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Hibridação do carbono
→ Orbital: região ao redor de um átomo onde há probabilidade de
se encontrar um elétron; cada um tem sua energia
→ Hibridação: combinação/fusão/mistura de orbitais
atômicos originando novos orbitais, denominados
híbridos
→ Configuração eletrônica do carbono: 1s2 2s2 2p2
→ Estado excitado do carbono: elétron do subnível
s é promovido para o subnível p, de maior energia
CLASSIFICACAO DAS LIGACOES COVALENTES
→ Ligação sigma (σ): envolve orbitais “s” e “p”, se dá por
sobreposição dos orbitais no mesmo eixo (mais forte)
→ Ligação pi (π): envolve orbitais “p”, se dá por paralelismo entre
os orbitais (mais fraca)
→ Ligação simples: possui uma ligação sigma
→ Ligação dupla: possui duas ligações e apenas uma é sigma
→ Ligação tripla: possui três ligações e apenas uma é sigma
TIPOS DE LIGACOES DO CARBONO
→ Ligação simples: compartilhamento de 1 elétron com outro
átomo de carbono ou outro elemento (ligação σ)
→ Ligação dupla: compartilhamento de 2 elétrons com outro
átomo de carbono ou outro elemento (ligação π + ligação σ)
→ Ligação tripla: compartilhamento de 3 elétrons com outro
átomo de carbono ou outro elemento (ligação σ + 2 ligações π)
Cadeias carbônicas
→ Fórmula molecular: CHONPS
→ Fórmula estrutural plana: aparece todas as ligações da molécula
→ Fórmula estrutural simplificada ou condensada: aparece todas as
ligações da molécula exceto as ligações dos átomos de hidrogênio
→ Fórmula em bastão: representação em linha
→ O átomo de carbono faz sempre quatro ligações (tetravalente)
CLASSIFICACAO DO CARBONO
→ Primário: ligado a um ou nenhum outro carbono
→ Secundário: ligado a dois outros carbonos
→ Terciário: ligado a três outros carbonos
→ Quaternário: ligado a quatro outros carbonos
Classificação
Quanto à estrutura
→ Cíclicas ou fechadas: não possuem extremidades
⁃ Aromática: possui anel benzênico (C6H6)
・Compostos aromáticos: moléculas cíclicas com ligações duplas
não estáticas e não restritas a certo átomo, mas com ressonância,
(os elétrons são compartilhados entre os átomos de carbono)
⁃ Não aromática ou alicíclica: não possui anel benzênico
→ Abertas, acíclicas ou alifáticas: possuem duas ou mais
extremidades livres
→ Mistas: possuem porções abertas e fechadas
Quanto à presença de insaturação
→ Saturada: apenas ligações simples entre os átomos de carbono
da cadeia principal
→ Insaturada: pelo menos uma ligação dupla ou tripla entre os
átomos de carbono da cadeia principal
Quanto à substituição
→ Linear: todos os átomos de carbono estão em sequência
→ Ramificada: os átomos de carbono não seguem uma única
sequência e o que fica fora da cadeia principal é chamado
ramificação
Quanto à composição
→ Heterogêneas: existe um átomo diferente do carbono
(heteroátomo) entre os carbonos, ou seja, no meio da cadeia e
ligado a dois carbonos
→ Homogêneas: possuem só átomos de carbono na cadeia
principal
→ Heterocíclicas: cadeias cíclicas com heteroátomo no ciclo
→ Homocíclicas: cadeias cíclicas sem átomo diferente do carbono
no ciclo
Hidrocarbonetos
→ Substância constituída apenas de hidrogênio e carbono
ALCANOS
→ Apenas ligações simples entre carbonos
→ Formula: CnH2n+2
→ Estado físico:
⁃ Até quatro carbonos: gasosos
⁃ Cinco a dezesseis carbonos: líquidos
⁃ Acima de dezesseis carbonos: sólidos
→ Compostos pouco reativos e apolares
→ Também chamados de parafinas
ALCENOS
→ 1 ligação dupla entre carbonos
→ Fórmula: CnH2n
ALCINOS
→ 1 ligação tripla entre carbonos
→ Fórmula: CnH2n-2
→ Mais reativos que os alcanos devido a ligação dupla
ALCADIENOS
→ Duas ligações duplas entre carbonos
→ Fórmula: CnH2n-2
CICLANOS
→ Cadeia fechada
→ Apenas ligações simples entre carbonos
→ Fórmula: CnH2n
CICLENOS
→ Cadeia fechada
→ 1 ligação dupla entre carbonos
→ Fórmula: CnH2n-2
AROMÁTICOS
→ 1 ou mais anéis aromáticos
NOMENCLATURA
→ Numerar a cadeia insaturada: insaturação o mais próximo do
início da cadeia; ex. but-1-eno
→ Cadeias fechadas: inserir “ciclo” antes do nome; ex. ciclopentano
CADEIAS RAMIFICADAS
→ Cadeia ramificada: possuem carbono terciário ou quaternário
→ Cadeia principal: maior sequência de carbonos possíveis, com o
maior número de insaturações possível e com o grupo funcional
⁃ Grupo funcional - insaturações - ramificações
\ Utilizar a ramificação mais simples
→ Nomenclatura das ramificações: prefixos de número de
carbonos + il/ila
\ Em ordem alfabética
\ Iso + neo = considerados na ordem alfabética
\ Di, tri..., sec e terc = não são considerados
→ Quando há radicais diferentes, ao fazer a nomenclatura, os
radicais devem ser colocados em ordem alfabética e, quando eles
se repetem, usa-se prefixos (di, tri, tetra, penta...)
