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1 Química Orgânica FENÓIS - NOMENCLATURA E PROPRIEDADES 2 SUMÁRIO Introdução .......................................................................................................................................3 Objetivos ..........................................................................................................................................3 Conceitos .........................................................................................................................................3 Um pouco de História.... ................................................................................................................3 Definição e Nomenclatura dos Fenóis..........................................................................................4 Propriedades Físico-Química dos Fenóis .....................................................................................4 Exercícios .........................................................................................................................................6 Gabarito ...........................................................................................................................................6 Resumo ............................................................................................................................................7 3 Introdução Nesta aula abordaremos a ciência por trás dos fenóis, com foco em sua nomenclatura e propriedades físico-químicas. Objetivos • Compreender a definição dos fenóis • Aprender a nomenclatura referente aos fenóis. • Estudas as propriedades físico-químicas dessa classe de compostos. Conceitos Nesse material, vamos entender o que é um fenol e suas principais propriedades. Além disso, vamos entender como esses compostos orgânicos devem ser nomeados. Um pouco de História.... Os fenóis estão presentes em muitos produtos utilizados em nosso cotidiano na fabricação de medicamentos, plásticos, corantes, fungicidas, bactericidas, desinfetantes e em drogas. São considerados poderosos bactericidas devido a capacidade que eles possuem de coagular as proteínas bacterianas. Devido a essa função, o fenol comum foi muito utilizado como desinfetante em instrumentos cirúrgicos e, consequentemente, diminuindo o número de mortes por infecção. Porém, com o passar do tempo acabou sendo substituído por seus derivados devido a sua alta toxicidade e corrosão, podendo até causar queimaduras. SAIBA MAIS! Hoje em dia, o fenol é utilizado na fabricação de corantes, na preparação de resinas, na produção de fenolftaleína, da aspirina, do ácido pícrico e dos cresóis, sendo o penúltimo um composto utilizado em pomadas para queimaduras, detonadores de explosivos e na produção de baquelite. 4 Definição e Nomenclatura dos Fenóis Os fenóis são compostos orgânicos que possuem um grupo hidroxila (OH) ligado a um carbono sp2 de um anel aromático. A IUPAC, estabeleceu uma nomenclatura particular para esses compostos aromáticos, que é mostrada abaixo: Localização do grupo OH + hidróxi + Nome do aromático. Além da forma apresenta acima, a IUPAC também permite que se utilize a terminação “ol” no lugar do termo “hidroxi”. Vale ressaltar que quando há fenóis substituídos, pode-se utilizar diretamente também a palavra “fenol”. EXEMPLO Propriedades Físico-Química dos Fenóis O fenol é um ácido mais forte que um que um álcool como o etanol ou ciclohexanol, substâncias nas quais um grupo OH está ligado a um carbono sp3. Os mesmos fatores responsáveis pela maior acidez de um ácido carboxílico quando comparados a um álcool fazem com que o fenol seja mais ácido que um álcool. Abaixo são mostrados os valores de pKa do fenol e do ciclohexanol para comparação. Devemos lembrar que quanto maior o pKa, menos ácido será o composto. O nome do composto abaixo é: benzenol ou hidróxi-benzeno ou fenol comum. 