C OH HC CH HC OH

Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA 1. Compostos Orgânicos Oxigenados Os compostos orgânicos oxigenados são moléculas orgânicas que apresentam em sua constituição o heteroátomo oxigênio, podendo estar presente na cadeia principal ou não. O conjunto de átomos que conferem características próprias aos compostos que o possui é chamado grupo funcional e é o centro da reatividade em uma molécula. Para os compostos orgânicos oxigenados o oxigênio um heteroátomo que participa do grupo funcional destes compostos. 1.1 Álcoois Álcoois são moléculas orgânicas em que um hidrogênio de um alcano foi substituído por um grupo funcional hidroxila (–OH). Alcoóis apresentam apenas carbonos saturados, ou seja, um carbono que faz apenas ligações simples. Grupo Funcional OH
Fórmula Geral: R‐OH C
1.1.1 A nomenclatura de Alcoóis •
Nomenclatura Sistemática (IUPAC) Prefixo + infixo (geralmente an) + sufixo (ol) Exemplos: H3C
H2
C
H3 C
H
C
OH
OH CH3
Etanol Propan­2­ol 1 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA H3C
H2
C
H2
C
H2
C
OH
H3C
H2
C
H
C
H2
C
CH3
Butan­1­ol Pentan­3­ol OH
•
Nomenclatura Usual Considera como radical a cadeia carbônica ligada ao grupo –OH. Álcool + nome do radical + sufixo (ico) Exemplos: Álcool n­etilico Álcool s­propilico H3C
H2
C
OH H3 C
H
C
CH3
OH
OH
H3C
C
CH3
Álcool t­butilico CH3
As letras n, s e t antes dos nomes dos radicais indicam que a hidroxila está localizada em um carbono normal (primário), secundário e terciário respectivamente. 2 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA 1.1.2 Nomenclatura de Compostos Orgânicos Contendo Grupo Funcional As regras seguintes são utilizadas para nomear uma substância que apresentam grupo funcional: a) A cadeia principal é a cadeia contínua mais longa que contém o grupo funcional; b) A cadeia principal é numerada na direção que dê o menor número possível para o grupo funcional; 1
2
3
4
5
4
3
2
1
CH3CH2CH2CHCH2OH
CH3CHCH2CH3
CH2CH3
OH
2‐butanol
ou
butan‐2‐ol
2‐etil‐1‐pentanol
ou
2‐etilpenta‐1‐ol
c) Se há um grupo funcional e um grupo substituinte o grupo funcional deve receber o menor número possível; CH3
CH3CCH2CH2CH2OH
CH3
4,4‐dimetilpentan‐1‐ol
CH2CH3
CH3CH2CH2CCH2CH2CHCH3
CH2CH3 OH
5,5‐dietiloctan‐2‐ol
d) Se o mesmo número para o grupo funcional for obtido em ambas as direções, a cadeia será numerada na direção que dê o menor número possível para o substituinte. Observe que não é necessário designar por um número a posição do grupo funcional em uma substância cíclica porque presume‐se que tal posição seja 1. 3 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA CH3
CH3
OH
CH3CHCHCH2CH3
OH
2‐metilpentan‐3‐ol
e não
4‐metilpentan‐3‐ol
3‐metilcicloexanol
e não
5‐metilcicloexanol e) Se houver mais que um substituinte, os substituintes são citados em ordem alfabética. Lembre‐se dos itens a e b para a numeração CH2CH3
CH2CH3
CH3
HO
CH3CHCH2CHCH2CHCH3
CH3
OH
3‐etil‐6‐metileptan‐2‐ol
CH(CH3)2
H3CH2CH2C
5‐etil‐3‐isopropril‐4‐metil‐2‐propilciclopentanol 1.1.3 Classificação dos Álcoois Os álcoois podem ser classificados de duas formas. A primeira, conforme o número de grupos –OH presentes na cadeia carbônica. a) Quanto ao Número de Hidrolixas •