→ Grupo “iso”: CH-CH3-CH3
→ Radicais com anel benzênico:
Funções oxigenadas
CLASSE FUNCIONAL X GRUPO FUNCIONAL
→ Classe funcional: substâncias que apresentam semelhanças na
fórmula estrutural, bem como nas propriedades químicas
⁃ Ex.: álcool, fenol e enol (compostos hidroxilados)
→ Grupo funcional: átomo ou grupo de átomos característico da
classe funcional
⁃ Ex.: -OH (hidroxila)
!"#$%&'()*+,-.*/0+0'(
→ Hidroxila (OH-) ligada a um átomo de carbono
FENOL
→ Hidroxila ligada a um anel aromático
→ Nomenclatura: hidroxi + nome do aromático
⁃ Ex: 1,2-dihidroxi-benzeno
・Posições: 1,2 (orto), 1,3 (meta).e 1,4 (para)
ÁLCOOL
→ Hidroxila ligada a um carbono saturado
→ Nomenclatura: nome da cadeia + prefixo com quantidade de
hidroxilas + terminação ol
⁃ Ex: butan-1,2,3,4-tetraol
ENOL
→ Hidroxila ligada a um carbono sp2 (carbono
insaturado, desde que não seja do anel benzênico)
→ Composto instável
→ Nomenclatura: nome da cadeia + prefixo de ligação + prefixo
com quantidade de hidroxilas + terminação ol
⁃ Ex: prop-1-en-2-ol
1/+&2+-'(&(3&4-#0'(
→ Grupo funcional: carbonila (CO)
ALDEÍDO
→ Carbonila na extremidade da cadeia = ligada
a carbono primário
⁃ Grupo aldoxila (COH)
→ Nomenclatura: radicais + prefixo + infixo + terminação al
⁃ Ex: pentan-1,5-dial
CETONA
→ Carbonila entre carbonos = ligada a carbono
secundário
→ Nomenclatura: radicais + prefixo + infixo + terminação ona
⁃ Ex: hexan-2,5-diona
53*+-'(30,6-.2/*3-'(&(+&,*70+-'(
ÁCIDO CARBOXÍLICO
→ Grupo funcional carboxila COOH ou CO2H na extremidade da
cadeia (carbonila ligado a hidroxila)
→ Nomenclatura: acido + radical + prefixo + infixo + terminação
oico
⁃ Ex: acido butanoico
SAIS DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS OU SAL ORGANICO
→ Oriundo da reação de neutralização (salificação) entre um ácido
orgânico e uma base
→ Apresenta o grupo funcional -COO-R+, onde o R é um cátion
→ Nomenclatura: ramificação + prefixo + infixo + oato + de +
cátion
⁃ Ex: 3-metilbutanoato de potássio
HALETO DE ACILA OU HALETO DE ÁCIDO CARBOXÍLICO
→ Derivado de um acido carboxílico, no qual a hidroxila (-OH)
da carboxila foi substituída por um halogênio (F, Cl, Br ou I)
ANIDRIDO ORGANICO
→ Moléculas de ácidos que perderam a água = oriundo da
desidratação intermolecular de 2 ácidos carboxílicos
→ Nomenclatura: anidrido + nome dos ácidos carboxílicos que
deram origem
⁃ Ex: anidrido butanoico-pentanoico
ÉSTER
→ Grupo COOR (carboxila substituída), onde o H da carboxila foi
substituído por radical alquila ⇢ no meio da cadeia carbônica
⁃ R = parte da cadeia orgânica do álcool
⁃ Nomenclatura: prefixo + infixo + oato + de + nome do
substituinte + ila
・A cadeia principal é aquela que possui o C=O
CLORETO DE ÁCIDOS
→ Compostos orgânicos reativos e usados na síntese orgânica
→ Derivados dos ácidos carboxílicos, pois no grupo funcional da
alcoxila, hidroxila é substituída pelo átomo de cloro
→ Para serem formados, é necessárioo cloreto de tionila (SOCl2)
→ Nomenclatura: cloreto + nome do substituinte com a
terminação ila
⁃ Ex:
・Cloreto de benzenoila
・Cloreto de pentanoila
80/&4-'(-,9:#*3-'(-"(+&(0/;"*/0(
→ Apresentam em suas estruturas C, H e X, onde X pertence à
família 7A (halogênios) ⇢ F, Cl, Br ou I
→ Nomenclatura: nome do halogênio + nome do substituinte com
a terminação ila
<4&,(
→ Cadeia heterogênea, sendo o oxigênio o heteroátomo
→ Nomenclatura: cadeia simples + oxi + cadeia completa + o
Funções nitrogenadas
AMINA
→ Compostos derivados da amônia (NH3) no qual 1, 2 ou 3
hidrogênios são substituídos por grupos orgânicos
→ Nitrogênio faz três ligações simples, sendo um dos ligantes um
átomo de carbono sp3
⁃ Grupo amino (-NH2) ligado a carbono
→ Tem caráter básico
→ Classificação:
⁃ Amina primaria: nitrogênio ligado a um carbono
⁃ Amina secundaria: nitrogênio ligado a dois carbonos
⁃ Amina terciaria: nitrogênio ligado a três carbonos
→ Nomenclatura:
⁃ Cadeia principal: prefixo + infixo + amina
⁃ Aminas secundarias ou terciarias: adicionar N- seguido do nome
do grupo ligado ao nitrogênio
・Propan-2-amina
・N,N-dimetil-propanamina
IMINA
AMIDA
→ Compostos derivados dos ácidos
carboxílicos pela substituição do grupo (-
OH) do grupo funcional pelo radical (NH2)
→ Nitrogênio faz três ligações simples, onde pelo menos uma
deve ser com uma carbonila (C=O)
→ Classificação:
⁃ Amida primaria: nitrogênio ligado a uma carbonila
⁃ Amida secundaria: nitrogênio ligado a duas carbonilas
⁃ Amida terciaria: nitrogênio ligado a três carbonilas
⁃ Amida monossubstituída: nitrogênio ligado a uma carbonila, um
hidrogênio e um grupo R
⁃ Amida dissubstituída: nitrogênio ligado a uma carbonila e dois
grupos R
→ Nomenclatura:
⁃ Cadeia principal: prefixo + infixo + amida
⁃ N- seguido do nome do grupo de hidrogênio ligado ao nitrogênio
