Capítulo 1 – Introdução à Química Orgânica Conceito:
É o ramo da química que estuda os compostos que contêm carbono, denominados compostos orgânicos. Como estes compostos são encontrados nos seres vivos, a Química Orgânica ficou sendo conhecida como “a química da vida.”
O Carbono:
No século XIX, Kekulé percebeu que o átomo de carbono apresentava certas propriedades que o diferenciava de outros átomos. Essas propriedades são:
a) O carbono é tetravalente:
Como o carbono apresenta 4 elétrons na última camada eletrônica, quando se liga a outro átomo compartilha esses 4 elétrons formando portanto 4 ligações covalentes.
b) O carbono forma cadeias:
O átomo de carbono pode ligar-se a outros átomos de carbono, formando cadeias com várias disposições e tamanhos.
Essa propriedade é a principal responsável pela existência de milhares de compostos orgânicos.
c) As 4 ligações sigma (σ) de um carbono são iguais.
Hibridização:
O carbono admite três tipos de hibridização: sp, sp3 e sp2.
a) Hibridização sp:
Ocorre em moléculas onde o carbono apresenta duas ligações σ e duas π.
― C = ou = C =.
b) Hibridização sp2:
Ocorre em moléculas onde o carbono apresenta três ligações σ e uma π.
\ C = /
c) Hibridização sp3:
Ocorre em moléculas onde o carbono apresenta as quatro ligações σ.
│ ― C ―
│
Compostos orgânicos:
Nos compostos orgânicos, a presença do carbono (C) é obrigatória. Suas ligações podem ser representadas das seguintes maneiras:
│
― C ―, = C =,≡ C ― e = C ―. │ │
Além do carbono são encontrados outros elementos como:
Hidrogênio(H): é monovalente, efetua uma única ligação que é representada por H ―.
Nitrogênio(N): é trivalente e suas ligações podem ser representadas por ― N ―, = N ― e │
≡ N.
Oxigênio(O): é bivalente, ― O ― e O =.
Halogênios: flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br) e iodo π(I), são todos monovalentes, F ―, Cl ―, Br ― e I ―.
Enxofre(S): é bivalente: ― S ― e S =.
Representação dos compostos orgânicos: Os compostos orgânicos possuem uma variedade de fórmulas utilizadas para representá-los. São elas:
Estrutural: H H │ │
Condensada: H3C – CH3
Molecular: C2H6
Atualmente, a representação mais simplificada seria a de zigue-zague. As pontas correspondem a CH3, a junção de dois traços ao grupo CH2, a junção de três traços ao grupo CH e a junção de quatro traços a um carbono quaternário. Em inglês essa nomenclatura é dita Bond Line Formula.
Exemplos:
Cadeias carbônicas:
As cadeias carbônicas possuem algumas classificações de acordo com algumas características.
a) Classificação do carbono na cadeia: Os átomos de carbono numa cadeia podem ser classificados de acordo com o número de átomos de carbono ligados diretamente a eles.
1- Carbono primário:
É aquele ligado a nenhum ou um átomo de carbono diretamente.
H H │ │ H ― C ― C ― H │ │
H H
2- Carbono secundário:
É aquele ligado diretamente a dois átomos de carbono.
H CH3
│ │ H ― C ― C* ― H │ │ H H
3- Carbono terciário:
Está ligado a três átomos de carbono.
H CH3 │ │ H ― C ― C* ― H │ │
H CH2– CH3 4- Carbono quaternário:
Está ligado diretamente a apenas átomos de carbono.
H CH3 │ │
H ― C ― C* ― CH2– CH3 │ │
H CH2– CH3
b) Classificação das cadeias carbônicas: As cadeias carbônicas podem ser classificadas segundo três critérios:
1) Disposição dos átomos de carbono:
I) Cadeia aberta, acíclica ou alifática: Apresenta pelo menos duas extremidades e nenhum ciclo ou anel.
Se divide em:
Normal, reta ou linear:
Apresenta apenas carbonos primários e secundários.
│ │ │ │ ― C – C – C –C ―
│ │ │ │
Ramificada:
II) Cadeia fechada ou cíclica:
Não apresenta extremidades e os átomos apresentam um ou mais ciclos.
Se divide em:
Aromática:
Apresenta pelo menos um anel benzênico.
Anel ou núcleo benzênico é uma das cadeias mais importantes da Química Orgânica. Esse nome é derivado do composto mais simples que apresenta esse núcleo, o benzeno (C6H6).
Esse anel forma os compostos aromáticos que se subdividem em:
Compostos aromáticos mononucleares ou mononucleados:
Contêm um único anel benzênico.
Compostos aromáticos polinucleares ou polinucleados:
Contêm mais de um anel benzênico.
Pode ser:
Polinuclear isolado, que ocorre quando os anéis não contêm átomos de carbono em comum e polinuclear condensado, onde os anéis contêm átomos de carbono em comum.
Alicíclica, não-aromática ou cicloalifática:
Não apresentam o núcleo aromático ou anel benzênico.
2) Tipo de ligação entre os átomos de carbono:
I) Saturada:
Apresenta somente ligações simples entre os átomos de carbono na cadeia.
│ - C - │ │ │ │ - C – C – C – C - │ │ │ │
II) Insaturada:
Apresenta pelo menos uma dupla ou tripla ligação entre átomos de carbono na cadeia.
│ │ │ - C – C = C = C - │ │
3) Natureza dos átomos que compõe a cadeia:
I) Homogênea:
É constituída apenas de átomos de carbono.
│ │ │ │ ― C ―C ― C ―C ― │ │ │ │
II) Heterogênea:
Apresenta pelo menos um heteroátomo na cadeia.
│ │ │ │ ― C ― C ―O ― C ― C ― │ │ │ │
O = heteroátomo
OBS.:
Heteroátomo: átomo diferente de carbono que esteja posicionado entre dois átomos de carbono.
Exercícios:
1) Identifique quais são os carbonos primários, secundários e terciários nos compostos a seguir:
2) Um quimioterápico utilizado no tratamento do câncer é a sarcomicina, cuja fórmula estrutural pode ser representada por:
Escreva sua fórmula molecular e indique o número de carbonos secundários presentes na estrutura.
3) Determine número de carbonos primários, secundários, terciários e quaternários existentes em cada uma das estruturas a seguir e escreva suas fórmulas moleculares:
4) A cadeia abaixo é:
a) Aberta, heterogênea, saturada e normal; b) Acíclica, homogênea, insaturada e
normal;
d) Alifática, homogênea, insaturada e ramificada;
e) Cíclica e aromática.
5) Identifique a cadeia carbônica ramificada, homogênea e saturada:
6) Um grupo de compostos, denominados ácidos graxos, constitui a mais importante fonte de energia na dieta do Homem. Um exemplo destes é o ácido linoleico, presente no leite humano. A sua fórmula estrutural simplificada é:
CH3(CH2)4(CH)2CH2(CH)2(CH2)7COOH
Sua cadeia carbônica é classificada como:
a) Aberta, normal, saturada e homogênea; b) Aberta, normal, insaturada e
heterogênea;
c) Aberta, ramificada, insaturada e heterogênea;
d) Aberta, ramificada, saturada e homogênea;
e) Aberta, normal, insaturada e homogênea.
7) Dê a hibridização de cada carbono nos compostos a seguir:
a)
b)
c) CH3(CH2)4(CH)2CH2(CH)2(CH2)7COOH
d)
Gabarito: 4-d; 5- b; 6- e. Capítulo 2 – Hidrocarbonetos:
São compostos formados apenas por átomos de carbono e hidrogênio.
Fórmula geral: CXHY.
Nomenclatura:
I) Cada composto orgânico deve ter um nome diferente.
II) A partir do nome deve ser possível escrever a fórmula do composto orgânico e vice-versa.
III) Segue as regras da IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada).
O nome de um composto orgânico é formado por três partes:
Prefixo + Infixo + Sufixo
Prefixo: Indica o número de átomos de carbono presentes na molécula;
Infixo: Indica o tipo de ligação entre carbonos.