Monoalcoól ou Monol: Apresenta apenas um grupo –OH na cadeia carbônica. H3C
H2
C
OH
H3C
Etanol
H2
C
OH
C
H
H2
C
Hexan‐3‐ol
H2
C
CH3
4 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA •
Dialcoól, Diol ou Glicol: Apresentam dois grupos –OH na cadeia carbônica. OH OH
H2C
CH2
H3C
OH
H2
C
C
H
H2
C
OH
C
H
CH3
Etan‐1,2‐diol
Hexan‐2,4‐diol
•
Dialcoól ou Triol: Apresentam três grupos –OH na cadeia carbônica. OH OH OH
H2C
C
H
CH2
Propan‐1,2,3‐triol •
Polialcoól ou Poliol: Apresentam mais de três grupos –OH na cadeia carbônica. b) Quanto ao Tipo de Carbono onde se localiza a Hidrolixa •
Álcool Primário: Apresenta o grupo –OH ligado a um carbono primário. H2
C
H3C
OH
Etanol
•
HO
H2
C
H2
C
CH3
Propanol
Álcool Secundário: Apresenta o grupo –OH ligado a um carbono secundário. 5 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA H3C
H2
C
OH
C
H
H2
C
OH
H2
C
CH3
H
Hexan‐3‐ol
•
Ciclopentanol
Álcool Terciário: Apresenta o grupo –OH ligado a um carbono terciário H3C
H2
C
OH
C
CH3
OH
H2
C
H3C
C
CH3
H2
C
H2
C
CH3
CH3
2-Metil-Butan-2-ol
3-Metil-Hexan-3-ol
c) Quanto à localização das hidroxilas •
Diol Vicinal: É quando a molécula apresenta duas hidroxilas, no entanto cada uma ocupa um carbono vizinho. H
OH
OH
C
C
H
H
H
Etan‐1,2‐diol
•
Diol Geminal: É quando a molécula apresenta duas hidroxilas, contudo cada uma ocupa o mesmo carbono. H
OH
H
C
C
OH
H
Etan‐1,1‐diol
H
6 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA 1.2 Fenóis A palavra fenol deriva de feno, que em alemão significa benzeno, e ol, indicando um grupo hidroxila, ‐OH. Assim, o fenol é uma substância na qual um grupo OH está ligado a um carbono hibridizado em sp2 de um anel benzênico. O fenol mais simples é justamente aquele em que um hidrogênio do benzeno foi substituído por um grupo –OH. Grupo Funcional OH
Fórmula Geral: ArOH. 1.2.1 Nomenclatura dos Fenóis Os fenóis podem ser nomeados usando o anel aromático como cadeia principal e os grupos ligados a ele como radicais. O grupo hidroxila obrigatoriamente já assume a posição 1. Quanto a forma de designar a posição, pode ser tanto por numeração quanto pelos prefixos orto, meta e para. •
Nomenclatura para anéis simples substituinte + hidroxi + nome da cadeia mais complexa Exemplos: HO
3­metil­hidroxibenzeno ou m­metil­hidroxibenzeno CH3
7 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA 1,2­di­hidroxibenzeno ou o­di­hidroxibenzeno OH
HO
•
Nomenclatura para anéis aromáticos condensados Localização do grupo –OH (via alfabeto grego, ou numeração) + hidroxi + Nome da cadeia Mais complexa Exemplos OH
1­hidroxinaftaleno ou α­hidroxinaftaleno ou α­naftol (vulgar) 1α
2
β
3
γ
δ4
OH
2­hidroxinaftaleno ou β­hidroxinaftaleno ou β­naftol (vulgar) 8 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA 1.3 Éter Denomina‐se éter todo composto orgânico que possui o oxigênio como heteroátomo na cadeia principal, ficando assim, entre dois átomos de carbono. Grupo Funcional H
Fórmula Geral: ROR’ H
H
C
O
C
H
H
H
1.3.1 Nomenclatura dos Éteres •