・N,N-dimetilmetanamida
・N-etiletanamida
IMIDA
NITRILA
→ Composto derivado do acido cianídrico (HCN) no qual o
hidrogênio é substituído por um grupo orgânico
→ Nitrogênio faz tripla ligação com o
carbono (grupo ciano ou cianeto -CN)
→ Nomenclatura: nome da cadeia principal + nitrila
⁃ Ex: butanonitrila
ISONITRILA
→ Grupo -NC (isocianeto) ligado a radical alquila
NITROCOMPOSTOS
→ Compostos derivados dos ácidos nítricos (HNO3) pela
substituição do grupo (-OH) do grupo funcional por um radical
orgânico
→ Apresentam o grupo nitro (NO2)
→ Nomenclatura: número do
carbono em que o grupo nitro está ligado + prefixo quantidade de
grupos nitro + nitro + cadeia principal
⁃ Nitroeteno
⁃ 1,3-dinitrobenzeno
Outras funções
TIOCOMPOSTOS
→ Grupo funcional: -SH (sulfiorila)
SULFONATOS
→ Compostos derivados do ácido sulfúrico (H2SO4)
→ Grupo funcional: -SO3H
ORGANOMETÁLICOS OU COMPOSTOS DE GRIGNARD
→ Grupo funcional: -MgX, em que X pertence a família 7ª
Isomeria
→ Quando compostos diferentes tem a mesma fórmula molecular,
mas propriedades físicas e químicas únicas
‣ Exemplo: glicose (álcool e aldeído) e frutose (álcool e cetona) =
isomeria de função (mesma fórmula moléculas, funções diferentes)
='->&,*0(3-#'4*4"3*-#0/(-"(?/0#0(
→ Classificados em estáticos e dinâmicos
⁃ Estáticos: funcionais, de cadeia e de posição
ESTÁTICOS
→ Isomeria funcional: grupos funcionais distintos
→ Isomeria esqueletal (cadeia): cadeias carbônicas distintas
(ramificações, grau de saturação, abertas ou fechadas...)
→ Isomeria de posição: posição da insaturação, do grupo
funcional, do heteroatomo ou do substituinte
\ Mesma cadeia principal: altera apenas a posição do grupo
substituinte metil para isômeros de posição
DINAMICA OU TAUTOMERIA
→ Equilíbrio estabelecido em solução aquosa entre compostos
com mesma fórmula molecular e função química diferente
→ Tautomeria aldo-enólica: equilíbrio entre um enol e um aldeído
⁃ Ocorre porque a ligação dupla dos enóis é instável, devido a
eletronegatividade do oxigênio
→ Tautomeria ceto-enólica: uma cetona é convertida a um enol
quando o oxigênio da cetona captura um hidrogênio do carbono
Introdução as reações orgânicas
CONCEITO BÁSICO DE REACAO QUÍMICA
\ Substrato: substância orgânica que sofre as reações
\ Subproduto: “indesejado”
@*'%&'((
CISÃO HOMOLÍTICA/HOMÓLISE
→ O par eletrônico compartilhado é dividido e cada átomo fica
com o seu elétron = quebra de maneira igual
→ 2X!= radical livre ou reagente radicalar: espécies químicas que
possuem um elétron desemparelhado
⁃ São extremamente instáveis e reativos
→ Exemplo:
→ Ocorrências: covalentes apolares ou pouco polares = pouca
diferença de eletronegatividade
CISÃO HETEROLÍTICA
→ O par eletrônico após a quebra ficará com um dos ligantes =
quebra de maneira desigual
→ A+: cátion = reagente eletrofílico
⁃ Atraído por elétrons
⁃ Recebe o par de elétrons (ácido de Lewis)
→ B-: ânion = reagente nucleofílico
⁃ Atraído por átomos com carga positiva
⁃ Doa o par de elétrons (base de Lewis)
@/0''*A*30$B-((
adição
→ União do substrato e reagente, produzindo um único produto
⁃ Diminuição da insaturação
‣ Geralmente ocorre com compostos menos estáveis e reativos
\ Ex: alcenos, alcinos e alguns ciclanos (hidrocarbonetos)
ELIMINACÃO
→ Eliminação: são extraídos átomos do substrato formando um
novo composto = o inverso da reação de adição
⁃ Aumento da insaturação
SUBSTITUICÃO
→ Átomos de uma molécula são substituídos por outros, sem que
haja mudança no número de ligações
⁃ Não muda a insaturação
‣ Geralmente ocorre com compostos estáveis e pouco reativos
\ Ex: alcanos, aromáticos e ciclanos (hidrocarbonetos)
Reações de hidrocarbonetos
Neutralização
ÁCIDOS NA QUÍMICA ORGÂNICA
→ Na presença de água, liberam o hidrogênio ionizável H+
→ Ácido carboxílico:
→ Fenol:
→ Ácido sulfônico:
BASES NA QUÍMICA ORGÂNICA
→ Amina:
REACOES ACIDO-BASE
Esterificação e hidrólise
\ Ocorre em equilíbrio químico
C'4&,*A*30$B-((
→ O grupo hidroxila (OH) presente no acido sulfúrico se liga ao
hidrogênio do álcool formando água, o subproduto da reação
⁃ O éster, produto de interesse, é formado através da ligação
entre as estruturas estantes do acido e do álcool
\ O heteroátomo do grupo éster vem do álcool, e não do
acido carboxílico
ESTERIFICACAO DE FISCHER
→ Reacao de um álcool e um acido carboxílico em meio acido
⁃ Os reagentes ficam em aquecimento e refluxo por várias horas
⁃ O éster final obtido é resultado da condensação do acido
carboxílico com o álcool, eliminando água como subproduto
FORMACAO DE TRIGLICERÍDEOS (TRIÉSTERES)
→ Principais componentes das gorduras vegetais e animais
→ Esterificação que forma moléculas com três grupos funcionais
dos ésteres na sua estrutura
→ Éster de acido graxo = lipídio
⁃ Óleo: líquido + cadeia insaturada
