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1 Química Orgânica EFEITOS ESTÉRICOS E ESTRUTURAIS 2 SUMÁRIO Introdução .......................................................................................................................................3 Objetivos ..........................................................................................................................................3 Conceitos .........................................................................................................................................3 Um pouco de História.... ................................................................................................................3 Efeito Estérico .................................................................................................................................3 Efeito de Ressonância ....................................................................................................................4 Exercícios .........................................................................................................................................5 Gabarito ...........................................................................................................................................5 Resumo ............................................................................................................................................6 3 Introdução Nesta aula as definições de efeito estérico e de ressonância. Objetivos • Aprender sobre efeitos estérico e de ressonância. • Correlacionar esses efeitos com estruturas dos compostos. Conceitos Nesse material, vamos entender o que é efeito estérico e estrutural e suas principais funções. Além disso, vamos compreender como esses efeitos estão correlacionados com a estrutura de compostos. Um pouco de História.... O Químico alemão Friedrich August Kekule von Stradonitz (1829-1896) embora tenha entrado na Universidade de Giessen para estudar arquitetura, acabou mudando para química após fazer uma disciplina. Foi professor de química na Universidade de Heidelberg, na Universidade de Ghent na Bélgica e depois na Universidade de Bonn. Em 1890, fez um discurso improvisado na celebração do vigésimo quinto aniversário de seu primeiro artigo sobre a estrutura cíclica do benzeno. Nesse discurso, alegou que chegara as estruturas de Kekule durante uma soneca em frente à lareira, enquanto trabalhava em um livro. Em 1895, tornou-se um nobre por meio do Imperador William 11, que permitiu a adição de “von Stradonitz” ao seu nome. Os estudantes de Kekule receberam três dos cinco primeiros prêmios Nobel de química: Van’t Hoff em 1901, Fischer em 1902 e Baeyer em 1905. Efeito Estérico Efeitos estéricos estão relacionados com o fato de quando os átomos são colocados muito próximos, ocorre à sobreposição de suas nuvens eletrônicas. Isso pode afetar a conformação final da molécula e sua reatividade. Impedimento estérico se refere aos grupos volumosos no sítio de reação que podem dificultar a aproximação de reagentes. Como por exemplo, o que acontece com o tri-(tert- butil)amina em reações eletrofílicas, tornando a formação do cátion tetraalquilamônio difícil. Esta dificuldade que os eletrófilos têm para abordar e atacar o par isolado de elétrons do nitrogênio é mostrado abaixo, onde é possível verificar que o átomo de nitrogênio está envolto por grupos volumosos: 4 Figura 1: Efeito estérico do tri-(tert-butil)amina Efeito de Ressonância Efeito de ressonância (ou mesomérico) está relacionado com a deslocalização de elétrons, e por causa desse efeito, uma molécula pode ser representada por duas ou mais estruturas que diferem apenas na disposição dos elétrons. Trata-se de um efeito permanente e que ocorre em compostos que possuem pelo menos uma ligação dupla e outra ligação dupla ou par solitário de elétrons separados por uma ligação simples. Existem algumas condições para que esse efeito ocorra: • A posição dos núcleos em cada estrutura de ressonância deve ser a mesma; • O número de elétrons não emparelhados em cada estrutura deve ser o mesmo; • Todas as estruturas devem ter energias próximas; • O composto deve ter ligações π alternadas e os pares solitários de elétrons devem estar em conjugação uns com os outros; • O composto deve ser planar; • Os comprimentos e ângulos de ligação devem estar mais próximos da estrutura real; Na molécula de benzeno, as ligações simples e duplas oscilam entre si, e com isso devemos mostra-la em constante mudança, conforme representada nas figuras abaixo, onde podemos ver duas estruturas onde a posição das duplas estão alternadas ou ainda, com um círculo que indica uma deslocalização eletrônica, isto é, a nuvem está uniformemente distribuída pela molécula. Figura 2: Forma correta de representação do benzeno 5 Outro exemplo é o ânion benzoato que ser representado por cinco diferentes estruturas de Lewis, sendo que a molécula real é dita como um híbrido de ressonância entre elas. Figura 3: Híbridos de ressonância do ânion benzoato Exercícios 1. (AUTOR) Diferencie efeito estérico e efeito de ressonância. 2. (AUTOR) Qual substância abaixo possui um efeito estérico maior? Por quê? C CH3H3C O ou C CH3H3C OH CH3 3. (AUTOR) Mostre o efeito de ressonância do seguinte composto: CH3O Gabarito 1. Os efeitos estéricos provêm do fato de que cada átomo ocupa um determinado lugar no espaço e que ao se aproximarem suas nuvens eletrônicas se sobrepõe causando efeitos na conformação e reatividade da molécula. Já o efeito de ressonância está relacionado à deslocalização de elétrons, e quando apresente esse efeito, uma molécula pode ser representada por duas ou mais estruturas que diferem apenas na disposição dos elétrons. 2. A segunda estrutura possui um maior efeito estérico pois suas cadeias laterais são maiores do que as do primeiro composto. 6 3. . No caso da estrutura proposta, seus híbridos de ressonância são: CH3O CH3 O CH3O CH3O CH3O Resumo Efeito Estérico Está relacionado à sobreposição das nuvens eletrônicas de dois ou mais átomos quando esses se aproximam, afetando a conformação final da molécula sua reatividade. Efeito de Ressonância Está relacionado à deslocalização de elétrons, o que permite que as moléculas sejam representadas por duas ou mais estruturas que diferem apenas na disposição dos elétrons. 7 Referências BRUCE, P. QUÍMICA ORGÂNICA, V.1., 4º EDIÇÃO, SÃO PAULO, 2001. PG. 49, 163.