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13/09/2019 1 Tecnologia em Processos Químicos Disciplina: QUI 007 – Química Orgânica Profa. Dra. Camila Ortulan Pereira Aula 5 Funções orgânicas: Haletos de alquila, álcoois, éteres, aminas, aldeídos, cetonas e ácidos carboxílicos: nomenclarura, propriedades físicas e estrutura molecular Química Orgânica “Os compostos orgânicos se classificam de acordo com os átomos que os constituem” Diferentes arranjos → Podem acarretar em diferentes funções Exemplo: C2H6O Diferentes arranjos → Podem acarretar em diferentes GRUPOS FUNCIONAIS 13/09/2019 2 Química Orgânica Grupos Funcionais “são arranjos específicos e frequentes dos átomos, cuja presença confere reatividade e propriedades previsíveis as moléculas” Milhões de moléculas orgânicas mas poucos grupos funcionais Entendimento abrangente ao conhecer as famílias Compartilham propriedades e reatividade Química Orgânica Funções Orgânicas - haletos Haletos de alquila: substitui um dos H por um halogênio (X = F, Cl, Br, I) Carbono primário Carbono secundário Carbono terciário 13/09/2019 3 Química Orgânica Funções Orgânicas - haletos HALETOS DE ALQUILA: PROPRIEDADES FÍSICAS Solubilidade Baixa solubilidade em água: mais polares que os hidrocarbonetos, porém ainda são considerados apolares Solúvel em solventes de polaridade semelhante “Semelhante dissolve semelhante” diclorometano clorofórmio Mapa de potencial eletrostático: - vermelho + azul Química Orgânica Funções Orgânicas - haletos HALETOS DE ALQUILA: PROPRIEDADES FÍSICAS Grupo Fluoreto Cloreto Brometo Iodeto Ponto de ebulição (°C) Metila -78,4 -23,8 3,6 42,5 Etila -37,7 13,1 38,4 72 Propila -2,5 46,6 70,8 102 Butila 32 78,4 101 130 Quanto maior a massa molecular de haletos lineares, maior o ponto de ebulição! Ponto de ebulição 13/09/2019 4 Química Orgânica Funções Orgânicas - haletos E neste caso, qual composto teria maior ponto de ebulição? 46,7 °C35,7 °C Quando há substituintes halógenos e de alquila, estas contribuem para que os pontos de ebulição sejam menores Química Orgânica Funções Orgânicas - haletos HALETOS: NOMENCLATURA Nesta nomenclatura, o halogênio é considerado uma “ramificação” 13/09/2019 5 Química Orgânica Funções Orgânicas - haletos HALETOS: NOMENCLATURA 1) Quando a cadeia principal possuir substituintes halógenos e de alquila, numere a cadeia a partir do final com o substituinte mais próximo, não importando se é um halógeno ou um alquila. - Se os dois substituintes são equidistantes de cada extremidade da cadeia, então a numeração deve partir da extremidade mais próxima do substituinte que tiver precedência alfabética. Cloro - etano 1-flúor-propano 2-bromo-propano Química Orgânica Funções Orgânicas - haletos HALETOS: NOMENCLATURA 1-cloro-2-metil-propano 5-cloro-3-etil-2-flúor-heptano 13/09/2019 6 Química Orgânica Funções Orgânicas - haletos HALETOS: NOMENCLATURA 3-cloro-1-penteno Haleto de alquenila (halogênio ligado a um carbono da dupla ligação de um alceno) bromo-benzeno Química Orgânica Álcoois: substitui um dos H por OH (hidroxila) Carbono primário Carbono secundário Carbono terciário Funções Orgânicas - álcoois 13/09/2019 7 Química Orgânica Geraniol (óleo de rosas) Mentol Noretindrona (1° contraceptivo oral) Funções Orgânicas - álcoois Alguns álcoois importantes... Química Orgânica Alguns álcoois importantes... Etinilestradiol (hormônio) Glicose Etanol Etilenoglicol (anti-congelante) Vitamina C Funções Orgânicas - álcoois 13/09/2019 8 