⁃ Gordura: solido + cadeia saturada
8*+,D/*'&((
→ A molécula de água provoca a quebra da ligação entre a
carbonila e o oxigênio do éster gerando como produtos um acido
carboxílico e um álcool
HIDRÓLISE ÁCIDA
HIDRÓLISE BÁSICA
→ O acido produzido reage com a base, em uma reação de
neutralização, formando um sal de acido carboxílico
→ Quando acontece com um éster de cadeia longa (mais de
onze carbonos) a reação é chamada de saponificação
SAPONIFICACAO
✰ Lipídeo + base forte + água ⇢ sabão + glicerol
→ O éster que sofre a reação de hidrolise é um lipídeo derivado
de um ácido graxo (longas cadeias carbônicas)
1. As moléculas de água quebram as ligações entre as
carbonilas e os oxigênios do triglicerídeo, produzindo
acido graxo e um triálcool chamado glicerol
2. Com a presença do hidróxido de sódio, o ácido reagirá
com a base, em uma reação de neutralização, formando
um sal de ácido graxo (sabão)!O acido é “intermediário” = consumido depois de ser formado
→ Atenção: saponificação = hidrolise de éster que ocorre em
meio básico ⇢ nem toda saponificação produzirá sabão
" Exemplo: hidrolise básica do butano ato de metila que não
produz sabão
Sabão
→ Sabão = sal derivado de um ácido graxo = longa cadeia
carbônica (mais de onze carbonos)
→ Molécula anfifílica: apresentam características hidrofílicas e
hidrofóbicas = interage com compostos polares e apolares
\ Razão pela qual o sabão limpa
" Longa cadeia carbônica (apolar): constituição apenas de carbono
e hidrogênio
!Interage com a gordura por meio de interação dipolo-induzido
" Ponta da molécula (polar): em função da ligação iônica entre o
ânion oxigênio e o cátion sódio
!Interage com a água por meio de interação íon-dipolo
" Formação de micelas: a cauda apolar do sabão fica voltada para
as moléculas de óleos e gorduras, enquanto a extremidade polar
fica em contato direto com a água = permite que a sujeira seja
carregada pela agua corrente
→ São biodegradáveis (sempre tem cadeia normal)
Detergente
→ Moléculas anfifílicas
→ Diferente do sabão na sua composição
" Sabão: derivado de acido carboxílico
" Detergentes: derivado de ácido sulfônico
→ Detergentes de cadeia ramificada: não são biodegradáveis
⁃ Enzimas não reconhecem as cadeias ramificadas = permanecem
na água sem sofrer decomposição, causando a poluição
→ Detergentes de cadeia normal: são biodegradáveis; podem ser
degradados por ação enzimática de microrganismos da água
E,0#'&'4&,*A*30$B-((
PRODUCAO DO BIODIESEL
→ Quebra das ligações entre o oxigênio e a carbonila do triéster,
enquanto o álcool perde o hidrogênio da hidroxila, liberando um H+
→ Versátil e interessante economicamente: os lipídios usados têm
diferentes origens, como grãos de oleaginosas, milho, dendê, soja,
cana de açúcar, couro e sebos provenientes de abatedouros, óleo
de cozinha utilizado e esgoto humano
→ Biocombustível: combustível de origem biológica, não fóssil
→ Biodegradável, renovável e não toxico
Oxirredução de compostos orgânicos
→ Transferência de elétrons: o elemento mais eletronegativo,
recebe elétrons e tem seu Nox reduzido
⁃ Oxidação: perda de elétrons = aumento do Nox
!Agente redutor: substância que provoca a oxidação
⁃ Redução: ganho de elétrons = diminuição do Nox
!Agente oxidante: substância que provoca a redução
\ Gás hidrogênio: sofre oxidação = agente redutor
\ Carbono: sofre redução = agente oxidante
→ Agentes oxidantes: promovem a oxidação do substrato
⁃ Espécies eletrofílicas: deficientes em elétrons e atuam como
ácidos de Lewis, recebendo os elétrons do substrato
!Dicromato de potássio (K2Cr2O7)
!Cromato de potássio (K2CrO4)
!Permanganato de potássio (KMnO4)
\ O manganês está no seu estado de oxidação máximo
(+7) = não pode mais oxidar, sua única opção é reduzir
→ A oxidação aumenta o número de ligações C-O
→ A redução aumenta o número de ligações C-H
Reações em álcoois
F.*+0$B-((
→ Um oxigênio nascente [O] que estiver no meio irá atacar o
carbono ligado ao grupo funcional do álcool (hidroxila - OH)
⁃ Devido a grande diferença de eletronegatividade entre o C e O
→ A cadeia principal sempre é preservada, o que muda são as
funções orgânicas
METANOL
ÁLCOOL PRIMÁRIO
→ Oxidação parcial: gera um aldeído
→ Oxidação total: gera um ácido carboxílico
ÁLCOOL SECUNDÁRIO
→ Se oxida a cetona
ÁLCOOL TERCIÁRIO
→ Não tem hidrogênio ligado ao carbono que contêm a hidroxila,
portanto o [O] não tem onde atacar, não ocorrendo a oxidação
G&'*+,040$B-((
→ Reacao de eliminação com a perda de H2O
REGRA DE SAYTZEF X MARKOVNIKOV
→ Regra de Saytzef (eliminação): o hidrogênio sai do carbono
menos hidrogenado
→ Regra de Markovnikov (adição): o hidrogênio do HX ou da H2O
adiciona-se ao carbono mais hidrogenado da dupla ou tripla ligação
INTRAMOLECULAR
→ Ocorre dentro da própria molécula