Nomenclatura Sistemática (IUPAC) O sistema IUPAC nomeia um éter como um alcano com um substituinte RO. Os substituintes são nomeados ao se trocar o final “ila” no nome do substituinte por “oxi”. A cadeia principal será a que contiver a cadeia mais complexa e o grupo substituinte será a cadeia mais simples. nome da oxi + + cadeia mais simples (Prexifo) Posição e tipo de nome da cadeia +
substituinte alquila mais complexa na cadeia principal (caso exista) (Prefixo + Infixo + o) Exemplos: H3C
H3C
H3C
H2
C
O
O
H2
C
CH3 H2
C
O
metoximetano CH3 H2
C
CH3
metoxietano etoxipropano 9 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA H2
C
H3C
H2
C
O
etoxietano CH3 CH3CHCH2CH3
OCH3
2­metoxibutano CH3CHCH2CH2CH2OCH2CH3
CH3
CH3CHOCH2CH2CH2CH2OCHCH3
CH3
•
Nomenclatura Usual 1­etoxi­4­metilpentano 1,4­diisopropoxibutano CH3
Considera tudo que estiver ligado ao grupo — O — deve ser considerado um grupo substituinte. Os dois substituintes alquilas devem ser ordenados em ordem alfabética e precedidos da palavra éter. Os éteres menores são quase sempre chamados pelos nomes comuns. O segundo substituinte deve ter a terminação “ico”. Éter + Nome do segundo Substituinte (ordem alfabética) + Nome do primeiro Substituinte (ordem alfabética) + ico
Exemplos H3C
H3C
H2
C
O
H2
C
H2
C
O
Éter etilmetílico CH3 H2
C
CH3
Éter etilpropílico 10 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA H2
C
H3C
O
H2
C
Éter dietilico CH3 Exemplos para o éteres contendo o benzeno: H3 C
O
H3 CH 2C
O
CH 3
Metoxibenzeno ou Éter fenilmetílico 1­Etoxi­4­metilbenzeno ou Etoxi­p­tolueno ou Éter etil­p­toluílico 1.3.2 Éteres Cíclicos Os éteres cíclicos podem ser denominados de diversas maneiras. Uma maneira simples é usar a nomenclatura de substituição, na qual relacionamos o éter cíclico ao sistema de anel do hidrocarboneto correspondente e usamos o prefixo oxa­ para indicar que um átomo de oxigênio está substituindo um grupo CH2. Em um outro sistema, um éter cíclico de três membros é chamado de oxirano ou epóxi e de quatro membros é chamado de oxetano. Além disso, éteres simples também podem ter nomes comuns. Grupo Funcional O
Exemplos: 11 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA O
Oxaciclopropano ou Óxido de etileno Oxaciclobutano ou oxetano Oxaciclopentano ou Tetraidrofurano O
O
O
O
1,4­Dioxaciclohexano ou 1,4­dioxano 1.3.3 Propriedades Físicas dos Alcoóis e Éteres As propriedades físicas de alguns alcoóis e éteres são dadas na Tabela 1 e Tabela 2. Tabela 1: Propriedades Físicas dos Alcoóis. Composto Nome PF (oC) PE (oC) Densidade Solubilidade em água (g/mL) (g/100 mL H2O) CH3OH Álcool metílico ‐97 64,7 0,792 ∞ CH3CH2OH Álcool etílico ‐117 78,3 0,789 ∞ CH3CH2CH2OH Álcool propílico ‐126 97,2 0,804 ∞ CH3CH2CH2CH2OH Álcool butílico ‐90 117,7 0,810 8,3 CH3(CH2)3CH2OH Álcool pentílico ‐78,5 138 0,817 0,6 CH3(CH2)4CH2OH Álcool hexílico ‐52 156,5 0,819 0,2 CH3(CH2)5CH2OH Álcool heptílico ‐34 176 0,822 0,05 CH3(CH2)6CH2OH Álcool octílico ‐15 195 0,825 ‐ CH3(CH2)7CH2OH Álcool nonílico ‐5,5 212 0,827 ‐ CH3(CH2)10CH2OH Álcool decílico 6 228 0,829 ‐ 12 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA Os éteres possuem pontos de ebulição que são de alguma maneira comparáveis aos dos hidrocarbonetos de mesma massa molecular. Por exemplo, o ponto de ebulição do éter dietílico (MM = 74) é 34,6 oC, já o do pentano (MM = 72) é 36 oC. Os alcoóis , por outro lado, possuem pontos de ebulição muito mais altos que éteres ou hidrocarbonetos comparáveis. O ponto de ebulição do álcool butílico (MM = 74) é 117,7 oC. H3CH2C
