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Demais Funções Orgânicas Alcoóis Haletos de alquila Éter Éster Cetona Ác. Carboxilico Aminas Amidas Nomenclatura & Propriedades 1 Nomenclatura de haletos de alquila Halogênio e cadeia do alcano Como se estive nomeando alcanos 2 Nomenclatura de álcoois • Selecionar cadeia contínua mais longa de carbono à qual está ligado o grupo hidroxila. Substitua a letra “o” do alcano pelo sufixo “ol” • Numere a cadeia de maneira que a hidroxila fique com o menor número • Indique a posição dos demais substituintes em ordem alfabética O-H hidroxila 3 Nomenclatura de álcoois 4 Nomenclatura de álcoois • O grupo OH tem preferência sobre as ligações duplas e triplas • Nomenclatura comum – álcoois simples 5 Nomenclatura de álcoois • Álcoois contendo dois grupos hidroxilas são chamados glicóis CH2 CH2 OHOH CH3CH CH2 OHOH CH2CH2CH2 OHOH Etileno glicol Propileno glicol Trimetileno glicol 1,2-Etanodiol 1,2-Propanodiol 1,3-Propanodiol Comum Substitutivo 6 Nomenclatura de Fenóis NO2 OH Br OH 4-clorofenol (p-clorofenol) OH Cl 2-nitrofenol (o-nitrofenol) 3-bromofenol (m-bromofenol) Me OH Me OHOH Me OH OH OH OHOH HO 2-metilfenol (o-cresol) 4-metilfenol (p-cresol) 3-metilfenol (m-cresol) 1,4-benzenodiol (hidroquinona) 1,2-benzenodiol (catecol) 1,3-benzenodiol (resorcinol) ? 7 Nomenclatura de Éteres • Comum - consiste nos nomes dos dois substituintes alquila em ordem alfabética precedido pela palavra “éter” Etil metil éter Dietil éter Isobutil ter-butil éter 8 Nomenclatura de Éteres • Sistemático (IUPAC) - nomeia um éter como um alcano com um substituinte OR – Sufixo: “oxi” • “oxi” fica com a menor parte ligada ao oxigenio 1-etoxi-3-metilpentano 2-metoxibutano 9 Nomenclatura de Aminas (-N) Aminas: Primárias - NH2 Secundárias – NH- Terciárias - N - Primárias (IUPAC): Nome do substituinte alquilico sem a letra -o + amina H3C ─ NH2: metanamina H3C ─ CH2 ─NH2: etanamina H3C ─ CH2 ─ CH2 ─ CH2 ─NH2: butanamina As aminas com mais de um g.f (HC e outro) são consideradas substituintes CH3CH2CH O OH NH2 Ácido 2-aminobutanóico Ou: Substituinte il + amina H3C ─ NH2: metilamina H3C ─ CH2 ─NH2: etilamina H3C ─ CH2 ─ CH2 ─ CH2 ─NH2: butilamina 10 Nomenclatura de Aminas (-N) Secundarias e terciarias: Função é amina o resto são substituintes • o maior grupo é o nome principal (vem antes de amina) os outros são N- substituintes H3C ─ CH2 ─ CH2 ─ NH ─ CH3 N-metil-propanamina N H3C H3C CH2CH2CH3 N,N-Dimetilpropanamina Ou N,N-dimetilpropilamina 11 Sais de Amônio Quaternário • Aminas com todos os 4 átomos de nitrogênio ligados por grupos alquila são chamadas sais quaternários de amônio • Aplicação em reações de transferência de fase, capaz de transportar compostos iônicos para uma fase orgânica Par de e- protonação 12 Grupo Carbonila • Um dos grupos mais importantes da química orgânica • Assemelha-se em muitos aspectos à ligação dupla carbono-carbono dos alcenos, ou seja, é composta por uma ligação σ e uma ligação π. • Átomo de carbono possui hibridização sp2 formando 3 ligações σ e uma ligação π. • Carbonila é planar com Ângulo de ligação de 120oC • A diferença de eletronegatividade do carbono e do oxigênio é suficientemente grande para tornar a ligação C=O polar. Presença de uma carga parcial positiva sobre o carbono (δ+) e uma carga