Química orgânica iii

Química Orgânica

3- OUTROS COMPOSTOS ORGÂNICOS

3.1- ÁLCOOIS

3.2- ALDEÍDOS E CETONAS

3.2.1- SÍNTESE DO ETANAL

3.2.2- IDENTIFICAÇÃO DO ETANAL

3.3- ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

3.4- ÉSTERES

3.5- ÉTERES

3.6- AMINAS E AMIDAS

4- ISÔMEROS

5- REAÇÕES DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS

6- PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS

sair

QUÍMICA INORGÂNICA - ocupa-se das substâncias que contêm qualquer elemento , exceto o carbono .

sair

QUÍMICA ORGÂNICA - ocupa-se dos compostos de carbono.

sair

Qualquer perfume comercial contêm , pelo menos 20 compostos diferentes .

Quase todos os compostos contêm um elementomuito especial , o carbono , pois este átomo é dosmais imaginativos na hora de formar moléculas .

As substâncias que compõem o petróleo são constituídas essencialmente por átomos de carbono e hidrogênio . Por isso , são a matéria-prima da fabricação de combustíveis .

Hidrocarbonetos – São compostos formados exclusivamente por carbono e hidrogênio.

Saturados - Alcanos

Hidrocarbonetos

Insaturados – Alcenos e Alcinos

HIDROCARBONETOS

ALIFÁTICOS AROMÁTICOS

Cadeia aberta

Alcanos

Alcenos

Alcinos

Cadeia fechada

Ciclo-alcanos

Ciclo-alcenos

Ciclo-alcinos

Alcanos – Hidrocarbonetos saturados de cadeia aberta e apresentam apenas ligações simples entre os seus átomos de carbono .

Fórmula geral dos alcanos – CnH 2n + 2

Alcenos – Hidrocarbonetos insaturados de cadeia aberta e apresentam uma única ligação dupla .

Fórmula geral dos alcenos – CnH 2n

Alcinos – Hidrocarbonetos insaturados de cadeia aberta e apresentam uma única ligação tripla .

Fórmula geral dos alcinos – CnH 2n - 2

Cicloalcanos – Hidrocarbonetos cíclicos que apresentam apenas ligações simples .

Fórmula geral dos cicloalcanos – CnH 2n

Cicloalcenos – Hidrocarbonetos cíclicos que apresentam apenas uma ligação dupla .

Fórmula geral dos cicloalcenos – CnH 2n - 2

Cicloalcinos – Hidrocarbonetos cíclicos que apresentam apenas uma ligação tripla .

Fórmula geral dos cicloalcinos – CnH 2n - 4

Hidrocarbonetos aromáticos - Hidrocarbonetos

que possuem um ou mais anéis benzênicos ( aneis aromáticos ) .

Benzeno – C6H 6

O benzeno foi isolado pela 1ª vez em 1825 , contudo a sua estrutura permaneceu obscura durante 40 anos. Em 1865 o químico alemão August Kekulé ( 1829-1896 ) propôs uma estrutura compatível .

Em 1890 Kekulé relata o seu estado de espirito na altura em que teve a ideia da fórmula cíclica do benzeno :

... uma das serpentes mordia a própria cauda e rodopiava perante os meus olhos em tom de chacota . Acordei ; como que iluminado …

Inspiração … com muita transpiração !

Designação tradicional :

orto-xileno ;o-xilenoo-dimetilbenzeno

Designação IUPAC

1,2-dimetilbenzeno

Designação tradicional :

meta-xileno ;m-xilenom-dimetilbenzeno

Designação IUPAC

1,3-dimetilbenzeno

Designação tradicional :

para-xileno ;p-xilenop-dimetilbenzeno

Designação IUPAC

1,4-dimetilbenzeno

A- Etanol

B- Lã de vidro

C- Óxido de alumínio (alumina)

D- Eteno

E- Água

A equação química que traduz a obtenção do eteno por este método :

Calor

C2H5OH ( l ) C2H4 ( g ) + H2O ( g )Al2O3

... não se deve recolher as primeiras bolhas gasosas que saiem pela extremidade do tubo ( ar ) ;

…o eteno ( gás incolor ), por ser muito pouco solúvel em água pode recolher-se por deslocação deste líquido que enche o tubo de ensaio ;

… o óxido de alumínio ( alumina ) funciona como catalisador ;

… antes de retirar o aquecimento , deve retirar-se o tubo de saída do interior do copo com água , para evitar a sucção de água , pois a pressão dentro do tubo reactor diminui .

A preparação do etenotambém pode ser feita por desidratação do etanol , por acção doH2SO4 concentrado , que funciona como agente desidratante .

