Carey, F. A. - Química Orgânica, 7ª ed., Vol. 1 Editora Bookman, Porto Alegre, 2011. 2 Química Orgânica: a Química dos Compostos de Carbono 3 A VIDA E A QUÍMICA DOS COMPOSTOS DE CARBONO 4 • Nos seres vivos: Aminoácidos levógiros (L); Açúcares dextrógiros (D) Não existe uma resposta definitiva para essa questão. • Duas categorias diferentes de substâncias químicas: Os compostos “orgânicos”, provenientes dos seres vivos Os compostos “inorgânicos”, provenientes dos minerais. • Químicos podiam transformar um composto orgânico em outro, mas acreditava-se que não seria possível preparar um composto orgânico a partir de materiais exclusivamente inorgânicos. Química Orgânica: a Química dos Compostos de Carbono 5 • Wöhler (1828) obteve uréia, composto orgânico, por aquecimento de uma solução aquosa de cianato de amônio, um composto reconhecidamente inorgânico. Química Orgânica: a Química dos Compostos de Carbono 6 • A maioria esmagadora de compostos presentes nos seres vivos contêm o elemento carbono. • Os químicos preferiram manter a divisão, definindo agora a “química orgânica” como a química dos compostos de carbono. 7 Enzima HMG-CoA redutase, catalisa um passo crucial na síntese do colesterol. • Considerar uma divisão muito assimétrica: de um lado, os compostos de carbono, e de outro lado os compostos de todos os outros elementos. • A assimetria se desfaz quando verificamos que existe um número muito maior de compostos que contêm carbono. • É capaz de formar uma imensa diversidade de compostos, do simples metano, com um átomo de carbono, para o DNA que pode conter mais de 100 milhões de carbonos. 8 • Isto se deve a propriedades que somente o carbono apresenta: Seus átomos podem ligar-se uns aos outros formando cadeias de comprimento aparentemente ilimitado; As cadeias podem ramificar-se e formar ciclos em números e tamanhos variados; Podem conter outros elementos inseridos entre carbonos; O carbono é tetravalente, mesmo usando duas ou três valências para ligar-se a outros carbonos, ainda sobram valências em vários átomos de carbono para formar ligações com outros elementos. 9 • A divisão entre química orgânica e química inorgânica são divisões artificiais e arbitrárias. • Alguns compostos de carbono (como CO, CO2, ácido carbônico, carbonatos e bicarbonatos metálicos, cianetos, cianatos, etc.) são geralmente considerados como compostos inorgânicos. • Essas pequenas exceções são irrelevantes e existem por razões históricas, práticas, etc. 10 • Outros elementos comumente encontrados em compostos orgânicos e as cores tipicamente usadas para representá- los. 11 Química Orgânica - Uma Aprendizagem Baseada em Solução de Problemas Capítulo 1 Representação de estruturas em bastão Versão: Prof. Leandro Ferreira Pedrosa Universidade Federal Fluminense Química Orgânica I 2018 12 • As moléculas podem ser representadas de muitas maneiras. Por exemplo, a seguir estão três maneiras diferentes de representar a mesma molécula: Química Orgânica Representação de estruturas em bastão 13 • A última estrutura (estrutura em bastão) é a mais rápida de representar, a mais rápida de ler e a melhor maneira de comunicar. • As representações de estrutura em bastão mostram o esqueleto de carbono juntamente com quaisquer grupos funcionais que estão ligados, como –OH ou –Br. • As linhas são traçadas em formato de zigue-zague, no qual cada vértice ou ponto final representa um átomo de carbono. • Por exemplo, o composto visto a seguir possui sete átomos de carbono: Como ler representações de estrutura em bastão 14 • Um erro comum é esquecer que as extremidades das linhas também representam átomos de carbono. • Por exemplo, a molécula vista a seguir possui seis átomos de carbono: Como ler representações de estrutura em bastão 15 • As ligações duplas são representadas com duas linhas e as ligações triplas são representadas com três linhas: • Ao representar ligações triplas, tenha certeza de representá-las em uma linha reta em vez de zigue-zague, porque as ligações triplas são lineares. Como ler representações de estrutura em bastão 16 • Os dois átomos de carbono da ligação tripla e os dois carbonos ligados a eles são representados em linha reta. Todas as outras ligações são representadas em zigue- zague: EXERCÍCIO 1.1: Conte o número de átomos de carbono em cada uma das representações vistas a seguir: Como ler representações de estrutura em bastão 17 Como ler representações de estrutura em bastão 18 PROBLEMAS: Conte o número de átomos de carbono em cada uma das representações vistas a seguir. Como ler representações de estrutura em bastão 19 • A maioria dos átomos de hidrogênio não são mostrados e, então, as estruturas em bastão podem ser traçadas muito rapidamente. • Os átomos de hidrogênio ligados a átomos diferentes do carbono (como nitrogênio ou oxigênio) têm que ser representados: Como ler representações de estrutura em bastão 20 • Supõe-se que há mais duas ligações com os átomos de hidrogênio (dando um total de quatro ligações). • Porém, átomos de hidrogênio ligados ao carbono não são representados. A regra para determinar o número de átomos de hidrogênio que estão ligados a cada átomo de carbono é: átomos de carbono neutros têm um total de quatro ligações. Como ler representações de estrutura em bastão 21 EXERCÍCIO 1.12: A molécula vista a seguir tem nove átomos de carbono. Conte o número de átomos de hidrogênio ligados a cada um dos átomos de carbono. Como ler representações de estrutura em bastão 22 PROBLEMAS: Para cada uma das moléculas vistas a seguir, conte o número de átomos de hidrogênio ligados a cada um dos átomos de carbono. Como ler representações de estrutura em bastão 23 • Economizamos tempo não representando cada C e H. • Maior facilidade no entendimento das reações. • Nesta reação estamos convertendo uma ligação dupla em uma ligação simples pela adição de dois átomos de hidrogênio à ligação dupla. Como representar estruturas em bastão 24 Algumas sugestões podem ser úteis antes de resolver alguns problemas: 1. Não se esqueça que átomos de carbono em uma cadeia reta são representados em zigue-zague: 2. Quando representar ligações duplas, tente desenhar as outras ligações o mais distante possível da ligação dupla: Como representar estruturas em bastão 25 3. Quando desenhar zigue-zagues, não importa em que direção está desenhando: PROBLEMAS: Para cada estrutura vista a seguir, faça a respectiva representação de estrutura em bastão no boxe ao lado. Como representar estruturas em bastão 26 Erros que devem ser evitados 27 1. Nunca represente um átomo de carbono com mais de quatro ligações. Os