parcial negativa sobre o oxigênio (δ-) H3C CH3 O 13 Nomenclatura de Aldeídos • Aldeídos com grupo –CHO ligado a um anel, recebem o nome adicionando o sufixo carbaldeído Nomenclatura oficial (sistemática, IUPAC) Utiliza o sufixo al no hidrocarboneto correspondente. O carbono número um é o do grupo funcional aldeído . Nomenclatura usual Usa-se a palavra aldeído seguida do nome do ácido carboxílico correspondente (obtido por oxidação do referido aldeído). Exemplo: aldeído fórmico, aldeído acético, etc Metanal (formaldeído) Etanal (acetaldeído) Propanal (propionaldeído) 5-cloropentanal Feniletanal (fenilacetaldeído) Benzenocarbaldeído (benzaldeído) ciclohexanocarbaldeído 2-Naftalenocarbaldeído H O 14 Nomenclatura de Cetonas Nomenclatura oficial (sistemática, IUPAC): Utiliza o sufixo ona no hidrocarboneto correspondente, indicando a posição da carbonila. Exemplo: propanona, butanona, 2-pentanona. Nomenclatura usual A carbonila é chamada de cetona. Os substituintes alifáticos ou aromáticos levam seus respectivos nomes. Butanona (etil metil cetona) 2-Pentanona (metil propil cetona) 4-Penten-2-ona (NÃO 1-penten-4-ona) (alil metil cetona) Propanona Acetona Acetofenona (1-feniletanona ou metil fenil cetona) Benzofenona (difenilmetanona ou difenil cetona) Prioridade de numeração da cetona Precisa n ° ? Não são terminais - escolher cadeia principal que contenha o g.f. cetona 15 Nomenclatura de Aldeídos e Cetonas CH3C O HC O como prefixo: Substituinte etanoíla ou grupo acetila metanoíla ou grupo formila 16 Nomenclatura de Ácidos Carboxílicos latim – formicas latim – acetum – vinagre latim – butyrum – manteiga rançosa erva valeriana odor de cabras – latim - caper óleo de louro – láurico (ácido dodecanóico) grego – stear – sebo (ácido octadecanóico) Nomenclatura oficial (sistemática, IUPAC)- FUNÇÃO TERMINAL Usa o sufixo óico no hidrocarboneto correspondente, precedido da palavra ácido. No caso de ramificações, a cadeia principal sempre será a que contém o - COOH ( carboxila ). Nomenclatura usual (comum) Os ácidos carboxílicos alifáticos de cadeia reta foram isolados primeiramente de fontes naturais, por hidrólise de gorduras e ceras. Seus nomes usuais derivam dessas fontes. 17 Sais de Ácidos Carboxílicos Tanto nomenclatura comum como sistemática, os sais de ácido carboxílicos recebem terminação ato e o nome do contra-ion Muito solúveis em água Sais de sódio e potássio de ácidos carboxílicos de cadeia longa são os principais ingredientes do sabão 18 Derivados de Ácidos Carboxílicos Cloreto de acila (ou ácido) Anidrido Éster Nitrila amida 19 Ésteres Nomenclatura oficial (sistemática, IUPAC) Substitui terminação oico dos ácidos por oato + de + substituinte (ila) do alcool Nomenclatura usual Utiliza o nome dos ácidos, como se fossem sais Diferente dos ácidos de baixa massa molecular, os éteres possuem cheiros agradáveis Exemplos: Acetato de isopentila – sabor sintético de banana Pentanoato de isopentila – sabor artificial de maçã H2C OR O 20 Ésteres cíclicos são conhecidos como lactonas Eritromicina A (antibiótico) Ácido ascórbico (vitamina C) butirolactona 21 – Anidridos carboxílicos • Troca-se palavra ácido pela palavra anidrido – Halogenetos de acila • Troca-se palavra ácido e a terminação oico pelo halogeneto (cloreto, brometo, fluoreto) seguida