Sufixo: Indica o grupo funcional.
Prefixos:
Prefixo Número de C
met 1
et 2
prop 3
pent 5
hex 6
hept 7
oct 8
non 9
dec 10
Infixos:
Infixo Tipo de Ligação
an simples
en dupla
in tripla
Para os hidrocarbonetos usa-se o sufixo o.
Principais grupos orgânicos: Grupos alquila:
Com 1 carbono:
― CH3 (metil)
Com 2 carbonos:
― CH2― CH3 (etil)
Com 3 carbonos:
― CH2― CH2― CH3 (propil)
― CH2― CH3 (isopropil) │
CH3
Com 4 carbonos:
― CH2― CH2 ― CH2― CH3 (butil)
― CH2― CH ― CH3 (isobutil) │
CH3
― CH ― CH2― CH3 (s-butil ou sec-butil) │
CH3
CH3 │
― C ― CH3 (t-butil ou terc-butil) │
CH3
Com 5 carbonos:
― CH2 ― CH2 ― CH2 ― CH2 ― CH3 (pentil)
― CH2― CH2― CH ― CH3 (isopentil) │
CH3 CH3
│
― CH2 ― C ― CH3 (neopentil) │
CH3
CH3 │
― C ― CH2― CH3 (t-pentil ou tercpentil) │
CH3
Ramificação:
Localizar a cadeia principal:
Maior sequência de carbonos. Entre duas ou mais possibilidades escolhe-se a cadeia mais ramificada.
Os átomos de carbono que não pertencem à cadeia principal fazem parte das ramificações;
Numerar os átomos de carbono da cadeia principal. A decisão de por qual extremidade se começa a numeração segue os critérios:
1- Cadeia insaturada: começa pela extremidade mais próxima a insaturação;
2- Cadeia saturada: começa pela extremidade mais próxima a ramificação.
nome do grupo orgânico que corresponde a ramificação;
Para indicar a quantidade de
ramificações, usar os prefixos di, tri, tetra, etc. antes do nome do grupo orgânico; No caso de mais de uma ramificação, os
escreve em ordem alfabética, desconsiderando os prefixos;
Escrever, o nome do hidrocarboneto referente a cadeia principal.
a) Alcanos:
São hidrocarbonetos acíclicos e saturados, ou seja, possuem cadeias abertas e ligações simples entre os carbonos.
Fórmula geral: CnH2n+2.
OBS.: n = número de carbonos.
Nomenclatura: Prefixo indicativo ao número de carbonos + an + o.
Exemplos:
CH4→ prefixo - met → nome metano infixo - an
sufixo - o
CH3― CH3 → prefixo - et → nome etano infixo - an
sufixo – o
Ramificação:
5 4 3 2 1 H3C ― CH2―CH2―CH―CH3 │
CH3 2 - metilpentano
b) Alcenos:
São hidrocarbonetos acíclicos que possuem uma única dupla ligação.
Fórmula geral: CnH2n.
Nomenclatura: Prefixo indicativo ao número de carbonos + en + o.
Indicar a localização da dupla ligação; A numeração começa pela extremidade
mais próxima da instauração ligação; Escrever essa localização antes do infixo
en.
Exemplos:
CH2 = CH2 eteno
H2C = CH ― CH2― CH3 but - 1 - eno
5 4 3 2 1 H3C ― CH2― CH ― CH = CH2 │
CH3 2 – metilpenta – 1 - eno
c) Alcinos:
São hidrocarbonetos acíclicos, contendo uma única tripla ligação.
Fórmula geral: CnH2n-2.
Nomenclatura: Prefixo indicativo ao número de carbonos + in + o.
CH ≡ CH etino
Ramificação:
A nomenclatura da alcinos ramificados é semelhante a de alcenos ramificados.
6 5 4 3 2 1 H3C ― CH2― CH2― C ≡ C ―CH3 │
2 – metilexa – 2 – ino
d) Alcadienos:
São hidrocarbonetos acíclicos com duas duplas ligações.
Fórmula geral: CnH2n-2.
Nomenclatura: Prefixo indicativo ao número de carbonos + a + DIENO.
H2C = C = CH2 propadieno
Ramificação:
A cadeia principal é aquela que possui a maior sequência de carbonos e que contenha as duas duplas ligações;
A sua numeração começa pela
extremidade mais próxima das duas duplas ligações.
1 2 3 4 5 6 7 H3C ― CH = CH ― CH = CH ― CH ― CH3 │
CH3 6 – metilepta - 2,4 – dieno
e) Ciclanos:
São hidrocarbonetos cíclicos contendo apenas ligações simples entre os carbonos da cadeia.
Fórmula geral: CnH2n
Nomenclatura: Palavra CICLO + prefixo indicativo ao número de carbonos do ciclo + an + o.
Ramificação:
A numeração começa pelo carbono que possui o menor grupo orgânico no sentido horário e anti-horário;
Os grupos orgânicos ficam com os menores números.
1,1 - dimetilciclobutano
f) Ciclenos:
São hidrocarbonetos cíclicos contendo uma ligação dupla.
Fórmula geral: CnH2n-2.
Nomenclatura: Palavra CICLO + prefixo indicativo ao número de carbonos do ciclo + en + o.
Ramificação:
Coloca-se a dupla ligação entre os números 1 e 2 e faz a numeração no sentido horário e anti-horário;
Os grupos orgânicos ficam com os menores números.
g) Hidrocarbonetos aromáticos:
Classificação:
Mononucleares ou monocíclicos: Possui apenas um anel benzênico.
benzeno
Polinucleares ou policíclicos:
Possui dois ou mais anéis benzênicos. Se divide em:
1- Com anéis isolados:
2- Com anéis condensados:
naftaleno
Nomenclatura:
Citar os nomes das ramificações e terminar com a palavra benzeno.
metilbenzeno
Prefixos orto, meta e para:
Esses prefixos são usados quando ao anel aromático estão ligados dois grupos.
Orto: indica posição 1,2:
1,2 – dimetilbenzeno ou ortodimetilbenzeno
Meta: indica posição 1,3:
1,3 – dimetilbenzeno ou metadimetilbenzeno
1,4 – dimetilbenzeno ou paradimetilbenzeno
Exercícios:
1- Dê a nomenclatura segundo a IUPAC dos compostos a seguir:
CH3
│ a) H3C ― CH2 ― CH― CH2 ― CH3
CH3 │
b) H3C ― CH2― C ― CH2― CH3
│ CH ― CH3 │
CH3
CH2― CH2― CH3 │ c) H3C ― CH ― C ≡ C ― CH3
d) H3C ― C = CH ― CH ― CH ― CH3
│ │ │ │ H3C ― CH2 CH3 CH3 CH3
e)
f) H2C ― CH ― CH3 │ │
H2C ― C ― CH2― CH3 │
CH3
2) Escreva a fórmula estrutural dos compostos a seguir:
a) 2,3 – dimetilpentano b) 5 – etil 3 – metiloctano c) Etilciclobutano
d) Isopropilbenzeno e) 1,3 – dimetilbenzeno f) Cicloexa – 1,1 – dieno g) Ciclobuteno
h) 2,2,4 – trimetilpentano i) Etilcicloexano
j) 4- metilpenta – 2 – ino k) etilmetilbenzeno
3)Os hidrocarbonetos são os principais constituintes do petróleo. A respeito dos hidrocarbonetos, cujos nomes estão relacionados a seguir:
I – ciclopenteno
II – 2-buteno
III – propadieno
IV – hexano
V – 3 – heptino
VI – ciclobutano
Indique a fórmula estrutural plana que se encaixa o composto.