C2H5OH + H2SO4 C2H5HSO4 + H2O

> 150º C

C2H5HSO4 C2H4 + H2SO4

A temperatura a que se dá a desidratação deve ser superior a 150 º C , porque se for inferior , forma-se um éter de acordo com a equação :

< 150º C

2 CH3CH2OH CH3CH2OCH2CH3 + H2O

temperatura elevada ( > 150 º) alceno + água

Etanol

temperatura moderada ( < 150 º ) éter + água

Método 1 Método 2

O método 1 é mais vantajoso , porque dáorigem a menor número de produtossecundários .

A presença do eteno ( ou outro hidrocarboneto insaturado ) pode reconhecer-se fazendo-o reagir com água de bromo . Verifica-se que acor vermelho-acastanhada da água de bromo desaparece , porque o Br2 é adicionado ao eteno :

C2H4 + Br2 CH2BrCH2Br

Quando se faz borbulhar etileno numa solução aquosa de bromo , a corcastanho-avermelhada desaparece .

As soluções de bromo só descoram na presença de compostos insaturados .

Os álcoois contêm , nas suas moléculas , o grupo hidroxilo :

–OH

O álcool mais conhecido é o etanol vulgarmente designado por álcool etílico .

Enquanto que um processo laboratorial de síntese tem como objectivo principal o acesso , o mais directo possível, ao composto final , sendo o custo um tanto secundário , dadas as pequenas quantidades a produzir , num processo industrial de sintese o custo é um factor primordial , dadas as enormes quantidades que vão ser produzidas .

Fabricação industrial de etanol

O nome é dado pelo nº de átomos de carbono da cadeia principal – a maior que contém o grupo hidroxilo –acrescido da terminação ol .

Oxidação dos álcoois primários

Álcool primário Aldeído Ácido carboxílico

Oxidação a temperatura elevada

Oxidação dos álcoois secundários

Álcool secundário Cetona Ácido carboxílico

Quando numa reacção os reagentes são um ácido carboxílico e um álcool , é eliminada uma molécula de água e forma-se um éster .

meio

Ácido carboxílico + Álcool Éster + Águaácido

O nome dos aldeídos e das cetonas forma-se juntando ao nome da cadeia carbonada a terminação al e ona , respectivamente .

Aldeído Cetona

No caso das cetonas o nome contém , quando necessário , a posição do grupo funcional .

Legenda :

A- Funil de carga com uma solução de etanol eácido sulfúrico diluído

B- Termómetro

C- Condensador

D- K2Cr2O7 ( agente oxidante )

E- Balão

F- Saída de água

G- Entrada de água

H– Balão de recolha

I- Bico de Bunsen

… para que a condensação seja mais eficaz , a entradade água fria faz-se pela tubuladura inferior; devido atransferências de calor , ela sai tépida pela tubuladurasuperior ;

… se o aquecimento for forte ( exceder os 60ºC ) o etanol origina ácido etanóico ;

… o etanal deve ser recolhido num balão em gelo, porque o etanal tem um ponto de ebulição muito baixo ( 21ºC , à p = 1 atm ) ;

… quando começa a obter-se etanal , sente-se um cheiro agradável a maçãs .

Quando ao etanal juntamos Ag ( l ) em meioamoniacal – reagente de Tollens o etanaloxida-se a ácido etanóico , formando-seprata metalica - Ag ( s ) nas paredes dorecipiente ( espelho de prata ).

O etanal é capaz de reduzir o licor de Fehling (solução Cu 2+ em meio tartárico) , oxidando-se a ácido etanóico, formando um precipitado cor de tijolo de Cu2O.

Cu2+ Cu+

Os ácidos carboxílicos encontram-se nos mais diversos produtos alimentares e medicamentos.

O grupo característico dos ácidos carboxílicos é o grupo carboxilo , COOH e apresenta a seguinte estrutura :

As suas moléculas podem ainda agregar-se duas a duas por ligações de hidrogénio, o que faz com que as suas temperaturas de ebulição sejam relativamente altas .

O nome dos ácidos carboxílicos forma-sejuntando ao nome da cadeia carbonada aterminação óico e inicia-se sempre com apalavra ácido .

Nos ésteres o grupo característicoencontra-se ligado a duas cadeiascarbonadas e apresenta a seguinteestrutura :

Na natureza encontram-se inúmeros ésteres que entram na composição de essências de plantas e frutos .

O nome dos ésteres obtêm-se considerando-os derivados dos ácidos carboxílicos . O nome é obtido por substituição do sufixo – ico do correspondente ácido carboxílico , por – ato, seguido da indicação do grupo alquilo .