preposição de e pela terminação ila. Cloreto de acetila (cloreto de etanoíla) Cloreto de propanoíla Cloreto de benzoíla Anidrido acético (anidrido etanóico) Anidrido succínico Anidrido ftálico Anidrido maléico • Cloretos ácidos são líquidos de cheiro forte e irritante, tóxicos e insolúveis em água R' O O R O 22 • Primarias: nomeia-se a cadeia HC (sem o) seguida da palavra amida Amidas NH2 O 3-metil-butanamida • Secundárias e Terciárias: parte do acido leva a sufixo amida; • Os substituintes do Nitrogênio (N,N) são nomeados com il N CH3 O H3C N-fenil-N-metilametanamida Formamida= 1C Acetamida= 2C 23 Uma δ-lactama Uma γ-lactama Uma β-lactama Amidas cíclicas são conhecidos como lactamas Penicilina G R = C6H5CH2- Penicilina V R = C6H5OCH2- Ampicilina R = C6H5CH(NH2)- 24 Nitrilas • Nomenclatura IUPA: nome do hidrocarboneto mais sufixo –nitrila • Nitrilas cíclicas recebem sufixo carbonitrila 25 Se uma substância tiver dois grupos funcionais, aquele com a menor prioridade é indicado pelo seu prefixo. 26 Finalizando Estudo das Propriedades Físicas das Funções Orgânicas 27 • Quanto maior as forças atrativas entre as moléculas, maior será o ponto de ebulição da substância Forças Atrativas – Ponto de Ebulição Forças de Van der Waals Interação dipolo–dipolo Ligações de hidrogênio • Ponto de ebulição de uma substância é a temperatura em que sua forma líquida se torna um gás. Interações intermoleculares 28 Forças de Van der Waals • O ponto de ebulição de uma substância aumenta com o aumento nas forças de Van der Waals. • Força depende da área de contato entre as moléculas Dipolos pequenos Um dipolo atrai o outros 29 • Interação dipolo–dipolo (mais fortes) H3C NH2 H3C O CH3 H3C OH H3C F H3C Cl 0,2 D 0,7 D 0,7 D 1,6 D 1,5 D Substâncias constituídas por moléculas polares, onde o pólo positivo de uma molécula liga-se com o pólo negativo de outra. 30 • Ligação de Hidrogênio - tipo especial de interação dipolo–dipolo • Ligação de hidrogênio são interações mais fortes que forças de Van der Waals e as forças de dipolo-dipolo. • A interação de hidrogênio depende da eletronegatividade Quanto mais eletronegativo, mais eficiente será a interação de hidrogênio e maior será o ponto de ebulição. 31 Propriedades Físicas Conhecemos as Interações Intermoleculares Solubilidade e Ponto de Ebulição 32 Propriedades físicas de haletos de alquila • Polarizabilidade – quanto maior o átomo, mais espalhado os elétrons em sua camada de valência, mais polarizável. Mais polarizado, maior a força van der Waals exceção: flúor, baixa polarizabilidade CH3CH2-Cl ? 33 Propriedades físicas de álcoois CH3CH2OH ? 34 Propriedades físicas de éteres Forças ? 35 • Aminas também formam ligações de hidrogênio, portanto possuem ponto de ebulição superiores aos dos alcanos com peso molecular similar. • Eletronegatividade do nitrogênio é menor que do oxigênio por isso as ligações de hidrogênio das aminas são mais fracas que as ligações de hidrogênio dos álcoois com peso molecular semelhante Propriedades físicas de aminas CH3CH2-NH2 ? Amina ou álcool menor ou maior p.e? 36 alcanos éteres alcoóis aminas CH3CH2CH3 CH3OCH3 CH3CH2OH CH3CH2NH2 CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3OCH2CH3 CH3CH2OCH2CH3 CH3CH2CH2OH CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CH2NH2 CH3CH2CH2CH2NH2 -42,1 -0,5 36,1 -23,7 10,8 34,5 78 97,4 117,3 16,6 47,8 77,8 Pontos de ebulição comparativos (oC) Propriedades Físicas 37 Propriedades físicas de fenóis 38 Propriedade físicas de aldeídos e cetonas Aldeídos e cetonas possuem p.e. mais altos do que os hidrocarbonetos de mesma massa molecular, porém mais baixos do que os álcoois correspondentes, pois não podem ter ligação de hidrogênio forte entre as suas moléculas Butano p.e. -0,5oC PM = 58 Propanal p.e. 49oC PM = 58 Acetona p.e. 56oC PM = 58 1-Propanol p.e. 97oC PM = 60 ? interações 39 Estabilidade de aldeídos e cetonas 40 • Altos pontos de ebulição • Solubilidade em água (baixa massa molecular) Propriedades físicas de ácidos carboxílicos O que se espera? Aldeído e cetona? 41 - não possuem hidrogênio ligado a átomo eletronegativo, portanto não possuem ligação de hidrogênio - pontos de ebulição mais baixos que ácidos mesma massa molecular, porém semelhantes aos dos aldeídos e cetona Propriedades físicas de ésteres ? 42 Interação intramolecular de amidas Ligação de hidrogênio entre os grupos amidas das cadeias de peptídeo. Interação de cadeias importante para a estrutura de muitas proteínas • As amidas apresentam os pontos de fusão e ebulição altos Propriedades físicas de amidas acetamida (etanamida) p.f. 82oC; p.e. 221oC N,N-dimetilacetamida p.f. -20oC; p.e. 166oC N-etilacetamida p.e. 205oC Primaria, Secundaria, Terciaria 43 ? – Anidridos carboxílicos – Halogenetos de acila (Interações ?) Cloreto de acetila p.e. 51oC Cloreto de propanoíla p.e. 80oC Cloreto de benzoíla p.e. 197oC Anidrido acético p.f. -73oC Anidrido succínico p.f. 121oC Anidrido ftálico p.f. 131oC Anidrido maléico p.f. 53oC • Possuem ponto de ebulição na mesma faixa dos ésteres de massa molecular comparável • Cloretos ácidos são líquidos de cheiro forte e irritante, tóxicos e insolúveis em água Propriedades físicas de anidridos e haletos de acila 44 45 Solubilidade dos Composto Orgânicos Semelhante Dissolve Semelhante • Substâncias polares dissolvem em solventes polares • Substâncias apolares dissolvem em solventes apolares • Solvatação é a interação entre um solvente e uma molécula ou um íon dissolvido naquele solvente. 46 • Solubilidade de álcoois – álcoois são muito solúveis em água • Fenóis são semelhantes aos álcoois na sua capacidade de formar ligações de hidrogênio intermoleculares fortes 47 Solubilidade de fenóis 48 O R R H O H R O H R O H Interação de ligação de hidrogênio entre um éter e água CH3OCH3 CH3OCH2CH3 CH3CH2OCH2CH3 CH3CH2OCH2CH2CH3 CH3CH2CH2OCH2CH2CH3 solúvel solúvel ligeiramente solúvel (10g/100g H2O) pouco solúvel (1g/100g H2O) insolúvel (0,25g/100g H2O) Solubilidade de éteres em água Solubilidade de éteres 49 Éteres pequenos Solubilidade de aminas em água • Aminas de baixo peso molecular são solúveis em água pois formam ligação de hidrogênio com água • Primárias > Secundárias > Terciárias 50 Solubilidade de haletos de alquila em água • Haletos possuem um caráter polar, porém apenas os fluoretos de alquila podem formar ligação de hidrogênio. 51 Solubilidade de Compostos Carbonílicos em água O H3C CH3 HH O O H H Ligação de hidrogênio entre moléculas de água e a acetona aldeídos e cetonas Ácidos carboxílicos e amidas são muito solúveis em água, mais solúveis que os demais compostos carbonílicos. 52