→ Temperaturas mais altas que a intermolecular (170ºC)
→ Formação de um alceno
\ Intramolecular = alceno
" A hidratação de alcenos (adição de H2O) forma álcoois, que
podem sofrer desidratação (eliminação de H2O), voltando a ser
alcenos
\ Regra de Saytzef
INTERMOLECULAR
→ Ocorre entre duas moléculas
→ Temperaturas mais baixas que a intramolecular (140ºC)
→ Formação de um éter
\ Intermolecular = éter
Hidrogenação
‣ Reacao de adição, na qual o hidrogênio é adicionado
HIDROGENACÃO CATALÍTICA: MÉTODO SABATIER-SENDERENS
→ Reações que ocorrem com o gás hidrogênio (H2) e são
catalisadas por metais, como Ni, Pt, Pd
⁃ Promove a redução do hidrocarboneto
FORMACÃO DAS GORDURAS SATURADAS
→ Adição de hidrogênio a insaturação
→ Alteração do estado físico (líquido-solido ou semissólido)
→ Maior estabilidade a oxidação
→ Hidrogenação parcial (de acordo com a consistência que se
deseja obter)
→ Gordura vegetal hidrogenada, óleo hidrogenado ou gordura
trans: formada pela hidrogenação parcial de óleo vegetal
\ Isomerização: mudança na conformação cis-trans em
uma molécula
⁃ Características: aumenta o LDL (colesterol ruim), diminui o HDL
(colesterol bom), interfere no nível dos triglicerídeos e favorece o
acúmulo de gordura abdominal
Gordura Cis Gordura Trans
+ polar + apolar
+ solúvel em água - solúvel em água
+ interação com o organismo - interação com o organismo
Abundante na natureza Pouco presentes na natureza
Reações em alcanos
→ Altamente estáveis: compostos apenas por hidrogênio e
carbono (pouca diferença de eletronegatividade) e só possuem
ligações simples (mais fortes) ⇢ reagem em condições
energéticas
⁃ Também chamados de parafina por serem pouco reativos
→ Sofrem cisão homolítica e a reação ocorre por meio de
radicais livres
F.*+0$B-((
→ Presença do O2 + aumento do Nox dos carbonos envolvidos
COMBUSTÃO
→ Reação que ocorre em condições extremamente energéticas
(capaz de romper as ligações)
→ Combustão completa: forma CO2 + H2O (Em compostos
formados por C e H ou C, H e O)
⁃ Combustível (composto orgânico) + comburente (O2) ⇢ CO2 +
H2O
・Metano: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
・Propano: C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
・Butano: C4H10 + 13/2O2 → 4CO2 + 5H2O
‣ Exemplo: combustão do isooctano ou 2,2,4-trimetil-pentano =
C8H18 (principal componente da gasolina)
\ O carbono oxida e o oxigênio reduz
\ Agente oxidante = oxigênio e agente redutor = carbono
→ Combustão incompleta: o carbono não está totalmente oxidado
⁃ Forma grafite ou monóxido de carbono + H2O
H"6'4*4"*$B-((
MECANISMO DE SUBSTITUICÃO
→ Formação de radicais livres (sofrem cisão homolítica)
⁃ Os radicais são muito reativos: a existência de um radical acaba
formando outro = são reações em cadeia, que se dão em etapas
‣ Exemplo: cloração do metano
⁃ Iniciação: o primeiro radical é formado
⁃ Propagação: o primeiro radical origina outros radicais
⁃ Finalização: um radical reage com outro, formando uma espécie
estável
HALOGENACÃO
→ O produto final será um haleto orgânico
⁃ Meio reacional: gás cloro Cl2 ou bromo líquido Br2 na presença
de luz ultravioleta ou sob forte aquecimento (300ºC)
\ O flúor é extremamente reativo e a reação é difícil de
ser controlada, e a reação com o iodo é muito lenta
NITRACÃO
→ Um ou mais dos hidrogênios do alcano serão substituídos pelo
grupo nitro (-NO2)
⁃ Meio reacional: presença do acido nítrico concentrado e quente
SULFONACÃO
→ São formados ácidos sulfônicos pela substituição do hidrogênio
por grupo sulfônico (-SO3H)
⁃ Meio reacional: acido sulfúrico quente e concentrado
REATIVIDADE EM CARBONOS
→ Os alcanos com três ou mais carbono, o hidrogênio
preferencialmente substituído é o que se encontra no carbono
menos hidrogenado
⁃ Menos rico em hidrogênios
⁃ Mais rico em grupamentos CH3 = efeito indutivo positivo,
estabilizando o radical⁃ Os radicais são estabilizados pelo efeito indutivo: quanto mais
grupos doadores de elétrons ao redor do carbono, mais esse
radical é estabilizado
C/*>*#0$B-((
→ O contrário das reações de adição
⁃ Adição: rompimento das ligações pi para adicionar um grupo
⁃ Eliminação: retirada de um grupo e formação de uma ligação pi
DESIDROGENACÃO
→ O hidrogênio é a única coisa que pode ser eliminada em
hidrocarbonetos
⁃ Promove a oxidação do carbono: quanto mais ligações C-C o
carbono faz, mais próximo de 0 é o seu Nox
→ Catalisada pela platina e acontece sob aquecimento
→ Muito utilizada na reforma do petróleo, produzindo anéis
aromáticos a partir de cicloalcanos
Reações em alcenos
→ Mais suscetíveis à oxidação porque possuem ligações pi
⁃ Ligações pi: mais fracas que as ligações sigma, pois acontecem
com a deformação do orbital p, e não com a sobreposição
F.*+0$B-(+&(0/3&#-'(((