4) (UFSC) Um alcano encontrado nas folhas de repolho contém em sua fórmula 64 átomos de Hidrogênio. O número de átomos de Carbono na fórmula é:
a)29 b)32 c)30 d)33 e)31
5) Dê o nome e a fórmula molecular dos seguintes ciclos:
a) b) c)
Sobre o benzeno, C6H6, estão corretas as seguintes afirmações, exceto:
a) Possui três pares de elétrons deslocalizados.
b) É uma molécula plana, com forma de hexágono regular, confirmada por estudos espectroscópicos e de cristalografia por raios X.
c) Todos os ângulos de ligação valem 120° devido à equivalência de todas as ligações carbono-carbono.
d) O benzeno não apresenta estrutura de ressonância.
e) Os seis elétrons p estão espalhados igualmente nos seis carbonos e não localizados entre os pares de átomos de carbono
7) (OSEC-SP) Os compostos classificados como hidrocarbonetos fazem parte de misturas que compõem alguns combustíveis. Esses compostos apresentam em sua constituição os elementos químicos:
a) hidrogênio, carbono e oxigênio.
b) Hidrogênio, carbono e nitrogênio.
c) Hidrogênio e carbono.
d) Hidrogênio, carbono, oxigênio e nitrogênio.
e) Hidrogênio, carbono, oxigênio, enxofre e nitrogênio
8) (RRN) Um composto orgânico cuja fórmula geral é representada por CnH2n pertence à classe do:
a) Alceno ou cicloalceno.
b) Alcano ou cicloalcano.
c) Alceno ou cicloparafina.
d) Alcino ou alcadieno.
e) Alcino ou aromático.
9) Escreva a fórmula estrutural de um hidrocarboneto que apresenta as seguintes características:
a) Possui 4 C, 1 dupla ligação e 1 ramificação.
b) Possui 6 C, 2 duplas ligações e 2 ramificações.
Gabarito: 4- e; 6- d; 7- c; 8 – c.
Capítulo 3 – Funções Orgânicas:
Função orgânica é um conjunto de substâncias que apresentam semelhanças em suas propriedades químicas, chamadas propriedades funcionais. Decorrido o fato de possuírem a mesma fórmula estrutural.
O átomo ou grupo de átomos responsáveis por essas propriedades, ou seja, que caracteriza a fórmula estrutural é chamado grupo funcional.
a) Alcoois:
São compostos orgânicos que contêm um ou mais grupos hidroxila (OH) ligados diretamente a um carbono saturado.
Fórmula geral: R – OH.
Nomenclatura:
Usa-se o sufixo ol.
I.U.P.A.C.: Prefixo indicativo ao número de carbonos + an, en ou in + ol.
USUAL: Palavra ALCOOL + prefixo indicativo ao número de carbonos + ÍLICO.
Ramificação:
A cadeia principal é a maior sequência de carbonos que contenha o carbono ligado a hidroxila (OH);
A numeração começa pela extremidade mais próxima a hidroxila (OH);
Quando um álcool apresentar mais do que dois átomos de carbono, indicamos a posição do OH numerando a cadeia a partir da extremidade mais próxima do carbono que contém a hidroxila.
Exemplo:
5 4 3 2 1 H3C ― CH ― CH2― CH ― CH3 │ │
CH3 OH 4 – metilpenta - 2 - ol
OBS.: Os alcoois são constituídos por radicais de hidrocarbonetos ligados a uma ou mais hidroxilas. Entretanto, nunca podem ser considerados bases de Arrhenius (pois não liberam essa hidroxila em meio aquoso).
Classificação:
Os alcoois podem ser classificados segundo alguns critérios:
1 – número de hidroxilas:
Monoalcool ou monol: possui uma hidroxila.
CH3― OH
Dialcool ou diol: possui duas hidroxilas.
CH2― CH2― CH3
│ │ OH OH
Trialcool ou triol: possui três hidroxilas.
CH2― CH2― CH2― CH3
│ │ │ OH OH OH
2 – Posição da hidroxila:
Alcool primário: hidroxila ligada a carbono primário.
CH3― CH2 │ OH
Alcool secundário: hidroxila ligada a carbono secundário.
H3C ― CH ― CH3 │
OH
Alcool terciário: hidroxila ligada a carbono terciário.
CH3 │ H3C ― C ― CH3 │
OH
b) Fenóis:
São compostos orgânicos que possuem a hidroxila (OH) ligada diretamente ao anel aromático.
Fórmula geral: Ar – OH.
Nomenclatura: Palavra HIDROXI + nome do aromático correspondente.
Ramificação:
A numeração começa pela hidroxila no sentido em que os grupos orgânicos fiquem com os menores números.
c) Éteres:
São compostos em que o oxigênio está posicionado entre dois carbonos.
Fórmula geral: R – O – R1.
Nomenclatura:
I.U.P.A.C.: Prefixo indicativo ao menor número de carbonos + OXI + nome do hidrocarboneto correspondente ao maior número de carbonos. Ou seja, considera-se os grupos CH3 ― O ― (metóxi), CH3 ― CH2 ― O ― (etóxi), etc. como substituintes da cadeia principal.
Exemplos:
H3C ― O ― CH2― CH3 metóxietano
Ou:
H3C ― O ― CH2― CH3 éter etílico e metílico
OBS.: Utilizar a ordem alfabética.
d) Aldeídos:
São compostos orgânicos que apresentam o grupo funcional denominado carbonilo, também chamado de aldo, aldoxilo ou formil.
Grupo carbonilo:
│
― C = ou ― CHO.
Fórmula geral: R – CHO.
Nomenclatura: Prefixo indicativo ao número de carbonos + an ou en + al.
Ramificação:
A cadeia principal é a maior sequência de carbonos que inclui o carbono do grupo funcional ― CHO; A numeração parte da extremidade
que inclui o grupo ― CHO.
Exemplos:
O 4 3 2 1 // H3C ― CH ― CH ― C │ │ \ CH3 CH3 H
2,3 - dimetilbutanal
e) Cetonas:
São compostos que possuem o grupo funcional carbonila também chamado de ceto, cetoxilo ou oxo entre carbonos.
Grupo carbonila:
― C = O
Fórmula geral: R ― C ― R1 ΙΙ
O Nomenclatura:
Prefixo indicativo ao número de carbonos + an, en ou in + ONA; Para indicar a localização da
carbonila, numerar a cadeia principal (deve incluir o carbono da carbonila) de forma que ela obtenha o menor número.
Exemplos:
f) Ácidos carboxílicos:
São compostos que possuem o grupo funcional carboxila ou carbóxi.
Grupo carboxila: O
//
― C ou ― COOH. \
OH
Fórmula geral: R – COOH.
Nomenclatura: Palavra ÁCIDO + prefixo indicativo ao número de carbonos + an, en, ou in + ÓICO.
Ramificação: Semelhante a dos aldeídos ramificados.
Exemplos:
O 4 3 2 1 // H3C ― CH ― CH2― C │ \ CH3 O
ácido 3 - metilbutanóico
g) Ésteres:
São compostos orgânicos derivados de ácidos carboxílicos pela substituição do hidrogênio do grupo OH por um grupo orgânico (R).
Fórmula geral: O //
R ― C \ O ― R1
Nomenclatura: Nome do ácido carboxílico – ICO + ATO + DE + nome do grupo orgânico com terminação A.
Flavorizantes são substâncias que apresentam sabor e aroma característicos, geralmente agradáveis. Muitos flavorizantes pertencem à função éster. Segue abaixo dois ésteres empregados como essências em vários produtos alimentícios.
Exemplos:
h) Aminas:
São compostos derivados da amônia (NH3) pela substituição de um, dois ou três hidrogênios por grupos orgânicos.
Fórmula geral:
R ― N ― H (amina primária) │
H
R ― N ― R’ (amina secundária) │
H
R ― N ― R’ (amina terciária) │
R’’
Nomenclatura: escreve-se os nomes dos grupos ligados ao nitrogênio em ordem alfabética seguidos da palavra AMINA.
Exemplos:
i) Amidas:
São compostos derivados dos ácidos carboxílicos pela substituição da hidroxila presente no grupo funcional pelos grupos ― NH2, ― NH ou ― N ―.
