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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO SUL DE MINAS GERAIS CAMPUS MUZAMBINHO ENGENHARIA AGRONÔMICA Funções Orgânicas: Fenol MUZAMBINHO 2019 Funções Orgânicas: Fenol Trabalho apresentado à disciplina de Química Orgânica do Curso de Engenharia Agronômica, do Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Sul de Minas Gerais - Campus Muzambinho. Profª.: Luciana Mendonça MUZAMBINHO 2019 Função Orgânica: Fenol 1. Introdução 1.1Definição Fenol é uma função orgânica caracterizada por uma ou mais hidroxilas ligadas a um anel aromático. Apesar de possuir um grupo -OH característico de um álcool, o fenol é mais ácido que este, pois possui uma estrutura de ressonância que estabiliza a base conjugada. São obtidos principalmente através da extração de óleos a partir do alcatrão de hulha. Fenol também é o nome popular do fenol mais simples, que consiste em uma hidroxila ligada ao anel benzênico. Outros nomes para a mesma substância incluem: benzenol; ácido carbólico; ácido fénico (ou ácido fênico, no Brasil); ácido fenílico; hidroxibenzeno; mono-hidroxibenzeno. Sua fórmula molecular é C6H5OH Geralmente os fenóis são sólidos, cristalinos, tóxicos, cáusticos e pouco solúveis em água. 1.2 Características Gerais Fórmula Molecular: C6H5OH Massa Molar: 94,11 g/mol Estado físico: em temperatura ambiente, a grande maioria dos fenóis apresenta-se no estado sólido. Os fenóis mais simples (compostos por um aromático) apresentam-se em estado líquido; Ponto de fusão- 41°C (passagem do sólido para líquido) e de ebulição- 182°C (passagem do líquido para gás) elevados quando comparados aos dos hidrocarbonetos: Densidade: 1,07 g.cm-3 são compostos mais densos que a água Reatividade: são compostos que sofrem reações de oxidação; Acidez: 9,99 pKa apresentam um relevante caráter ácido, muito maior que o dos álcoois. A acidez dos fenóis permite que esses compostos interajam com bases inorgânicas, formando ácidos e água. Aparência: Sólido cristalino branco Pressão de vapor: 0,2 hPa (20 °C) 1.3Grupo funcional 1.4Nomenclatura A regra de nomenclatura IUPAC para todo e qualquer fenol é a mesma, a saber: Hidroxi + Nome do aromático Assim, se o aromático for diferente, o fenol terá, consequentemente, um nomediferente. Veja alguns exemplos: a) Hidroxibenzeno OBS.: O nome Hidroxibenzeno pode ser trocado por fenol segundo a IUPAC. Como se trata de um fenol, seu nome, obviamente, terá o termo hidroxi seguido do nome benzeno, por ser este o aromático na cadeia. b) α-hidroxinaftaleno OBS.: O nome hidroxinaftaleno pode ser trocado por naftol segundo a IUPAC. Seguindo o mesmo raciocínio do exemplo anterior, o nome inicia-se com hidroxi seguido de naftaleno, que é o nome do aromático na cadeia. Devemos utilizar o termo α antes do termo hidroxi porque a hidroxila está em um dos carbonos verticais do naftaleno, sendo todos eles denominados em posição α. c) 9-hidroxiantraceno Seguindo o mesmo raciocínio, o nome inicia-se com hidroxi seguido de antraceno, por ser este o aromático na cadeia. Devemos utilizar o número 9 antes do termo hidroxi porque a hidroxila está no carbono vertical de cima no anel do meio. O carbono da parte de baixo recebe o número 10. A numeração de um antraceno sempre se inicia pelo carbono vertical acima ou abaixo de um dos núcleos da ponta do composto. Como podemos observar, o OH está na vertical superior, por isso, iniciamos a numeração no carbono vertical de cima no anel da direita, seguindo a numeração no sentido horário até o carbono 4. Chegando nele, saltamos para o anel da outra extremidade e recomeçamos a numeração, mantendo o sentido horário, já que foi assim que iniciamos. OBS.: O nome hidroxiantraceno pode ser trocado por antrol segundo a IUPAC. Agora vamos acompanhar exemplos de como realizar a nomenclatura de fenóis em casos de estruturas ramificadas: a) 3-etil-5-metil-hidroxibenzeno Para dar nome a um fenol ramificado, devemos numerar a cadeia. Iniciamos a numeração pelo carbono que apresenta a hidroxila e seguimos no sentido anti-horário, pois o radical etil apresenta a menor numeração em relação ao radical metil. O radical que é escrito primeiro por causa da ordem alfabética será a referência para numerar. b) 1,2-metil-hidroxibenzeno Nessa estrutura, iniciamos a numeração pelo carbono que apresenta o OH, carbono número 1, e seguimos em direção ao radical, que, portanto, encontra-se na posição 2. Como as posição são 1 e 2 no aromático benzeno, podemos utilizar o