→ Presença do O2 + aumento do Nox dos carbonos envolvidos
AGENTES OXIDANTES
→ Compostos com Nox altos e deficiência de elétrons
OXIDACÃO BRANDA
→ Agentes oxidantes em meios aquosos, básicos, neutros
→ Poucos oxigênios nascentes = alceno não é totalmente oxidado
⁃ Os oxigênios atacam a ligação pi, que é rompida
⁃ Novas ligações são formadas com o oxigênio
→ O oxigênio e a água do meio reagem com os alcenos e
produzem glicóis vicinais (di-álcoois ou dióis com os grupos OH
ligados a carbonos vizinhos)
→ Principal aplicação: diferenciação de alcenos e cicloalcanos, que
são isômeros de cadeia
⁃ Reativo de Bayer: KMnO4 (permanganato de potássio) em meio
levemente básico ou neutro
!Reage apenas com os alcenos, pois só consegue quebrar
ligação pi (não consegue quebrar ligações sigma)
OXIDACÃO ENERGÉTICA
→ Agentes oxidantes em meios aquosos ácidos, concentrados,
aquecidos
→ A cadeia carbônica é rompida na ligação dupla (quebra a
ligação sigma e a ligação pi)
⁃ Os carbonos cuja ligação foi rompida são muito mais oxidados,
formando produtos com pelo menos duas ligações C-O
→ Carbono primário: forma CO2 + H2O, já que produz o H2CO3,
um composto instável
→ Carbono secundário: forma acido carboxílico
→ Carbono terciário: forma cetona
→ Carbono secundário + terciário: acido carboxílico + cetona
→ Carbono secundário + primário: acido carboxílico + CO2
→ Carbono primário + terciário: CO2 + cetona
‣ A oxidação enérgica de alcadienos ocorre da mesma forma
FI-#D/*'&(
→ Reacao dos alcenos com ozônio (O3) seguida de hidrolise
→ Há ruptura da dupla ligação formando-se aldeídos e/ou cetonas
⁃ Presença de ozônio e água
⁃ Catalisada por zinco metálico, Zn(s)
⁃ Forma aldeídos ou cetonas, e peroxido de hidrogênio (H2O2)
→ Carbono primário: forma aldeído
→ Carbono secundário: forma aldeído
→ Carbono terciário: forma cetona
→ Carbono secundário + terciário: forma aldeído e cetona
→ Carbono secundário + primário: forma aldeídos
→ Carbono primário + terciário: forma aldeído e cetona
‣ A ozonólise de alcadienos ocorre da mesma forma
J&30#*'>-(&>(0/3&#-'(((
→ Regra de Markovnikov: quando existe a possibilidade de
formação de dois produtos isômeros, se obtém em maior
proporção aquele que o hidrogênio se liga ao carbono mais
hidrogenado da insaturação
→ Regra Anti-Markovnikov: na reação de adição do HBr em meio
com peroxido (H2O2), em compostos com 3 ou mais carbonos, o
hidrogênio será adicionado ao carbono menos hidrogenado da
reação
\ HBr em H2O2 sofre cisão homolítica H!!Br
1+*$B-((
→ Adição eletrofílica: o reagente está em busca de elétrons
HIDROGENACÃO
→ Adição de H2
\ Catalisadas por metais, como Ni, Pt, Pd
HALOGENACÃO
→ Adição de halogênios = Cl2, Br2 e I2
\ O flúor tem alta reatividade, que acaba por destruir a
molécula orgânica
HIDRO-HALOGENACÃO
→ Adição de halogenohidretos = HCl, HBr e HI
⁃ Ordem de reatividade: depende da acidez dos hidretos, ou seja, a
ordem para doar com maior facilidade um próton é HI – HBr – HCl
HIDRATACÃO
→ Adição de água
→ Presença de ácidos: água reage com alceno e forma álcoois
ADICÕES EM CICLENOS
→ Mesmas regras dos alcenos
C/*>*#0$B-((
DESHIDROGENACÃO
→ Eliminação de H2
Reações em alcinos
→ Não tem carbono terciário, somente primário e secundário,
devido a ligação tripla
F.*+0$B-((
→ Presença do O2 + aumento do Nox dos carbonos envolvidos
OXIDACÃO BRANDA
→ As duas ligações pi são quebradas, por serem mais fracas
⁃ A ligação sigma é mantida, gerando produtos com dois átomos
de oxigênio
→ O primeiro produto formado é um álcool: ambas as ligações pi
são quebradas, inserindo 2OH em cada carbono
⁃ Um mesmo carbono com 2 OH é extremamente instável,
ocorrendo uma desidratação intermolecular, produzindo duas
moléculas de água = são formados cetonas ou aldeídos
→ Carbono primário: forma dialdeído
⁃ Os oxigênios rompem as ligações pi, formando um poliálcool
intermediário, que imediatamente sofre desidratação intermolecular
⁃ São produzidas duas moléculas de água e um dialdeído
→ Carbono secundário: forma dicetona
⁃ Os oxigênios rompem as ligações pi, formando um poliálcool
intermediário, que imediatamente sofre desidratação intermolecular
⁃ São produzidas duas moléculas de água e uma dicetona
→ Carbono secundário + primário: aldeído + cetona
OXIDACÃO ENERGÉTICA
→ A cadeia carbônica é quebrada (quebra ligações sigma e pi)
→ Carbono primário: forma ácidos carbônicos, que se
decompõem em CO2 + H2O
→ Carbono secundário: forma ácidos carboxílicos
→ Carbono secundário + primário: CO2 + acido carboxílico
1+*$B-((
→ Por terem duas ligações pi, exigem reagentes em maiores
proporções estequiométricas até que se torne um alcano
HIDROGENACÃO
→ Adição de H2
HALOGENACÃO
→ Adição de halogênios = Cl2, Br2 e I2
→ As reações ocorrem com 2 mol de reagentes
" Adição parcial: são formadas duas novas ligações sigma
