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Química Orgânica II Haletos Orgânicos 1 1- HALETOS ORGÂNICOS São compostos que resultam da substituição de um ou mais hidrogênios de um hidrocarboneto, por átomos de halogênios (F, Cl, Br ou I – Família 7A). Apresentam pelo menos um átomo de halogênio ligado a um grupo derivado de hidrocarboneto, sendo representados genericamente por: R X 1.1- Classificação a) Quanto ao Halogênio Podem ser cloretos, brometos e iodetos. Os fluoretos constituem uma “classe à parte” (têm preparação e propriedades bem diferentes dos outros compostos). Podem ser mono, di, tri ou polihalogenados. b) Quanto ao Radical Orgânico Derivados halogenados alifáticos, alicíclicos e aromáticos. Os compostos halogenados alifáticos (haletos de alquila: RX) e os halogenados aromáticos (haletos de arila: ArX) são os mais importantes, pois apresentam propriedades e métodos de obtenção bastante diferentes. Podem ser saturados ou insaturados. 1.2- Nomenclatura Nome Oficial: nome do halogênio + cadeia principal (mais longa e numeração mais simples). Os átomos de halogênios são considerados como substitutos de hidrogênios na cadeia carbônica do hidrocarboneto, e sua nomenclatura segue: Nome do Halogênio + Nome do Hidrocarboneto Correspondente Exemplos: H3C H2 C C H CH3 Br 4 3 2 1 2 Bromo butano Tricloro metanoC Cl H Cl Cl H3C H2 C C H C H Br 5 4 3 2 1 2 Metil, 3 bromo pentanoCH3 CH3 Química Orgânica II Haletos Orgânicos 2 Na nomenclatura IUPAC, na numeração da cadeia principal, os halogênios não são considerados grupos funcionais, por isso, se a cadeia for insaturada, o menor algarismo deverá ser atribuído ao carbono que apresenta a insaturação. H3C C H C C Br 5 4 3 2 1 3,4 dibromo, 2 metil 2 pentenoCH3 CH3Br Nome Vulgar: é semelhante à dos ésteres e é feita com as palavras fluoretos, iodetos cloreto e brometo. Nessa nomenclatura, o nome do haleto precede o nome do grupo orgânico. H3C H2 C CH3 Fluoreto de sec-butilaC H F Outros exemplos: HALETO NOME OFICIAL (IUPAC) NOME VULGAR H3C H2 C Cl Cloro etano Cloreto de Etila H3C C H CH3 Br 2 Bromo propano Brometo de isopropila H3C C CH3 I CH3 2 Iodo 2 metil propano Iodeto de terc-butila C F H H H Flúor metano Fluoreto de metila C Cl H Cl Cl Triclorometano Tricloreto de metila (Clorofórmio) Br Bromobenzeno Brometo de fenila Química Orgânica II Haletos Orgânicos 3 Características de alguns haletos conhecidos: Clorofórmio HCCl3 (tricloro metano): O clorofórmio começou a ser utilizado como anestésico, para fins cirúrgicos, em 1847. Atualmente, não se emprega mais o clorofórmio com essa finalidade porque está provado que ele pode causar parada respiratória e danos irreparáveis ao fígado. CFC (cloro flúor carbono) – freons: Os dois compostos mais comuns desse grupo de substâncias são: C Cl F Cl Cl Tricloro fluor metano C Cl F F Cl Dicloro difluor metano Esses compostos conhecidos como CFC (cloro-flúor-carbono) eram utilizados como propelentes em aerossóis e como líquidos refrigerantes em refrigeradores e aparelhos de ar condicionado. O uso dos aerossóis e eventuais vazamentos nos aparelhos de refrigeração liberam os freons para a atmosfera, ocasionando um sério problema ambiental, pois estes podem destruir a camada de ozônio que protege a Terra dos raios ultravioleta. Atualmente, o CFC está sendo substituído por outras substâncias, como o butano, que não ataca a camada de ozônio. DDT (p-dicloro-difenil-tricloro etano): é um dos mais conhecidos inseticidas de baixo custo. Foi utilizado inicialmente na época da Segunda Guerra Mundial para controlar insetos que transmitiam doenças, como malária, tifo e