Química Orgânica Funções Orgânicas - álcoois ÁLCOOIS: PROPRIEDADES FÍSICAS Solubilidade Álcoois de cadeia curta têm boa solubilidade em água Química Orgânica Funções Orgânicas - álcoois ÁLCOOIS: PROPRIEDADES FÍSICAS Solubilidade Álcoois de cadeia curta têm boa solubilidade em água O aumento da porção apolar favorece a solubilidade em solventes apolares! Quanto menor a porção apolar, mais polar o álcool será! 13/09/2019 9 Química Orgânica Funções Orgânicas - álcoois ÁLCOOIS: NOMENCLATURA Prefixo do grupo alquila + an + “ol” Etan + “ol” Álcool + Prefixo do grupo alquila + “ílico” Álcool Etílico Quando necessário, indicar a posição do OH e de outro substituinte presente 2-Metil-2-propanol IUPAC USUAL Química Orgânica Funções Orgânicas - álcoois ÁLCOOIS: NOMENCLATURA E se houver insaturação? Quem manda na numeração da cadeia? 1) Localize a função mais oxigenada 2) Localize a insaturação 3) A função mais oxigenada deve apresentar a menor numeração 1 2 3 1 23 13/09/2019 10 Química Orgânica Funções Orgânicas - álcoois ÁLCOOIS: NOMENCLATURA E se houver insaturação? Quem manda na numeração da cadeia? Opção 1: prefixo do grupo alquila + localização da insaturação + en ou in + posição do OH + ol 1 2 3 1 23 Opção 2: localização da insaturação + prefixo do grupo alquila + en ou in + ol prop-2-en-1-ol ou 2-propenol prop-2-in-1-ol ou 2-propinol Química Orgânica Funções Orgânicas - álcoois ÁLCOOIS: NOMENCLATURA E se houver substituintes? 1 2 3 54 1) Localize a função mais oxigenada 2) Localize a cadeia mais longa (esta deve conter o OH) 3) A função mais oxigenada deve apresentar a menor numeração 4) O conjunto da numeração também deve ser o menor 13/09/2019 11 Química Orgânica Funções Orgânicas - álcoois Álcoois: nomenclatura E se houver substituintes? 1 2 3 54 Posição do substituinte + nome do substituinte + localização do OH + cadeia alquílica correspondente 2-metil-3-pentanol Química Orgânica Funções Orgânicas - álcoois Exercitando... Apresente as nomenclaturas IUPAC dos seguintes álcoois: 2,4-dimetil-1-pentanol (2,4-dimetil-pentan-1-ol) Fenil (substituinte) 4-fenil-2-pentanol (4-fenil-pentan-2-ol) 4-penten-2-ol (pent-4-en-2-ol) 13/09/2019 12 Química Orgânica Éteres THF (Tetrahidrofurano) Desflurano Sevoflurano Anestésicos por inalação Solvente de reações orgânicas Éter etílico ou Éter sulfúrico Anestésico por inalação (1842) / solvente de reações orgânicas Química Orgânica Éteres e álcoois: propriedades Diferentes conexões entre os átomos → Podem acarretar em diferentes funções orgânicas Exemplo: C2H6O Diferentes funções orgânicas →Moléculas com diferentes propriedades físicas Mais negativo Mais positivo 13/09/2019 13 Química Orgânica Éteres: propriedades Estrutura Ponto de ebulição - 24,9 °C 10,8 °C 34,6 °C 83 °C Quanto maior a massa molecular, maior tende a ser o ponto de ebulição 34,6 °C Comparando... 36,1 °C Química Orgânica Diferentes conexões entre os átomos → Podem acarretar em diferentes funções orgânicas Diferentes funções orgânicas →Moléculas com diferentes propriedades físicas Menos polar Mais polar Menos solúvel em solventes polares Mais solúvel em solventes polares Ponto de ebulição grosseiramente comparável ao de um hidrocarboneto de massa equivalente Ponto de ebulição muito diferente ao de um hidrocarboneto de massa equivalente Éteres e álcoois: propriedades 13/09/2019 14 Química Orgânica Éteres ÉTERES: NOMENCLATURA 1) A menor cadeia carbônica ligada ao oxigênio recebe o sufixo “óxi” e a maior cadeia