Muitos ésteres de cheiro agradável que existem nos produtos naturais podem ser produzidos a partir da reacção entre álcoois e ácidos carboxílicos , o que tem enormes aplicações práticas na produção de perfumes , de armas para confeitaria .

Quando numa reacção os reagentes são umácido carboxílico e um álcool , é eliminadauma molécula de água e forma-se um éster .

meio

Ácido carboxílico + Álcool Éster + Águaácido

meio

Ácido carboxílico + Álcool Éster + Águaácido

1. As esterificações são lentas e só se

processam na presença de um catalisador

ácido .

2. A reacção inversa da esterificação tem o

nome de hidrólise .

CH3CH2CH2COOCH2CH2CH2CH2CH3

Butanoato de pentilo

Butanoato de etilo

CH3CH2CH2COOCH2CH3

Nos éteres o átomo de oxigénio está ligado a duas cadeias carbonadas .

- O -O nome dos éteres pode ser formado pelapalavra éter acompanhada do nome dosdois radicais ligados ao oxigénio , porordem alfabética .

São compostos orgânicos azotadosderivados do amoníaco por substituição de átomos de H por alquilos ou derivados de hidrocarbonetos por substituição de átomos de H por grupos – NH2 .

sair

As aminas ( e as amidas ) são compostos com cheiro normalmente desagradável ; são muitas vezes nocivas à saude , mesmo por absorção através da pele .

As aminas aromáticas utilizam-se, principalmente , na síntese de corantes ; dasalifáticas é importante a hexametilenodiamina, utilizada na síntese de poliamidas , como osnylons .

N

CH3 CH3 CH3

Trimetilamina( cheiro a cão )

As amidas podem derivar estruturalmente dos ácidos carboxílicos substituindo o grupo OH por NH2 .

O nome das amidas obtém-se do nome dohidrocarnoneto correspondente utilizando o sufixoamida .

Isômeros – Compostos com a mesma fórmula molecular e que apresentam propriedades diferentes devido a fórmulas de estrutura ou estereoquímicas diferentes .

Isômeros de cadeia

Constitucionais Isômeros de posição

Isômeros de grupo funcional

Isômeros Cis

GeométricosTrans

Estereoquímicos

Ópticos #

Este tipo de isomeria ocorre quando háalteração na cadeia carbonada .

Exemplos :

CH3-CH2-CH2-CH3 e CH3-CH-CH3

CH3

Butano 2- metilpropano

Este tipo de isomeria ocorre quando háalteração de posição de radicais e/ou desubstituintes na cadeia carbonada .

Exemplos :

CH2=CH-CH2-CH3 e CH3-CH=CH-CH3

1-buteno 2-buteno

Os casos mais comuns de isomeria de grupo funcional ocorrem entre :

- álcoois e éteres ; - aldéidos e cetonas ;- ácidos carboxílicos e ésteres .

Exemplos :

Álcool CH3-CH2OH Fórmula molecular

C2H6OÉter CH3-O-CH3

Exemplos :

Aldeído CH3-CH2CHO Fórmula molecular

C3H6OCetona CH3-CO-CH3

Exemplos :

Ácido carboxílico CH3-CH2COOH Fórmula molecular

C3H6O2

Éster CH3-COOCH3

Isômeros geométricos – Ocorrem em compostos com

ligação dupla e que apresentem a estrutura :

R1 R3

C = C

R2 R4

sendo , obrigatoriamente , R1 ≠ R2 e R3 ≠ R4

5.1- Reações de adição

5.2- Reações de condensação

As reações de adição são aquelas em que duas moléculas , ao reagirem entre si , originam uma só molécula como produto de reação .

Estas reações estão limitadas aoscompostos insaturados .

REACÇÕES DE ADIÇÃO

Hidrogenação Hidratação Halogenação

Meio ácido

+ H2O Álcoois

Catalisador

Composto + H2 Alcanosinsaturado

+ Br2 Haletos de alquilo( ou Cl2 ou I2 ou F2 )

Nas reações de condensação , duas moléculas relativamente pequenas combinam-se , originando uma molécula de maiores dimensões e eliminando uma molécula de pequenas dimensões , frequentemente , uma molécula de água .

Reacções de Condensação

Esterificação Ligação peptídica entre aminoácidos

meio

Ácido carboxílico + Álcool Éster + Águaácido

Cor – A cor de um composto orgânico depende das radiações visíveis que são absorvidas . Estes compostos para serem corados devem ter um número razoável de ligações duplas ou triplas alternadas com ligações simples ou grupos especiais responsáveis pela absorção .

Aroma e sabor – Há compostos orgânicos com aroma e sabor característicos , como é o caso dos ésteres , aminas , aldeídos , etc .