│ │
Grupo funcional: O // ― C \ N ― │
Nomenclatura: sufixo amida
Exemplos:
O //
H ― C metanamida \
NH2
1)Dê a nomenclatura segundo a IUPAC dos compostos a seguir:
a) H3C ― C = CH ― CH ― CH ― CH3
│ │ │ │ H3C ― CH2 CH3 OH OH
b) H2C ― CH ― C = CH ― CHO
c) H2C ― CH ― C = CH ― CHO
│
CH2― CH3
d) H3C ― CH ― CH2― COOH
│ │ CH3 CH3
e)H3C ― CH2― O ― CH2― CH2― CH2― CH3
O ΙΙ
f) H3C ― CH2― C― CH2― CH ― CH2― CH3 │
CH3 O // g) H3C ― CH2― CH2 ― C
\
O ― CH2― CH2― CH3
h)H3C ― C ― N ― H ΙΙ Ι O H
2) Escreva a fórmula estrutural dos compostos a seguir:
a) 2 – metilbutano – 2 – ol b) 1 – metilcicloexanol c) 2 – metilpentano – 3 ona d) 2 – metilcicloexanona e) 2,3 – dimetilpentanal f) Propanoato de etila g) Propanoato de metila h) Ácido 2 – metilpropanóico i) Etoxietano
j) Ciclopropanona k) 1 - Metoxibutano l) Butanamida m) Isobutilamina n) Metilpropilamina o) Etildimetilamina
p) 2 – metilpropanamida
3) (Univ). S. Judas Tadeu - (SP) O manitol é um tipo de açúcar utilizado na fabricação de condensadores de eletrólitos secos, que são utilizados em rádios, videocassetes e televisores; por isso, em tais aparelhos, podem aparecer alguns insetos, principalmente formigas. Se a fórmula estrutural é:
Qual o nome oficial desse açúcar?
a) Hexanol
b) Hexanol-1,6
c) 1,2,3-Hexanotriol
d) 1,2,3,4-tetra-Hidróxi-Hexano
e) 1,2,3,4,5,6-Hexanohexol
4) A fórmula abaixo se refere a um composto que pertence à função:
a) cetona
b) aldeído
c) ácido
d) éster
e) éter.
5) (PUCRS/1-2000) 9) Considerando a estrutura do ácido salicílico, usado na preparação do salicilato de sódio, analgésico e antipirético, selecione a alternativa que apresenta as palavras que completam corretamente as lacunas no texto a seguir.
O ácido salicílico pode ser considerado uma molécula de ________ com um grupo
a) aldeído fenólico
b) cetona carbonila
c) fenol carboxila
d) alcool
e) éster
6) (PUCRS/2-2001) A cerveja é fabricada a partir dos grãos de cevada. Seu sabor amargo deve-se à adição das folhas de lúpulo, que contêm uma substância chamada mirceno, de fórmula
Essa substância pode ser classificada como
a) alcool.
b) ácido carboxílico.
c) aminoácido.
d) hidrocarboneto.
e) aldeído.
7) A aspoxicilina, abaixo representada, é uma citrato de sildenafil, cuja estrutura é representada na figura:
As funções orgânicas I e II, circuladas na estrutura do citrato de sildenafil, são:
a) cetona e amina.
b) cetona e amida.
c) éter e amina.
d) éter e amida.
e) éster e amida.
8) O aspartame, estrutura representada a seguir, é uma substância que tem sabor doce ao paladar. Pequenas quantidades dessa substância são suficientes para causar a doçura aos alimentos preparados, já que esta é cerca de duzentas vezes mais doce do que a sacarose.
As funções orgânicas presentes na molécula desse adoçante são, apenas,
a) éter, amida, amina e cetona.
b) éter, amida, amina e ácido carboxílico.
c) aldeído, amida, amina e ácido carboxílico.
d) éster, amida, amina e cetona.
e) éster, amida, amina e ácido carboxílico.
9) substância utilizada no tratamento de infecções bacterianas. As funções 1, 2, 3 e 4 marcadas na estrutura são, respectivamente:
a) amida, fenol, amina, ácido carboxílico.
c) amina, fenol, amida, aldeído.
d) amina, álcool, nitrila, ácido carboxílico.
e) amida, nitrila, fenol, éster.
10) O composto antibacteriano ácido oxalínico é representado pela fórmula estrutural:
e apresenta as seguintes funções:
a) éster, cetona, amina e éter
b) éter, cetona, amina e ácido carboxílico
c) éster, amida, amina e ácido carboxílico
d) éster, amina, fenol e cetona
e) éter, amida, éster e amina
11) Os xampus, muito utilizados para limpar e embelezar os cabelos, de modo geral, contêm em sua constituição, no mínimo, as seguintes substâncias: detergente, corante, bactericida, essência e ácido cítrico (regula o pH).
As funções orgânicas, presentes na fórmula estrutural do ácido mencionado, são:
a) cetona e alcool
(b) alcool e aldeído
c) ácido carboxílico e alcool
d) ácido carboxílico e aldeído
e) cetona e éster
12) Observe a estrutura da muscona:
Esta substância é utilizada em indústrias farmacêuticas, alimentícias e cosméticas, tendo sua maior aplicação em perfumaria. É o princípio ativo de uma secreção glandular externa produzida por uma espécie de veado que habita a Ásia Central: os almiscareiros .
Os machos dessa espécie produzem a muscona (almíscar), com a finalidade de atrair as fêmeas na época do acasalamento. Em perfumaria, a sua principal aplicação é como fixador de essências.
Marque a alternativa que corresponde à função orgânica que caracteriza a muscona:
a) Ácido carboxílico
b) Aldeído
c) Cetona
d) Éter
e) Fenol
13) O acebutolol pertence a uma classe de fármacos utilizada no tratamento da hipertensão. Estão presentes na estrutura do acebutolol as seguintes funções:
a) éster, alcool, amina, amida, alqueno.
b) amida, alqueno, alcool, amina, fenol.
c) amina, fenol, aldeído, éter, alcool.
d) cetona, alcool, amida, amina, alqueno.
14) Associe os nomes comerciais de alguns compostos orgânicos e suas fórmulas condensadas na coluna de cima com os nomes oficiais na coluna de baixo.
I. Formol (CH2O)
II. Acetileno
III. Vinagre (CH3– COOH)
IV. Glicerina (CH2OH – CHOH – CH2OH)
(P) Propanotriol
(Q) Ácido etanóico
(R) Metanal
(S) Fenil amina
(T) Etino
A associação correta entre as duas colunas é
a) I-P, II-T, II-Q, IV-R
b) I-Q, II-R, II-T, IV-P
c) I-Q, II-T, III-P, IV-R
d) I-R, II-T, III-Q, IV-P
e) I-S, II-R, III-P, IV-Q
15) (ENEM 2011)
A bile é produzida pelo fígado, armazenada na vesícula biliar e tem papel fundamental na digestão de lipídeos. Os sais biliares são esteroides sintetizados no fígado a partir do colesterol, e sua rota de síntese envolve várias etapas. Partindo do ácido cólico representado na figura, ocorre a formação dos ácidos glicocólico e taurocólico; o prefixo glico- significa a presença de um resíduo do aminoácido glicina e o prefixo tauro-, do aminoácido taurina.
ácido cólico
UCKO, D.A. Química para as Ciências da Saúde: uma Introdução à Química Geral, Orgânica e Biológica. São Paulo: Manole, 1992 (adaptado).
A combinação entre o ácido cólico e a glicina ou taurina origina a função amida, formada pela reação entre o grupo amina desses aminoácidos e o grupo
a) carboxila do ácido cólico. b) aldeído do ácido cólico. c) hidroxila do ácido cólico. d) cetona do ácido cólico. e) éster do ácido cólico.