ligada ao oxigênio é escrita normalmente. Prefixo do radical menor + óxi + hidrocarboneto maior 2) Alternativamente, os dois grupos ligados ao átomo de oxigênio são listados simplesmente (em ordem alfabética), adicionando-se a palavra éter. Metóxi – etano Etóxi - etano Etil metil éter Dietil éter Química OrgânicaAminas primária secundária terciária Característica A amina é primária! Mas está ligada a um carbono secundário: não confundir! Classificação baseada no número de grupos orgânicos ligados ao átomo de nitrogênio. dopamina anfetaminaExemplos: 13/09/2019 15 Química Orgânica Aminas Característica Semelhante a estrutura da amônia: N com hibridização sp3→ geometria piramidal trigonal Química Orgânica AMINAS PRIMÁRIAS: NOMENCLATURA Nome do hidrocarboneto correspondente com elisão do final “o” + terminação amina Metanamina (metilamina) Etanamina (etilamina) 2-metil-1-propanamina Cicloexanamina (cicloexilamina) Quando houver ramificação, a posição da ramificação e do grupo amino devem ser identificadas: Aminas - Nomenclatura Os nomes entre parênteses são a nomenclatura “comum”. 13/09/2019 16 Química Orgânica Aminas - Nomenclatura AMINAS SECUNDÁRIAS: NOMENCLATURA 1) Escolha a cadeia principal (a que tiver mais carbonos) 2) O outro grupo “R” será como um “substituinte” N – substituinte + nome da amina correspondente N-metiletanamina (etilmetilamina) N-etiletanamina (dietilamina) N-metil-2-metil-1-propanamina (isobutilmetilamina) Os nomes entre parênteses são a nomenclatura “comum”. Química Orgânica Aminas - Nomenclatura AMINAS TERCIÁRIAS: NOMENCLATURA 1) Escolha a cadeia principal (a que tiver mais carbonos) 2) Os outros grupos “R” serão como “substituintes” e deverão ser mencionados em ordem alfabética N – substituinte (ordem alfabética) – N – substituinte + amina correspondente N-etil-N-metil-1-propanamina (etilmetilpropilamina) N,N-dietiletanamina (trietilamina) Os nomes entre parênteses são a nomenclatura “comum”. 13/09/2019 17 Química Orgânica Aminas - Nomenclatura Exercitando... Apresente as nomenclaturas IUPAC dos seguintes compostos: N-etil-1-butanamina N-etil-N-propil-1-butanamina N,N- dimetil-3-hexanamina N,N,2- trimetil-1-butanamina 3-metil-2-hexanamina 4,6-dimetil-5-nonanamina Química Orgânica Aldeídos e Cetonas – compostos carbonilados Grupo carbonila Aldeído Cetona Canela Hortelã cinamaldeído L-carvona 13/09/2019 18 Química Orgânica Aldeídos e Cetonas – compostos carbonilados Aldeídos e Cetonas e as notas de perfumes jasmona damascona muscona Química Orgânica Aldeídos e Cetonas – compostos carbonilados Grupo carbonila Grupos polares! Ponto de ebulição maior que o dos hidrocarbonetos de mesma massa molecular! 13/09/2019 19 Química Orgânica Aldeídos e Cetonas – compostos carbonilados Grupo carbonila Ligações de hidrogênio! Ponto de ebulição maior ou menor que o de um álcool correspondente? Os álcoois são mais polares que os carbonilados correspondentes! Química Orgânica Aldeídos e Cetonas – compostos carbonilados Exercitando... Qual composto de cada um dos seguintes pares apresenta ponto de ebulição mais alto? Qual composto de cada um dos seguintes pares apresenta maior solubilidade em solventes apolares? 