" Adição total: são formadas quatro ligações sigma
HIDRO-HALOGENACÃO
→ Adição de halogenohidretos = haletos de hidrogênio = HCl, HBr
e HI
→ A regra de Markovnikov é obedecida na reação total e parcial
" Adição parcial: forma haletos orgânicos com cadeia insaturada
" Adição total: 2 mol de reagentes são necessários para completar
a reação
HIDRATACÃO
→ Adição de água
→ O produto formado depende da classificação do carbono
⁃ Carbono primário (etino): o produto é um enol = instável e sofre
um rearranjo intermolecular, estando em equilíbrio com o aldeído
isômero
!O rearranjo não é definitivo, pois existe equilíbrio entre os
isômeros: tautomeria enol-aldeído
⁃ Alcinos com mais de 3 carbonos: os produtos formados são
rearranjados para isômeros cetona: equilíbrio enol-cetona
Reações em alcadienos
1+*$B-((
LIGACOES EM ALCADIENOS
→ Alcadienos isolados: ligações duplas separadas por pelo menos
um átomo de carbono saturado = pelo menos duas ligações
simples
→ Alcadienos acumulados: ligações duplas sequenciais/seguidas =
as duas ligações saem de um único carbono
→ Alcadienos conjugados: ligações duplas intercaladas com
ligações simples ao longo da cadeia carbônica
ALCADIENOS ISOLADOS E ACUMULADOS
→ Sofrem os mesmos tipos de reações que os alcenos, porém
diferem nas quantidades estequiométricas dos reagentes
ALCADIENOS CONJUGADOS
→ Sofrem reação de adição 1,4
⁃ As ligações duplas sofrem quebras homolítica e os elétrons da
dupla serão responsáveis por formar ligações sigma com os
reagentes
!A formação de novas ligações ocorreu nos carbonos 1 e 4
\ O problema da ressonância ocorre na hidrogenação
parcial, já que na hidrogenação total, os produtos são os
mesmos
Reações em ciclanos:
abertura de anel
1+*$B-(&('"6'4*4"*$B-((
ADICÀO
→ Mais comum em ciclos com 3 e 4 carbonos (menor angulação
entre os átomos torna a molécula mais reativa/instável)
⁃ Sofrem a quebra de uma ligação sigma entre carbonos doanel,
originando compostos de cadeia aberta
SUBSTITUICÃO
→ Mais comum em ciclos com 5 e 6 carbonos (maior angulação
entre os átomos torna a molécula menos reativa)
⁃ À medida que o cicloalcanos aumenta a quantidade de membros,
as condições reacionais são mais drásticas (energéticas)
F.*+0$B-(&#&,9K4*30((
→ Devido a estabilidade dos anéis dos hidrocarbonetos, eles não
sofrem rompimento de sua cadeia através de uma oxidação
branda
→ É possível abrir a cadeia através de uma oxidação energética
(na presença de permanganato de sódio em meio acido)
CICLANOS COM CADEIA CÍCLICA NORMAL
→ Cadeia cíclica normal = apenas carbono secundário)
→ Forma-se um diácido carboxílico
\ OH = oxigênio nascente + hidrogênio da água
\ 2OH no mesmo carbono = instabilidade
\ Formação de uma molécula de H2O por cada par de OH
CICLANOS COM DUAS RAMIFICACÕES EM CARBONOS VIZINHOS
→ Forma-se uma dicetona
\ Quebra da ligação entre os dois carbonos terciários
CICLANOS COM UMA RAMIFICACÃO
→ Forma-se uma função mista de cetona e acido carboxílico
\ Quebra da ligação entre o carbono 3º e um 2º
Reações em aromáticos
→ Anel aromático: seis anéis com ligações duplas conjugadas,
geralmente de 5, 6 ou 7 membros, obedecem a regra de Huckel
(4n+2) elétrons π e são planares
1+*$B-((
→ Ocorre de maneira semelhante a qualquer adição com ligações
duplas ou triplas
⁃ As ligações pi são desfeitas para formar uma nova ligação sigma
com o reagente
H"6'4*4"*$B-((
→ Benzeno: pelo efeito de ressonância, os elétrons das três
ligações duplas conjugadas estão igualmente distribuídos pelo anel
\ Composto altamente estável
\ Por possuir ligações pi deslocalizadas é atacada por
eletrófilos = reação de substituição eletrofílica
⁃ Todos os carbonos são quimicamente iguais = a substituição
ocorrera com qualquer hidrogênio nos anéis benzênicos
HALOGENACÃO DO BENZENO
→ Reacao do benzeno com halogênios
→ Ocorre na presença de catalisadores: ferro metálico (Fe(s)),
cloreto de ferro III (FeCl3) ou cloreto de alumínio (AlCl3)
→ Um dos átomos de hidrogênio do benzeno é substituído pelo
halogênio (Cl ou Br)
NITRACÃO DO BENZENO
→ Um dos átomos de hidrogênio do benzeno é substituído pelo
grupo nitro (-NO2)
→ Meio reacional: ácido nítrico (HNO3) concentrado sob
aquecimento
SULFONACÃO DO BENZENO
→ Presença de acido sulfúrico (H2SO4) concentrado e ligeiro
aquecimento
→ Um átomo de hidrogênio do benzeno é substituído pelo grupo
sulfônico (SO3H) = formação de ácidos sulfônicos aromáticos
ALQUILACÃO DO BENZENO (ALQUILACÃO DE FRIEDEL-CRAFTS)
Alquilação do benzeno (Alquilação de Friedel-Crafts)
→ Presença de haleto de alquila, aquecimento e catalisadores
(AlCl3) ⇢ adição de um grupamento alquil no benzeno
→ Um hidrogênio do benzeno é substituído pelo grupo alquila
\ Radicais alquilas: metil, etil, benzil, propil...