febre amarela. Em muitas partes do mundo, seu uso foi proibido por apresentar efeito acumulativo no Quando a válvula é comprimida, a pressão interna do recipiente diminui e provoca a vaporização do propelente, o qual escapa para o ambiente misturado a uma parte do produto. Química Orgânica II Haletos Orgânicos 4 organismo e por ser capaz de interromper o equilíbrio natural do meio ambiente, envenenando alimentos, como verduras, carnes e peixes, e, ainda, enfraquecendo as cascas de ovos das aves. Cl C Cl C Cl Cl Cl H Gás lacrimogêneo: apresenta baixa toxicidade e começou a ser utilizado na Primeira Guerra Mundial. Ainda hoje é usado em manifestações de rua. C O C H2 Cl 1 Cloro acetofenona (Cloreto de aceto fenona) 1.3- Haletos de Ácido: Os haletos de ácido, também chamados haletos de acila, apresentam como grupo funcional a seguinte estrutura: C O X em que X = F, Cl, Br ou I Pode-se considerar que os haletos de ácido são provenientes da substituição da hidroxila (OH) presente em um ácido carboxílico por um átomo de halogênio: R C O OH - OH + X R C O X Sua nomenclatura é dada em função do nome do ácido carboxilico de origem, de acordo com o seguinte esquema: Brometo, Cloreto, Fluoreto ou Iodeto de NOME DO ÁCIDO ICO + ILA Química Orgânica II Haletos Orgânicos 5 O nome obtido de acordo com o esquema será oficial ou usual conforme seja usada uma ou outra nomenclatura do ácido de origem. Exemplos: H3C C O OH - OH + Cl H3C C O Cl Ácido etanóico Cloreto de etanoila Ácido acético Cloreto de acetila C H C O OH - OH + Br CC H H3C CH3C2H5 C H C O Br CC H H3C CH3C2H5 Ácido 3 etil 2 metil 3 pentenóico Brometo de 3 etil 2 metil 3 pentenoila 1.4- Propriedades Físicas: Os haletos mais comuns e importantes são líquidos incolores, de cheiro agradável, porém tóxicos, insolúveis em água, mas solúveis em solvente orgânicos. Estado físico: os mais simples são gases (CH3F, CH3Cl, CH3Br, C2H5F e C2H5Cl). Com o aumento da massa molecular (MM) eles são líquidos ou sólidos; Densidade em relação à água: monofluoretos e monocloretos são menos densos que a água; os brometos e iodetos são mais densos que a água; os polihaletos são, em geral, mais densos que a água; Ponto de Ebulição e Densidade: Influência da massa molecular: com o aumento da massa molecular há aumento no ponto de ebulição e densidade (considerar a MM do halogênio); Influência no número de halogênios: com o aumento do número de halogênios há aumento no ponto de ebulição e densidade. Principais usos: em sínteses orgânicas (devido a grande reatividade dos compostos halogenados eles são matéria-prima de muitos compostos, no entanto, são produtos caros) e como solventes (principalmente os polihalogenados que são bons solventes para óleos e gorduras). Química Orgânica II Haletos Orgânicos 6 1.5- Métodos de Obtenção. 1.5.1- A partir de hidrocarbonetos. a) Por meio de Reações de Substituição. a) Em Alcanos: 1ª etapa: Cisão homolítica (térmica/fotoquímica) na molécula de cloro (Cl2). 2ª etapa: Ataque do radical livre à molécula do alcano, com formação de ácido halogenídrico. 3ª etapa: Ataque do outro radical livre. A halogenação de alcanos é possível de ocorrer em todos os carbonos. Será mais fácil de ocorrer na seguinte ordem prefrencial: C terciário C secundário C primário Ou seja, o halogênio irá substituir preferencialmente o átomo de hidrogênio do carbono menos hidrogenado. Química Orgânica II Haletos Orgânicos 7 b) Por meio de reações de adição em compostos insaturados. Halogênios ou ácidos halogenídricos podem ser adicionadosem compostos com duplas ou triplas ligações. A reação é geralmente realizada misturando-se o alceno com cloro ou bromo, à temperatura ambiente, na presença de um solvente inerte como o CCl4. Evitando-se altas temperaturas e exposição excessiva à luz, ocorre um processo de adição eletrofílica (Halogenação vicinal). Adição de halogênios: - Cisão heterolítica: 1ª etapa: ataque (eletrofílico) do cátion à dupla ligação, resultando a quebra heterolítica da ligação do alceno, com formação do íon carbônio (carbocátion). Obedece à regra de Markownikoff. 