13/09/2019 20 Química Orgânica Aldeídos e Cetonas – nomenclatura ALDEÍDOS Nome do hidrocarboneto correspondente + terminação al Metanal Etanal Propanal 5-cloro-pentanal Química Orgânica Aldeídos e Cetonas – nomenclatura ALDEÍDOS LIGADOS A SISTEMAS CÍCLICOS Nome do hidrocarboneto correspondente + carbaldeído Cicloexanocarbaldeído Benzenocarbaldeído 1 2 3 4 5 6 3-etil-5-metil-cicloexanocarbaldeído 13/09/2019 21 Química Orgânica Aldeídos e Cetonas – nomenclatura CETONAS Posição da carbonila + Nome do hidrocarboneto correspondente + ona 2-butanona 2-pentanona Cicloexanona 3-metil-cicloexanona 1 2 3 4 5 6 Química Orgânica Aldeídos e Cetonas – nomenclatura Exercitando... Qual a nomenclatura correta para os seguintes compostos? a) Três compostos isoméricos que contém carbonila e que possuem fórmula molecular C4H8O b) Para o aldeído cíclico: 2-butanona butanal 2-metil-propanal 5-etil-2,2,5-trimetil-3-propil- cicloexanocarbaldeído 13/09/2019 22 Química Orgânica Ácidos carboxílicos e derivados ÁCIDOS CARBOXÍLICOS E O GRUPO CARBOXILA Química Orgânica Ácidos carboxílicos e derivados - nomenclatura Ácido + nome do hidrocarboneto correspondente sem o sufixo -ano + terminação -óico ÁCIDOS CARBOXÍLICOS Ácido metanóico Ácido etanóico Ácido 4-metil-hexanóico Ácido 3-metil-2-hexenóico R 13/09/2019 23 Química Orgânica Ácidos carboxílicos e derivados ÉSTERES Química Orgânica Ácidos carboxílicos e derivados ÉSTERES 13/09/2019 24 Química Orgânica Ácidos carboxílicos e derivados - nomenclatura ÉSTERES 1) O nome dos ésteres são formados a partir do ácido de onde provêm (com terminação – ato ou –oato) e dos nomes do álcool (com terminação –ila). 2) A palavra ácido do nome de ácido carboxílico é retirada e a contribuição do nome relacionado ao álcool vem em segundo lugar. Metanoato de metila Etanoato de etila (Acetato de etila) Química Orgânica Ácidos carboxílicos e derivados Exercitando... Escreva a estrutura em bastão para três ésteres com fórmula C5H10O2 13/09/2019 25 Química Orgânica Ácidos carboxílicos e derivados AMIDAS Sem substituinte Amida N-substituída Amida N,N-dissubstituída Química Orgânica Ácidos carboxílicos e derivados AMIDAS + H2O 13/09/2019 26 Química Orgânica Ácidos carboxílicos e derivados AMIDAS Penicilina Química Orgânica Ácidos carboxílicos e derivados AMIDAS: NOMENCLATURA Nome do hidrocarboneto correspondente com elisão do final “o” + terminação amida PRIMÁRIAS: SECUNDÁRIAS: N – substituinte + nome da amida correspondente TERCIÁRIAS: N – substituinte (ordem alfabética) – N – substituinte + amida correspondente 13/09/2019 27 Química Orgânica Nitrilas C e N da nitrila possuem hibridização sp A amgdalina é uma nitrila presente em sementes Acetonitrila Química Orgânica Nitrilas - nomenclatura Adiciona-se o sufixo nitrila ao nome do hidrocarboneto correspondente NITRILAS ACÍCLICAS Etanonitrila (acetonitrila) Butanonitrila Propenonitrila (acrilonitrila) 4-pentenonitrila 13/09/2019 28 Química Orgânica Nitrilas - nomenclatura NITRILAS CÍCLICAS São nomeadas adicionando-se o sufixo carbonitrila ao nome do sistema de anel ao qual o grupo –CN está ligado Benzenocarbonitrila (benzonitrila) cicloexanocarbonitrila Química Orgânica Propriedades físicas e estrutura molecular Até aqui... Principais grupos funcionais de compostos orgânicos: hidrocarbonetos haloalcano álcool éter amina aldeído cetona Ácido carboxílico éster amida nitrila 13/09/2019 29 Química Orgânica Propriedades físicas e estrutura molecular Ligações de hidrogênio Dipolo-dipoloÍon-íon Forças de dispersão ou forças de London Química Orgânica Propriedades físicas e estrutura molecular Íon-íon Composto iônico: sal de ácido carboxílico Fusão Forças íon-íon: intensas forças eletrostáticas de rede que agem entre os íons positivos e negativos na estrutura