ACIILACÃO DO BENZENO (ACILACÃO DE FRIEDEL-CRAFTS)
→ Um hidrogênio do benzeno é substituído pelo grupo acila
(radical derivado de ácidos carboxílicos)
→ Formação de cetonas aromáticas
→ Presença de cloreto de ácidos e catalisadores (AlCl3)
HOMÓLOGOS DO BENZENO (AROMÁTICOS COM CADEIA LATERAL)
→ Series homologas: diferem apenas pelo número de repetições
de uma unidade
⁃ Serie homologa no benzeno: sequência de moléculas substituídas
por um grupo alquil, que diferem entre si apenas pelo número de
carbonos (-CH2)
→ Substituição em homólogos do benzeno:
⁃ No núcleo aromático: ausência de luminosidade, baixa
temperatura e presença de ferro metálico Fe(s) (catalisador)
\ NNN = Noite, Neve, Núcleo
⁃ No núcleo alquila: presença de luminosidade, alta temperatura e
ausência de catalisador
\ CCC = Calor, Claridade, Cadeia
\ Reatividade dos carbonos: C secundário é mais reativo
que C primário
SUBSTITUICÃO EM DERIVADOS DO BENZENO
GRUPOS DESATIVANTES E GRUPOS ATIVANTES
→ Grupos desativantes ou radicais meta-dirigentes:
⁃ Quando ligados ao núcleo aromático, orientam as substituições
exclusivamente para a posição “meta”
⁃ Desativam o anel = diminuem a reatividade: retiram pares de
elétrons para o anel benzênico, deixando-o mais positivo
!Grupos com alta eletronegatividade
!Quanto mais positivo o anel, a reação acontece mais difícil
!Efeito mesomérico (ressonância) negativo (-M)
⁃ Normalmente apresentam apenas ligações dupla, tripla ou dativa
!Átomo diretamente ligado ao anel: costuma estar ligado a vários
oxigênios ou outros grupos eletronegativos = alto estado de
oxidação, atraindo os elétrons do anel
→ Grupos ativantes ou radicais orto-para-dirigentes:
⁃ Quando ligados ao núcleo aromático, orientam as substituições
exclusivamente para as posições “orto” e “para”
⁃ Ativam o anel = aumentam a reatividade: doam pares de
elétrons para o anel benzênico
!Tendem a ser grupos com pouca eletronegatividade
!Quanto mais negativo o anel, a reação acontece mais fácil
\ Quem entra no anel é o reagente eletrofílico (+)
!Efeito mesomérico (ressonância) positivo (+M)
⁃ Normalmente apresentam apenas ligações simples
→ Caso no anel aromático tenha um substituinte ativante e outro
desativante, para uma terceira substituição, terá prevalência a
entrada nas posições orto e para
‣ Atenção: os halogênios (F, Cl, Br, I) são orto-para-dirigentes, mas
são grupos desativantes da molécula (alta eletronegatividade)
‣ Exemplos:
!O grupo hidroxi (-OH) tem dois pares de elétrons a serem
doados = ele é o grupo ativante, aumentando a reatividade do anel
= a substituição acontece em orto e para
!Na molécula de NO2, o nitrogênio é o elemento menos
eletronegativo = esta em alto estado de oxidação = retira os
elétrons do anel aromático e orienta substituição meta
SÍNTESE DO TNT
→ TNT = tri-nitro-tolueno
→ O tolueno é escolhido para realizar a nitração por possuir o
grupo ativante CH3 (“empurra” elétrons para o anel)
Reações em ácidos carboxílicos
G&'*+,040$B-((
→ Existem fortes relações intermoleculares entre os ácidos
carboxílicos (ligações de hidrogênio), o que possibilita, em razão da
presença de desidratantes, como H2SO4, H3PO4 e P2O5, a
formação de anidridos de acido pela saída de uma molécula de
água
intermolecular
intramolecular
→ Exceção: a desidratação do acido metanoico não produz anidrido;
produz o monóxido de carbono (CO)
Reações em aldeídos e cetonas
L&+"$B-(+&(0/+&2+-'(&(3&4-#0'(M,&0$%&'(+&(9,*9#0,+N(
→ Oxidação de álcool primário: aldeído ⇢ ácido carboxílico
→ Oxidação de álcool secundário: cetona
\ Os aldeídos e cetonas podem sofrer redução e voltar a
ser álcoois
→ Redução = aumentar o número de ligações C-H (hidrogenação)
\ Oxidação: aumento de ligações C-O
⁃ Ocorre a quebra da ligação pi C=O e inserção dos hidrogênios
→ Outros agentes redutores: NaBH4 (Borohidreto de sódio) e
LiBH4 (Borohidreto de lítio)
F.*+0$B-(+&(0/+&2+-'(&(3&4-#0'(
‣ Cetonas só sofrem oxidação em situações muito enérgicas
1+*$B-(#"3/&-A2/*30(
→ Nucleofílico: espécie com alta densidade eletrônica, doa par de
elétrons (base de Lewis) ⇢ ataca o “positivo” (núcleo)
✰ Cetona/aldeído + Reagente de Grignard (seguido de hidrolise)
→ Reagente de Grignard: R-MgX, sendo X um halogênio e R um
radical orgânico (composto organometálico)
G*A&,*0$B-(,&(0/+&2+-'(&(3&4-#0'(
REATIVO DE TOLLENS
→ Solução amoniacal de nitrato de prata, utilizada para diferenciar
aldeídos de cetonas
⁃ Aldeídos: produzem um precipitado de prata nas paredes do
frasco, formando um espelho de prata
⁃ Cetonas: não reagem com o reativo de Tollens
!As cetonas são menos reativas que os aldeídos
\ O C=O no meio da cadeia está mais “protegido”
REATIVO DE BENEDICT
→ Solução azul de sulfato de cobre II (CuSO4) em meio básico
(com muitos íons OH-)
⁃ Aldeídos: produzem um precipitado de cor vermelha
⁃ Cetonas: não reagemcom o reagente
REATIVO DE FEHLING
→ Solução de Cu+2
⁃ Aldeídos: produzem um precipitado de cor alaranjada
⁃ Cetonas: não reagem com o reagente
→ Uso: detectar o nível de glicose na urina, verificando-se assim
uma possível diabetes (glicose = aldeído)
✰ Ácido metanoico: o carbono possui um hidrogênio ligado a ele e
pode ser oxidado = reage com o reagente de Tollens e os
reativos de Benedict e Fehling