16) (ENEM 2010)
Os pesticidas modernos são divididos em várias classes, entre as quais se destacam os organofosforados, materiais que apresentam efeito tóxico agudo para os seres humanos. Esses pesticidas contêm um átomo central de fósforo ao qual estão ligados outros átomos ou grupo de átomos como oxigênio, enxofre, grupos metoxi ou etoxi, ou um radical orgânico de cadeia longa. Os organosfosforados são divididos em três subclasses: Tipo A, na qual o enxofre não se incorpora na molécula; Tipo B, na qual o oxigênio, que faz dupla ligação com fósforo, é substituído pelo enxofre; e Tipo C, no qual dois oxigênios são substituídos por enxofre.
BAIRD, C. Química Ambiental. Bookmam, 2005.
17) (ENEM 2009) Sabões são sais de ácidos carboxílicos de cadeia longa utilizados com a finalidade de facilitar, durante processos de lavagem, a remoção de substâncias de baixa solubiblidade em água, por exemplo, óleos e gorduras. A figura a seguir representa a estrutura de uma molécula de sabão.
Em solução, os ânions do sabão podem hidrolisar a água e, desse modo, formar o ácido carboxílico correspondente. Por exemplo, para o estereato de sódio, é estabelecido o seguinte equilíbrio:
CH3(CH2)16COO–+H2O↔CH3(CH2)16COOH+OH–
Uma vez que o ácido carboxílico formado é pouco solúvel em água e menos eficiente na remoção de gorduras, o pH do meio deve ser controlado de maneira a evitar que o equilíbrio acima seja deslocado para a direita.
Com base nas informações do texto, é correto concluir que os sabões atuam de maneira
a) mais eficiente em pH básico.
b) mais eficiente em pH ácido. c) mais eficiente em pH neutro. d) eficiente em qualquer faixa de pH. e) mais eficiente em pH ácido ou neutro.
Gabarito: 3 - e; 4 - e; 5 - c; 6 - d; 7 - c; 8 - e; 9 - a; 10 - b; 11 - c; 12 - c; 13 - e; 14 - d, 15 - a; 16 – e; 17 – a.
Capítulo 4 – Isomeria:
Isômeros são dois ou mais compostos diferentes que apresentam a mesma fórmula molecular
O fenômeno da isomeria causa diferença nas propriedades dos compostos isômeros.
A isomeria pode ser dividida em isomeria plana e espacial.
a) Isomeria Plana ou constitucional: Ocorre quando os isômeros podem ser diferenciados observando as fórmulas estruturais planas.
Classificação:
Classificar os isômeros é dizer qual a principal diferença entre eles.
1) Isomeria de função:
Ocorre quando os isômeros pertencem a funções químicas diferentes. São chamados de isômeros funcionais ou isômeros de função.
2) Isomeria de cadeia ou núcleo:
Cadeia Cadeia não-ramificada ramificada
3) Isomeria de posição:
Os isômeros pertencem à mesma função química, possuem a mesma cadeia carbônica, mas diferem pela posição de uma ramificação ou insaturação.
4) Isomeria de compensação ou metameria: Os isômeros pertencem à mesma função química, possuem a mesma cadeia carbônica, mas diferem pela posição de um heteroátomo.
5) Tautomeria:
É um caso particular da isomeria funcional. Os dois isômeros coexistem em equilíbrio químico
dinâmico. Os isômeros são chamados tautômeros. Os casos mais comuns ocorrem entre:
Aldeído e enol:
Equilíbrio aldo-enólico
Cetona e enol:
b) Isomeria Espacial ou estereoisomeria: Ocorre quando as diferenças entre os isômeros só podem ser explicadas pelas fórmulas estruturais espaciais. (As fórmulas estruturais planas são as mesmas).
Se divide em isomeria geométrica e óptica. 1) Isomeria geométrica ou cis-trans:
Ocorre em dois casos:
1.1) Em compostos com ligações duplas: Ocorre quando a diferença entre os isômeros está na disposição geométrica dos grupos ligados aos carbonos que fazem parte da dupla ligação. São diferenciados pelos prefixos cis e trans.
Composto cis: Quando os maiores grupos de cada carbono estão do mesmo lado da linha imaginária que passa pela dupla ligação.
cis- 1,2 – dicloroeteno trans – 1,2 – dicloroeteno
Condição para isomeria geométrica na presença de dupla ligação:
R1 R2 \ / C = C / \ R3 R4
R1 ≠ R3 e R2 ≠ R4
1.2) Em compostos cíclicos:
Também são diferenciados pelos prefixos cis e trans.
2) Isomeria óptica:
Todos os isômeros possuem propriedades físicas diferentes, tais como PF, PE e densidade, mas os isômeros ópticos não possuem esta diferença, ou seja, as propriedades físicas dos isômeros ópticos são as mesmas. Então o que os fazem serem diferentes? É possível diferenciá-los? Sim, é possível diferenciá-los, mas quando eles estão frente à luz polarizada. Luz polarizada é um conjunto de ondas eletromagnéticas que se propagam em apenas uma direção. Uma lâmpada incandescente é um exemplo de fonte de luz não polarizada, pois a luz é emitida em todas as direções. É possível polarizar luz não polarizada, bastando utilizar um polarizador, que terá função de direcionar apenas uma direção da luz.
Esta seta de duas pontas significa a propagação da onda eletromagnética (luz polarizada) vista de frente.
Isômeros ópticos (enantiômeros): Os isômeros ópticos são capazes de desviar a luz polarizada, por isso o nome isômeros ópticos (a diferença está numa propriedade óptica) Caso o isômero óptico provoque um giro da luz polarizada no sentido horário, o enantiômero é denominado dextrorrotatório (D, +). Caso o enantiômero provoque o giro da luz polarizada no sentido anti-horário, o composto é chamado levorrotatório (L, -). O fato de um composto provocar o giro da luz polarizada faz com que ele possua atividade óptica.
Atividade óptica só é possível em moléculas assimétricas, ou seja, moléculas que possuem carbono quiral ou estereocentro. O carbono quiral é o carbono que faz quatro ligações simples e onde esses quatro ligantes são diferentes.
Carbono quiral (condição):
a │
b ― C ― c a ≠ b ≠ c ≠ d │
d
Temos que o isômero dextrorrotatório desviará o plano da luz de + a, enquanto o isômero levorrotatório desviará o plano da luz de – a. Temos ainda a mistura racêmica (D + L = + a – a = 0) que é opticamente inativa, ou seja, não desvia o plano da luz polarizada.
Mistura racêmica é a mistura de quantidades iguais de uma substância levorrotatória e seu enantiômero dextrorrotatório.
OBS.:
Para uma molécula com n carbonos assimétricos diferentes:
Número de isômeros ópticos ativos: 2n
Número de misturas racêmicas: 2n-1
Compostos enantioméricos, um é imagem especular do outro, ou seja, um é imagem refletida do outro. No entanto, eles não são superponíveis. Um exemplo disso, são as mãos, direita e esquerda. Uma é a imagem especular da outra, porém elas não são superponíveis. Tente verificar este fato com suas mãos, coloque uma na frente da outra. (Uma será a imagem da outra). Agora tente colocar uma sobre a outra. As mãos não são superponíveis, ou seja, os dedos polegares não ficam um sobre o outro. Considere isto como um exemplo para entender o fato da assimetria molecular
Exercícios:
1) A respeito dos seguintes compostos, pode-se afirmar que
a) são isômeros de posição.
b) são metâmeros.
(c) são isômeros funcionais.
d) ambos são ácidos carboxílicos.
e) o composto I é um ácido carboxílico, e o composto II é um éter.
2) As substâncias A, B e C têm a mesma fórmula molecular (C3H8O). O componente A tem apenas um hidrogênio ligado a um carbono secundário e é isômero de posição de C. Tanto A quanto C são isômeros de função de B. As substâncias A, B e C são, respectivamente,
b) etoxietano, 2-propanol e metoxietano.
c) isopropanol, 1-propanol e metoxietano.
d) metoxietano, isopropanol e 1-propanol.
e) 2-propanol, metoxietano e 1-propanol.
3) O odor de muitos vegetais, como o louro, a cânfora, o cedro, a losna, e a cor de outros, como a cenoura e o tomate, são devidos à presença de terpenoides (terpenos).