cristalina ordenada Ponto de fusão: 324 °C 13/09/2019 30 Química Orgânica Propriedades físicas e estrutura molecular Forças íon-íon >>> Forças dipolo-dipolo Dipolo-dipolo Grande parte das moléculas orgânicas apresentam um momento de dipolo permanente Distribuição não uniforme de elétrons Química Orgânica Propriedades físicas e estrutura molecular Forças íon-íon >>> Ligações de hidrogênio >>> Forças dipolo-dipolo Ligações de hidrogênio Ligações de hidrogênio: um tipo especial de forças dipolo-dipolo que ocorre entre átomos de hidrogênio e átomos pequenos e muito eletronegativos(F, O, N) B C N O F B C N O F 13/09/2019 31 Química Orgânica Propriedades físicas e estrutura molecular Ligações de hidrogênio Ligações de hidrogênio: um tipo especial de forças dipolo-dipolo que ocorre entre átomos de hidrogênio e átomos pequenos e muito eletronegativos (F, O, N) Forças íon-íon >>> Ligações de hidrogênio >>> Forças dipolo-dipolo Se não fossem as ligações de hidrogênio, a água seria um gás, e não um líquido a 25°C As reações no corpo humano ocorrem em meio aquoso! Química Orgânica Propriedades físicas e estrutura molecular Forças de dispersão ou forças de London Dipolos temporários e dipolos induzidos em moléculas apolares Forças íon-íon >>> Ligações de hidrogênio >>> Forças dipolo-dipolo >>>Forças de dispersão Quando duas moléculas apolares se aproximam, os elétrons das eletrosferas dos átomos se repelem provocando um movimento dos elétrons, que se acumulam em uma única região. Desse modo, cria-se um dipolo na molécula, pois uma região fica com acúmulo de elétrons e carga negativa, e outra região fica com deficiência de elétrons e carga positiva. 13/09/2019 32 Química Orgânica Propriedades físicas e estrutura molecular Forças de dispersão ou forças de London Que fatores determinam a intensidade destas forças de dispersão??? Forças íon-íon >>> Ligações de hidrogênio >>> Forças dipolo-dipolo >>>Forças de dispersão 1) Polarizabilidade relativa: com que facilidade os elétrons respondem à variação de um campo elétrico Ou o quanto uma molécula é capaz de provocar a polarização da outra 2) Área superficial: quanto maior a superfície de contato, maior será a atração entre as moléculas Exemplo: hidrocarbonetos lineares Química Orgânica Propriedades físicas e estrutura molecular Até aqui... Substância Ponto de fusão Ponto de ebulição Alcanos lineares: massa molecular Álcoois e haloalcanos: ligações de hidrogênio Ácidos carboxílicos e sais de ácido carboxílico: forças íon-íon 13/09/2019 33 Química Orgânica Propriedades físicas e estrutura molecular Ponto de ebulição • Tipo e intensidade das forças moleculares existentes • Superfície de contato entre as moléculas Exercitando... Qual seria a ordem crescente de ponto de ebulição? Química Orgânica Propriedades físicas e estrutura molecular Solubilidade Força intermolecular: Íon-íon Acetato de sódio Para que um composto se solubilize em outro, é necessário “oferecer” novas forças intermoleculares atrativas 13/09/2019 34 Química Orgânica Propriedades físicas e estrutura molecular Solubilidade “Semelhante dissolve semelhante” Natureza do composto Solubilidade Sólidos polares e iônicos Solventes polares Líquidos polares São geralmente miscíveis entre si Sólidos apolares Solúveis em solventes apolares Líquidos polares e apolares juntos Não se misturam Líquidos polares e apolares Líquidos polares (água e etanol) Ligação de hidrogênio
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