termo orto, em vez de 1,2. Assim, o nome seria Orto-cresol. OBS.: Segundo a IUPAC a expressão metil-hidroxibenzeno pode ser substituída por cresol. c) 3,5-dimetil-1-hidroxi-naftaleno Quando o naftaleno apresenta mais de um radical ou grupo, é mais correto realizar a numeração dos carbonos. Ela é iniciada por um dos carbonos da vertical mais próximos do grupo OH. Segue-se no sentido do carbono quatro do mesmo anel. Depois, reinicia-se no carbono da vertical do outro anel. Assim, há dois radicais metil (CH3) nas posições 3 e 5, e o grupo OH encontra-se no carbono 1 da cadeia. Logo, o nome do composto é 3,5-dimetil-1-hidroxi-naftaleno. d) 4-metil-9-hidroxiantraceno Como já vimos anteriormente, como o OH está na parte de cima do anel do meio, iniciamos a numeração pelo carbono da parte de cima do anel da direita. Seguindo no sentido anti-horário, o metil fica no carbono 4. 1.5 Utilidades O fenol mais comum é o fenol. É conhecido também como benzenol, hidróxi-benzeno, fenol comum ou ácido fênico. É uma substância sólida à temperatura ambiente, cristalina, com cheiro forte. É utilizado para fazer peeling, para evitar o enrrugamento da pele. É corrosivo para a pele. Pouco solúvel em água e solúvel em álcool e éter. Foi utilizado em 1834, a partir da destilação do carvão mineral. Foi muito utilizado como desinfetante de instrumentos cirúrgicos, mas por ser muito tóxico, foi substituído aos poucos por outros desinfetantes. Um desinfetante muito utilizado hoje, em agropecuárias, é a creolina, que é uma solução aquosa alcalina da mistura dos cresóis. É usado como desinfetante porque atua no mecanismo de coagulação das proteínas de microorganismos. m-cresol o-cresol p-cresol O desinfetante lisol é uma emulsão de cresóis em sabão. Os fenóis servem também para a preservação da madeira, protegendo contra o ataque dos insetos. Na indústria química, serve como matéria-prima para fabricar plásticos, perfumes, corantes, explosivos, resinas, vernizes, desodorantes, adesivos, cosméticos e tintas. 1.6 Classificação De acordo com o número de hidroxilas presentes na molécula, os fenóis são classificados em: Monofenóis: molécula formada por uma hidroxila Difenóis: molécula formada por duas hidroxilas Trifenóis: moléculas formadas por três hidroxilas 2. Polaridade e forças intermoleculares 3. Solubilidade Os fenóis tem o grupo OH ligado a um átomo de carbono de um anel aromático e apresentam propriedades distintas dos álcoois. Da mesma forma que os álcoois, os fenóis formam ligação de hidrogênio com a água. Contudo, devido ao número elevado de átomos de carbono, os fenóis têm solubilidade limitada em água, mas maior do que a solubilidade de álcoois alifáticos de tamanho/massa molecular similar. Por exemplo, o fenol tem a solubilidade de 8,0 g/100 g de H2O enquanto o hexanol tem a solubilidade de 0,6 g/100 g de H2O (Figura 9).5 A explicação para esse fato está relacionadacom a maior acidez dos fenóis (pKa ~ 10) quando comparada com a acidez dos álcoois (pKa ~16). Em alguns fenóis orto-substituídos (como por exemplo, com o grupo nitro) é possível ocorrer a formação de ligação de hidrogênio intramolecular. A presença desta ligação dificulta o processo de solubilização em água uma vez que reduz a possibilidade de formação de ligação de hidrogênio intermolecular do tipo água-fenol. Por outro lado, a ligação de hidrogênio intramolecular contribui para o aumento da volatilidade do isômero orto que, assim, apresenta temperatura de ebulição mais baixa que o isômero para (Figura 10) 4. Principais reações 5. Exemplo de principais moléculas 6. Referências Bibliograficas Fenol. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Fenol. Acesso em: 07 dez. 2019 Fenóis. Disponível em : https://brasilescola.uol.com.br/quimica/fenois.htm#. Acesso em: 03 dez. 2019 Fenol. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/fenol/. Acesso em: 02 dez. 2019 Solubilidade das substâncias orgânicas. Disponívek em: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422013000800026. Acesso em: 01 dez. 2019 Nomenclatura dos fenóis. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/nomenclatura-dos- fenois.htm. Acesso em: 04 dez. 2019 https://pt.wikipedia.org/wiki/Fenol https://brasilescola.uol.com.br/quimica/fenois.htm https://www.todamateria.com.br/fenol/ http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422013000800026 https://brasilescola.uol.com.br/quimica/nomenclatura-dos-fenois.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/nomenclatura-dos-fenois.htm