Os terpenos são o resultado da união de duas ou mais unidades do isopreno, como se pode ver a seguir:
Em relação ao isopreno, podemos afirmar que
a) a nomenclatura do isopreno, segundo a IUPAC, é 2-metil-1-buteno.
b) o isopreno não apresenta carbonos insaturados.
c) o isopreno é isômero de cadeia do 4-metil-2-pentino.
d) segundo a IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada), a nomenclatura do isopreno é 2-metil-1,3-butadieno.
e) o isopreno pode apresentar isômeros de cadeia, funcionais e tautômeros.
4) O butanoato de etila é um líquido incolor, empregado como essência artificial em algumas frutas, como, por exemplo, o abacaxi e a banana, sendo isômero do ácido hexanoico. O tipo de isomeria plana presente entre o butanoato de etila e o ácido hexanoico é de
a) cadeia.
b) posição.
c) função.
d) metameria.
e) tautomeria.
5) Com a fórmula molecular C7H8O existem vários compostos aromáticos, como, por exemplo,
Considerando os compostos acima, afirma-se que:
I. "X" pertence à função química éter.
II. "Y" apresenta cadeia carbônica heterogênea.
III. "Z" apresenta isômeros de posição.
IV. "X", "Y" e "Z" apresentam em comum o grupo benzila.
Pela análise das afirmativas, conclui-se que somente estão corretas
a) I e II
b) I e III
c) II e IV
d) I, III e IV
e) II, III e IV
6) Assinale a alternativa que relaciona corretamente o par de isômeros dados com o tipo de isomeria que apresenta.
NÃO é correto afirmar que _________ são isômeros de __________.
a) I e II; posição
b) I e III; cadeia
c) II e III; função
d) II e IV; cadeia
e) I, III e IV; cadeia
8) Em uma aula de química orgânica, o professor escreveu no quadro a fórmula C4H8O e perguntou a quatro alunos que composto tal fórmula poderia representar. As respostas foram
O professor considerou certas as respostas dadas pelos alunos
a) 1 e 2
b) 1 e 3
c) 2 e 4
d) 3 e 4
e) 1, 2 e 3
9) Para responder à questão, analise as afirmativas a seguir.
I. Propanal é um isômero do ácido propanoico.
II. Ácido propanoico é um isômero do etanoato de metila.
III. Etil-metil-éter é um isômero do 2-propanol.
IV. Propanal é um isômero do 1-propanol.
Pela análise das afirmativas, conclui-se que somente estão corretas
a) I e III
b) II e III
c) II e IV
d) I, II e III
e) II, III e IV
10) A proteína do leite apresenta uma composição variada em aminoácidos essenciais, isto é, aminoácidos que o organismo necessita na sua dieta, por não ter capacidade de sintetizar a partir de outras estruturas orgânicas. A tabela a seguir apresenta a composição em aminoácidos essenciais no leite de vaca.
Dos aminoácidos relacionados, podemos afirmar que
a) isoleucina e valina são isômeros de cadeia e, por apresentarem carbono assimétrico ambos são opticamente ativos.
b) leucina e isoleucina são isômeros de posição e, por terem carbono assimétrico, apresentam isomeria óptica.
c) leucina e valina são isômeros de função e, por apresentarem carbono assimétrico, ambos têm um par de enantiomeros.
d) leucina e isoleucina são isômeros de função e não são opticamente ativos.
e) valina e isoleucina são isômeros de cadeia, porém somente a valina é opticamente ativa.
a) butano e metilpropano;
b) etanol e éter dimetílico;
c) pentano-2-ona e pentanal;
d) butano-2-ol e butanal;
e) pentanal e pentano-2-ol.
12) Entre os hidrocarbonetos há os seguintes tipos de isomeria:
a) função e posição;
b) função e cadeia;
c) posição e cadeia;
d) metameria e cadeia;
e) tautomeria e posição.
13) Indique em quais casos é possível haver isomeria geométrica:
a)
b)BrCH ― CHCl
c)H3C ―CH = C ― CH3 │
CH2― CH3 d)
e)1,2-diclorociclobutano
f)dimetilciclobutano
14) Para os compostos do exercício anterior, nos casos em que o composto apresente isomeria geométrica, representar os seus isômeros.
15) (UFF VESTIBULAR 2005)
Se você sofreu com as espinhas na adolescência e ficou com o rosto marcado por cicatrizes, chegou a hora de se ver livre delas. A reconstituição química para cicatrizes da pele é um procedimento avançado, realizado em consultório médico, que dispensa anestesia. Com um estilete especial,
aplica-se uma pequena quantidade de ácido tricloroacético (ATA) a 100%, em cada cicatriz. A substância estimula a produção de um colágeno e promove um preenchimento de dentro para fora. É muito mais poderoso e eficaz do que os peelings tradicionais, que trabalham com o ATA com, no máximo, 40% de concentração. A fórmula estrutural do ATA é:
Cl │
Cl ― C ― COOH │
Cl
Assim sendo, marque a opção correta.
a) O ATA á opticamente ativo e apresenta isômeros cis e trans
b) O ATA é opticamente ativo
c) O ATA é constituído por uma mistura racêmica d) O ATA é opticamente inativo
e) O ATA apresenta, apenas, isomeria cis – trans
16) (UFF VESTIBULAR 2011)
a) Considere o composto orgânico de fórmula molecular C2H2Cl2.
1) Represente a fórmula estrutural de todos os isômeros.
2) Dê a nomenclatura IUPAC de cada um dos isômeros.
b) Disponha os compostos abaixo em ordem crescente de solubilidade em água e justifique sua resposta.
Ácido etanoico, tetracloreto de carbono e éter etílico.
17) (UFF VESTIBULAR 2008)
A adrenalina é uma substância produzida no organismo humano capaz de afetar o batimento cardíaco, a metabolização e a respiração. Muitas substâncias preparadas em laboratório têm estruturas semelhantes à adrenalina e em muitos casos são usadas indevidamente como estimulantes para a prática de esportes e para causar um estado de euforia no usuário de drogas em festas raves. A DOPA é uma substância intermediária na biossíntese da adrenalina.
DOPA
Assinale a opção correta.
a) Identifica-se entre outras as funções fenol e amina.
b) Existem, entre outros, três átomos de carbono assimétrico (carbono quiral). c) Verifica-se a existência de cadeia
carbônica alifática insaturada.
d) Existem dois isômeros geométricos para a DOPA.
e) Verifica-se a existência de três átomos de carbono primário e de dois átomos de carbono secundário.
18) (FUVEST 2012) As fórmulas estruturais de alguns componentes de óleos essenciais, responsáveis pelo aroma de certas ervas e flores, são:
Dentre esses compostos, são isômeros:
a) anetol e linalol; b) eugenol e linalol; c) citronelal e eugenol; d) linalol e citronelal; e) eugenol e anetol.
19) Em 2000, durante pesquisa sobre a Achatina spp, uma das espécies do escargot, um pesquisador se feriu. Aproveitou-se o acidente para testar a propriedade cicatrizante do muco do animal, aplicando-o sobre o ferimento. Em 2010, uma década depois, em função de uma nova pesquisa, aplicou-se o muco sobre mamas de vacas, antes e depois da ordenha, constatando-se que, além de cicatrizante, o muco elimina agentes infecciosos e hidrata, pois contém alantoína (C4H6N4O3). Sua fórmula estrutural é a seguinte:
Pode-se identificar na estrutura da alantoína a presença de
a) halogênio e função amida. b) função cetona e função éster. c) carbono sp2 e carbono sp3. d) carbono sp e carbono sp3.
e) função cetona e anel aromático.
Gabarito: 1- c; 2- e; 3- d; 4- c; 5- b; 6- c; 7- c; 8- b; 9- b; 10- b; 11-a; 12-c; 13- b, c, e, f; 15-d; 17-a; 18- d; 19-c.