5 O grupo hidroxila do fenol está ligado a um carbono sp2 enquanto o do ciclo- hexanol está ligado em um carbono sp3, sendo o primeiro mais eletronegativo que o segundo. Devido a isso, ocorre um efeito indutivo que irá deslocar uma maior quantidade de elétrons do carbono sp2 e, consequentemente, estabilizar a base conjugada graças a diminuição da densidade eletrônica. O fenol e o íon fenolato têm elétrons deslocalizados, mas a energia de ressonância do íon fenolato é maior porque três dos contribuintes de ressonância do fenol têm cargas separadas. A perda de um próton pelo fenol, assim, é acompanhada por aumento na energia de ressonância. Ao contrário, nem o ciclo-hexanol nem sua base conjugada tem elétrons deslocalizados, portanto a perda de um próton não é acompanhada de aumento na energia de ressonância. OH OH OH OH OH O O O O O + H+ Fenol Íon Fenolato Assim, a retirada de elétrons no átomo de oxigênio no íon fenolato não é tão grande quanto no carboxilato. Com isso, o aumento da energia de ressonância relacionada a perda de um próton não é tão grande no primeiro íon do que é no segundo pois a carga negativa é compartilhada igualmente pelos dois oxigênios. Por fim, graças a esses fatores citados acima, o fenol é um ácido mais fraco que um ácido carboxílico. Por causa do caráter ácido dos fenóis, a substituição de seu grupo OH é bem mas nos fácil do que quando comparado com os álcoois; e devido a esse fato, eles são capazes de realizar reações de substituição. Além disso, eles também reagem com bases fortes, como o NaOH e o KOH, formando sal e água como produtos. 6 Os monofenóis, isto é, compostos que possuem apenas uma hidroxila ligada são polares, pois o oxigênio é o átomo mais eletronegativo da molécula. Por outro lado, alguns difenóis são apolares, pois possuem momento dipolo nulo. O momento dipolar de uma ligação química entre dois átomos depende da sua diferença de eletronegatividade e do comprimento de ligação. No caso de moléculas apolares, o seu momento é igual a zero, pois não há diferença de eletronegatividade entre os átomos. Devido a presença do grupo OH, os fenóis são capazes de realizar ligações de hidrogênio e devido a isso possuem altos pontos de fusão e ebulição. Isso ocorre porque as ligações de hidrogênio são interações moleculares extremamente fortes e seria necessária uma grande quantidade de energia para que elas fossem quebradas. Embora os fenóis possuam o grupo OH como os álcoois, eles apresentam solubilidades distintas. Esse fato ocorre, pois, eles possuem um número elevado de carbonos, limitando sua solubilidade em água. Exercícios 1. (Autor) Nomeie os compostos abaixo de acordo com a IUPAC: a. b. c. 2. (Autor) O fenol é mais ácido que um álcool? Explique. Gabarito 1. Para resolvermos esse exercício, precisamos colocar em prática nosso conhecimento sobre fenóis e especificamente, sobre a sua nomenclatura. a. Observando a primeira estrutura, temos um grupo etil ligado ao carbono de posição 2 e um grupo hidroxila ligado ao carbono na posição 1. O grupo hidroxila juntamente com o anel aromático corresponde ao fenol, portanto o nome do composto é 2-etilfenol ou o-etilfenol ou 1-hidróxi-2-etilbenzeno.b. Observando a primeira estrutura, temos um grupo etil ligado ao carbono de posição 3 e um grupo hidroxila ligado ao carbono na posição 1. O grupo 7 hidroxila juntamente com o anel aromático corresponde ao fenol, portanto o nome do composto é 3-etilfenol ou m-etilfenol ou 1-hidróxi-3-etilbenzeno. c. Observando a primeira estrutura, temos um grupo metil ligado ao carbono de posição 4 e um grupo hidroxila ligado ao carbono na posição 1. O grupo hidroxila juntamente com o anel aromático corresponde ao fenol, portanto o nome do composto é 4-metilfenol ou p-metilfenol ou 1-hidróxi-4- metilbenzeno. 2. Observando o que foi apresentado em aula, sabemos que o grupo OH do fenol está ligado a um carbono sp2 o qual é mais eletronegativo que um carbono sp3 no qual o grupo OH de um álcool. Por efeito indutivo ocorre uma retirada maior de densidade eletrônica pelo carbono sp2, estabilizando a base conjugada do seu átomo carregado negativamente e aumentando a energia de ressonância. Portanto, o fenol é mais ácido, pois tem uma maior energia de ressonância. Resumo Definição e Nomenclatura dos Fenóis Localização do grupo OH + Hidróxi + Nome do aromático. Propriedades Físico-químicas dos Fenóis • pKa menor do que dos álcoois e consequentemente são mais ácidos; • Solubilidade limitada na água; • Pontos de fusão e ebulição elevados. 8 Referências BRUCE, P. QUÍMICA ORGÂNICA, V.1, 4º EDIÇÃO, SÃO PAULO, 2001. PG. 81-87.