2ª etapa: ataque (nucleofílico) do ânion ao carbocátion. OBS.: Em altas temperaturas e sob influência da luz ultravioleta, os alcenos podem apresentar a halogenação alílica, isto é, a substituição de um dos átomos de hidrogênios alílicos por um átomo de halogênio (Q. Orgânica I: Capítulo 6, item 6.4.2.2). propeno 500-600ºC + Cl2C H CH3 H2C H C H2 C Cl + HCl 3 cloro 1 propeno (cloreto de alila) H2C Química Orgânica II Haletos Orgânicos 8 c) Adição de ácidos halogenídricos: Esta reação ocorre à temperatura ambiente na presença de um solvente polar. Deverá obedecer à regra de Markownikoff (o hidrogênio irá se adicionar ao átomo de carbono insaturado mais hidrogenado e o halogênio ao átomo de carbono insaturado menos hidrogenado). A reatividade é: HCl HBr HI. Propeno H2C C H + HBr H3C C H CH3 2 Bromo propano (Brometo de isopropila) CH3 Br Ex.: Propeno H2C C H + HBr H3C C H CH3 2 Bromo propano (Brometo de isopropila) CH3 Br Ex.: 1ª etapa: Cisão heterolítica: 2ª etapa: Ataque eletrófilico do cátion à molécula de alceno, formando um carbocátion. 3ª etapa: Ataque do ânion (adição nucleofílica) ao carbocátion. OBS: Em alcenos assimétricos existe a possibilidade de se obter mais de um produto (isômeros). Mas, estes não se formam em quantidade iguais; existe sempre a predominância de um. No exemplo anterior pode também ser obtido o produto secundário: C CCH H Br H H 1 Bromo propano (Brometo de n-propila) H H H Química Orgânica II Haletos Orgânicos 9 Os fluoretos, que são difíceis de obter por reação direta, são obtidos a partir de outros haletos. Os reagentes fluorados são menos solúveis e podem ser separados. d) Reação de alcinos com HCl ou HBr Controlando-se a temperatura pode-se obter haletos orgânicos insaturados. H3C H2 C C CH HCl+ H3C H2 C C CH2Ex.: Cl 1ª etapa: Cisão heterolítica do HCl 2ª etapa: Ataque eletrofílico do cátion formando um carbocátion 3ª etapa: Ataque nucleofílico do ânion ao carbocátion OBS: Essa reação segue a regra de Markownikoff: na adição de HX ou XOH o íon positivo liga-se ao carbono insaturado mais hidrogenado. Ataque Eletrófilo: A substância que é atraída por elétrons: cátion, ou molécula, que contém átomo com deficiência de elétron, com tendência a unir-se por ligação covalente a um nucleófilo. Ataque Nucleófilo: A substância que é atraída por núcleo (atômico): ânion, ou molécula dotada de par de elétrons não-compartilhado, com tendência a formar ligação covalente com cátion ou molécula que possua um átomo parcialmente positivo (ou seja, com um eletrófilo). Química Orgânica II Haletos Orgânicos 10 EXERCÍCIOS 1- Apresente a fórmula estrutural, o nome oficial e usual dos seguintes compostos: a) 3 3H C CHF CH b) 3 2 2 2H C CH CH CH Cl c) 2 2H C CH CH Br d) 3 2 2H C CHBr CH CH Cl e) 3 2H C CHBr CHBr CH Cl 2- Apresentar o mecanismo de obtenção do brometo de propila a partir de um alcano; 3- Apresentar o mecanismo de obtenção do 3 iodo pentano a partir de um alceno; 4- Apresentar o mecanismo de obtenção do cloreto de isopropila a partir de um álcool; 5- Apresentar o mecanismo de obtenção do 3 brometo 3 hexeno a partir de um alcino;
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