Capítulo 5 – Ácidos e bases orgânicos:
Os ácidos e as bases constituem duas classes muito importantes em compostos químicos, inclusive porque reagem facilmente entre si. Na química orgânica existem várias funções com caráter ácido mais ou menos acentuados; as principais são os ácidos carboxílicos, os fenóis e os alcoóis. As principais bases orgânicas são as aminas.
Ordem de acidez (força ácida):
Álcool < água < fenol < ácido carboxílico
Efeito indutivo:
Pode facilitar ou dificultar a ionização do ácido.
Efeito indutivo negativo (I-):
Os grupos eletroatraentes atraem a nuvem eletrônica da molécula em suas direções, com isso a ligação O ― H é enfraquecida e se quebra com maior facilidade. Então já que mais H+ é liberado para o meio, a força do ácido é aumentada.
Grupos eletroatraentes: ― F, ― Cl, ― Br, ― I, ― NO2, ― OH, ― CN, ― SO3H,
― COOH.
Efeito indutivo positivo (I+):
Os grupos eletrorrepelentes possuem pouca tendência em atrair elétrons, assim há o fortalecimento da ligação O ― H, e se torna mais difícil a saída do hidrogênio. Com isso a força do ácido diminui.
Grupos eletroatraentes: ― CH3, ― CH2CH3,
― CH2CH2CH3.
São ácidos de Arrhenius, e ao se dissolverem em água ionizam-se, formando íons carboxilato.
O O // // H3C ― C → H3C ― C + H+ \ ← \ OH O
Os ácidos orgânicos são ácidos fracos, ou seja, apresentam pequeno grau de ionização. É interessante notar que o efeito indutivo pode facilitar ou dificultar a ionização do ácido, tornando-o mais forte ou mais fraco, respectivamente. Os grupos eletrorrepelentes ligados à carboxila empurram elétrons, aumentando a densidade eletrônica do oxigênio da hidroxila. Assim a formação do H+ é dificultada e a força do átomo diminui. Os grupos eletroatraentes retiram elétrons da carboxila, diminuindo a densidade eletrônica do oxigênio da hidroxila. Isso dificulta a manutenção da ligação O ― H, tornando-a mais fraca, porque o oxigênio precisa retirar o elétron do hidrogênio. A força do ácido aumenta.
O ácido metanóico é mais forte que o etanóico; este é mais forte que o propanóico e assim por diante.
A reação entre um ácido carboxílico e uma base gera um sal orgânico.
Como qualquer efeito elétrico, o efeito indutivo diminui com o aumento da distância. Quanto mais afastado do grupo substituinte, menor a influência sobre a acidez. Os efeitos são aditivos, quanto maior a quantidade de grupos substituintes, mais forte a influência sobre a acidez.
b) Fenóis:
Também são ácidos de Arrhenius. Reage com uma base gerando um sal orgânico.
Da mesma forma que nos ácidos carboxílicos, o efeito indutivo pode aumentar ou diminuir a força ácida.
c) Alcoois:
São compostos anfóteros.
Quanto maior a polarização da ligação C ― OH na direção de OH, maior a capacidade de formar OH-. Quanto maior a quantidade de radicais ligados ao carbono do grupo funcional, maior a sua densidade eletrônica, maior a polarização da ligação C ― OH sobre a hidroxila.
Como o grupo alquila apresenta efeito indutivo positivo, que diminui a acidez, pode-se dizer que:
Alcool 3º < Alcool 2º < Alcool 1º < Metanol
d) Aminas:
grupos alquila R, muito maiores que o hidrogênio, em volta do nitrogênio, deixa “pouco espaço” livre para aproximação de um ácido de Lewis e formação de ligação dativa característica. Este fenômeno é conhecido pelo nome de impedimento espacial ou impedimento estérico. Assim, para aminas alifáticas temos:
Amina 3ª < Amônia < Amina 1ª < Amina 2ª
As aminas aromáticas são bases fraquíssimas (ainda mais fracas que as aminas alifáticas terciárias). Como sabemos, o par de elétrons não compartilhado do nitrogênio é o responsável pela basicidade.
Capítulo 6 – Reações Orgânicas:
Cisão ou ruptura das ligações: Uma ligação covalente sempre é formada por um par de elétrons. Se essa ligação for desfeita, esses elétrons podem apresentar destinos diferentes, dependendo dos elementos que se ligam e de agentes como calor, luz, solventes, etc.
Cisão homolítica ou homólise:
A ruptura ocorre de modo que os elétrons da ligação são igualmente repartidos entre os átomos ligantes. Os resultantes de uma homólise denominam-se radicais livres. Esses radicais têm carga elétrica nula e, por apresentarem elétron desemparelhado, são muito instáveis e reativos.
Cisão heterolítica ou heterólise:
A ruptura ocorre de modo que os elétrons da ligação ficam com apenas um dos átomos ligantes. Os resultantes de uma heterólise são cátions e ânions. Esses íons formados podem ser estáveis ou muito instáveis, sendo que maior instabilidade significa maior capacidade de reação.
Classificação dos reagentes:
Os reagentes que se combinam com os compostos orgânicos podem ser classificados como eletrofílicos ou nucleofílicos, conforme sua capacidade de utilizar ou fornecer elétrons para o reagente orgânico.
Reagente Eletrófilo:
É um reagente que se apresenta com deficiência de elétrons e que, por isso, procura ligar-se a um átomo capaz de oferecer-lhe elétrons. O reagente eletrófilo é um reagente que procura elétrons.
O composto orgânico que recebe o reagente é normalmente denominado substrato (S). Quando um reagente eletrófilo combina-se com um substrato, temos uma reação eletrofílica.
Reagente nucleófilo:
É um reagente que apresenta um par de elétrons disponível para efetuar uma ligação e que, por isso, procura ligar-se a um átomo capaz de aceitar esses elétrons. O reagente nucleofílico é um reagente que cede elétrons.
Existem na natureza milhões de substâncias orgânicas. A quantidade de reações químicas que podem ocorrer com estas substâncias é enorme.
a) Reações de substituição:
Um átomo ou grupo de átomos de uma molécula orgânica é substituído por outro átomo ou grupo de átomos.
1) Alcanos:
Os alcanos possuem baixa tendência de reagir, mas sob condições vigorosas (luz de frequência específica e calor), eles sofrem reações de substituição.
Halogenação:
É a reação entre um alcano e um halogênio, onde um átomo de hidrogênio do alcano é substituído por um halogênio.
Ordem de reatividade:
F2 > Cl2 > Br2 > I2
Reações com flúor (F2) são muito perigosas devido a alta reatividade deste elemento e com o iodo (I2) são lentas.
Exemplos:
CH4 + Cl2 → CH3― Cl + HCl
A halogenação de alcanos pode produzir isômeros, em caso do alcano possuir mais de uma possibilidade de átomos de hidrogênio a serem substituídos.
Ordem de reatividade:
H H C │ │ │
H ― C ― H < C ― C ― C < C ― C ― C │ │ │
H H H
Nitração:
Reação entre um alcano e o ácido nítrico (HNO3).
Neste processo, um hidrogênio (H) é substituído por um grupo – NO2.
CH4 + HO ― NO2 → H3C ― NO2 + HOH
Sulfonação:
É a reação entre um alcano e o ácido sulfúrico (H2SO4).
CH4 + HO ― SO3H → H3C ― SO3H + HOH
2) Aromáticos:
Halogenação:
É catalisada por AlCl3, FeCl3 ou FeBr3.
Nitração:
É catalisada por H2SO4 concentrado.
Sulfonação:
É catalisada por H2SO4 fumegante, ou seja, contem SO3 dissolvido.
Acilação de Friedel-Crafts:
Um hidrogênio é substituído por um grupo acila.
Alquilação de Friedel-Crafts:
Um hidrogênio é substituído por um grupo alquila.
A alquilação e a acilação de Friadel-Crafts foram descobertas em 1877 pelo francês Charles Friedel e pelo americano James Crafts. E nos dois casos, o AlCl3 são usados como catalisadores.
Dirigência da substituição nos aromáticos:
Alguns grupos ligados ao anel aromático dirigem a substituição para que o produto formado seja uma mistura dos isômeros orto e para ou apenas o produto na posição meta.
Grupos orto-para dirigentes: ― F, ― Cl, ― Br, ― I, ― OH, ― NH2, ― CH3, ― CH2― CH3.
Grupos meta-dirigentes: ― COH, ― COOH, O
ΙΙ
― NO2, ― SO3H, ― CN, ― C ― CH3.
b) Reações de adição:
Ocorrem quando um átomo proveniente de uma substância orgânica ou inorgânica se adiciona à uma substância orgânica.
São caracterizadas pela quebra das ligações duplas e triplas.
Hidrogenação catalítica:
Ocorre em alcenos e alcinos. O gás hidrogênio (H2) é adicionado com a ajuda de um catalisador. Pode ser usado o metal níquel (Ni), platina (Pt ou paládio (Pd).
Também podemos chamar esta reação de reação de Sabatier-Senderens. Constitui um meio de obter alcanos a partir de alcenos.
Os óleos vegetais possuem ligações duplas. A reação de adição, hidrogenação catalítica, transforma esses óleos, que são líquidos em gorduras, que é sólida.
Alceno:
Ni
H2C = CH2 + H ― H → H3C ― CH3 ∆
Alcino: Pode sofrer uma ou duas adições, dependendo da quantidade de reagente.
Ni
HC ≡ CH + H ― H → H2C = CH2 (proporção de 1:1) ∆
Ni
H2C = CH2 + H ― H → H3C ― CH3 (proporção de 1:2) ∆
Halogenação:
Adição de halogênio (Cl2 ou Br2) ao alceno, alcadieno ou alcino. O produto é um di-haleto vicinal, pois os átomos de halogênios estão posicionados em carbonos vizinhos.
Não necessita de catalisadores.
Alceno:
H2C = CH2 + Cl ― Cl → H2C ― CH2 │ │ Cl Cl
Alcino: Segue os mesmos moldes da hidrogenação.
HC ≡ CH + Br ― Br → HC = CH │ │ Br Br
Alcadieno:
H2C = C = CH2 + Cl ― Cl → H2C ― C = CH2 │ │ Cl Cl
Cl Cl │ │ H2C = C = CH2 + 2 Cl ― Cl → H2C ― C ― CH2 │ │ Cl Cl
Adição de haletos de hidrogênio (HX):
Adição de HCl, HBr ou HI. Os próprios íons H+ liberados pelo haleto de hidrogênio são usados como catalisadores.
Alcenos:
H2C = CH2 + H ― Cl → H2C ― CH2 │ │
H Cl
Alcinos:
HC ≡ CH + H ― Cl → HC = CH │ │ H Cl
Alcadienos:
H2C = C = CH2 + H ― Cl → H2C ― C = CH2 │ │ H Cl
Adição de água:
Também chamada de hidratação. Esta reação é catalisada por ácido (H+). Obtém ácidos a partir de alcenos.
Alceno:
H+
H2C = CH2 + H ― OH → H2C ― CH2 │ │
H OH
Alcino:
Não acontece a segunda adição, nem mesmo utilizando excesso de água. Devido ao fato de ser o produto formado na primeira adição ser um enol, que por ser instável se transforma em aldeído ou cetona, dependendo do alcino utilizado.
HC ≡ CH + H ― OH → HC = CH │ │ H OH
Regra de Markovnikov:
”Nas reações de adição de HX (X = halogênio) ou H2O, o hidrogênio é adicionado ao carbono mais hidrogenado da ligação dupla.”
Esta regra serve somente para o cloro. Para o bromo, serve a regra Antimarkovnikov, que é o inverso da Markovnikov.
H3C – CH = CH2+ H ― Cl → H3C ― CH ― CH2 │ │
Cl H
H3C – CH = CH2 + H ― OH → H3C ― CH ― CH2 │ │ OH H
Antimarkovnikov:
H3C – CH = CH2 + H –Br → H3C – CH - CH2 │ │
H Br
Esta regra também é válida para alcinos.
c) Reações de eliminação:
São as reações onde alguns átomos ou grupo de átomos são eliminados da molécula orgânica.
É o inverso das reações de adição. Têm grande importância para a indústria química, na produção de polietileno que é a matéria-prima para a obtenção de plásticos.
Eliminação de Hidrogênio ou Desidrogenação:
A partir de alcano é possível obter um alceno, catalisado por calor.
Exemplo:
Eliminação de Halogênio ou De-Halogenação:
Di-haletos vicinais reagindo com zinco catalisado por um alcool formam alcenos.
Exemplo:
Eliminação de Halogenidretos:
Halogenidretos, como HCl, HBr e HI podem ser eliminados a partir de um haleto de alquila, catalisado por uma base, que pode ser o KOH e um álcool.
Exemplo:
Eliminação de Água:
A desidratação intramolecular de álcool catalisada por ácido sulfúrico concentrado e calor (170°C) ocorre com a eliminação de água e alceno.
Outra desidratação que pode ocorrer é a intermolecular de dois álcoois formando éter e eliminando água. A reação deve ser catalisada por ácido sulfúrico concentrado e calor (140°C).
Então:
1 molécula alcool = desidratação intramolecular = alceno
2 moléculas alcool = desidratação intermolecular = éter
A Reação de saponificação também é conhecida como hidrólise alcalina, através dela é que se torna possível o feitio do sabão. Falando quimicamente, seria a mistura de um éster (proveniente de um ácido graxo) e uma base (hidróxido de sódio) para se obter sabão (sal orgânico).
A equação abaixo demonstra este processo: Éster + base forte → sabão + glicerol Praticamente todos os ésteres são retirados de óleos e gorduras, daí o porquê das donas de casa usarem o óleo comestível para o feitio do
sabão caseiro.
A equação acima representa a hidrólise alcalina de um óleo (glicerídeo). Dizemos que é uma hidrólise em razão da presença de água (H2O) e que é alcalina pela presença da base
NaOH (soda cáustica). O símbolo ∆ indica que houve aquecimento durante o processo.
Produtos da reação de Saponificação: sabão e glicerol (alcool).
Reação de esterificação
A reação de esterificação é considerada uma reação reversível de alcool junto com um ácido
orgânico ou inorgânico, produzindo éster e água. Já quando a reação é inversa, ela é denominada
hidrólise do éster.
O equilíbrio pode ser deslocado para o lado do éster, quando se junta com o desidratante. Durante o experimento ficou comprovado que na reação de esterificação o oxigênio do grupo OH do álcool continua na molécula do éster e o oxigênio do grupo OH do ácido é eliminado sob a forma de H2O (água), produzindo a reação de um álcool marcado:
Com ácido, observa-se a forma do éster marcado, e não água, contendo assim O – 18.
Para acelerar a reação, usa-se o ácido como catalisador.
Há basicamente dois tipos de hidrólise de ésteres: ácida e básica.
A hidrólise ácida ocorre em meio ácido e é um processo reversível, gerando um alcool e um ácido carboxílico:
R ― COO ― R1+HOH R-COOH + HO ― R1
A hidrólise básica, ou saponificação, é realizada em meio básico. Trata-se de um processo irreversível, gerando alcool e um sal de ácido carboxílico:
R―COO―R1+BOH(aq)→ R―COO-B++ HO―R1
Onde BOH é uma base, por exemplo, KOH.
d) Reações de oxidação:
As reações de oxidação das substâncias orgânicas devem ser catalisadas por um agente oxidante.
Alcenos:
Oxidação branda do alceno:
Conhecida como di-hidroxilação do alceno. O agente oxidante causa uma adição à ligação dupla, com entrada de uma hidroxila em cada um dos carbonos da dupla ligação.
Um agente oxidante muito utilizado é o permanganato de potássio (KMnO4) em solução diluída e fria, em meio neutro ou levemente básico.
OH OH [O] brando │ │
H3C―C = CH―CH3 → H3C―C―CH―CH3 │ H2O │