O
CH2CH3
CH3CH2CH2CH2CH3
CH3CH2CH2CH2CH2 OH
Pentano
PE = 36 oC
MM =72
Butanol
PE = 117,7 oC
MM =74
Éter dietílico
PE = 34,6 o C
MM =74
Esse comportamento se dá devido as moléculas, de forma semelhante às moléculas da água, de álcool poderem se associar entre si através de ligações de hidrogênio, enquanto que os éteres e os hidrocarbonetos não. H
O
CH3
H3C
O
H
O
CH3
H
Figura 1: Ligação de hidrogênio entre moléculas de metanol. Os éteres, contudo, podem formar ligações de hidrogênio com compostos como a água. Os éteres, portanto, possuem solubilidades na água que são similares às dos alcoóis de mesma massa molecular e que são muito diferentes das solubilidades dos hidrocarbonetos. H3 C
O
H3C
O
H
H3C
O
CH3
H
Figura 2: Ligações de hidrogênio entre moléculas de éter e água. 13 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA O éter dietílico e 1‐butanol, por exemplo, possuem a mesma solubilidade na água, aproximadamente 8 g por 100 mL, à temperatura ambiente. O pentano, ao contrário, é praticamente insolúvel em água. A solubilidade dos alcoóis em água diminui gradualmente à medida que cresce a porção de hidrocarboneto da molécula. Deste modo, alcoóis de cadeia longa são mais parecidos com alcanos, portanto, são menos solúveis em água. Tabela 2: Propriedades Físicas dos Éteres. Densidade Nome Fórmula PF (oC) PE (oC) Éter dimetílico CH3OCH3 ‐138 ‐24,9 0,661 Éter etilmetílico CH3OCH2CH3 ‐ 10,8 0,697 Éter dietílico CH3CH2OCH2CH3 ‐116 34,6 0,714 Éter dipropílico (CH3CH2CH2)2O ‐122 90,5 0,736 Éter diisopropílico (CH3)2CHOCH(CH3)2 ‐86 68 0,725 Éter dibutílico (CH3CH2CH2CH2)2O ‐97,9 141 0,769 1,2‐dimetoxientano CH3OCH2CH2OCH3 ‐68 83 0,863 ‐108 65,4 0,888 11 101 1,033 ‐37,3 158,3 0,994 Tetraidrofurano O
(g/mL) O
1,4‐dioxano O
Anisol (metoxibenzeno) OCH3
14 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA 1.4 Aldeídos 1.4.1 Grupo Carbonila O grupo cabonila (uma ligação dupla ligada a um oxigênio) é provavelmente o grupo funcional mais importante encontrado nas substâncias orgânicas. Substâncias que contêm o grupo carbonila (chamados carbonilados) são abundantes na natureza. Muitas desempenham um importante papel nos processos biológicos. Hormônios, vitaminas, aminoácidos e drogas são apenas alguns exemplos de substâncias carboniladas que nos afetam diariamente. Um grupo acila consiste em um grupo carbonila ligado a um grupo alquila ou arila. O
O
O
C
C
C
R
Grupo carbonila
Ar
Grupo acila
Aldeídos apresentam o grupo carbonila que está ligado a pelo menos um átomo de hidrogênio. Usando a letra R para designar um grupo alquila qualquer podemos representar um aldeído pela fórmula geral: Grupo Funcional O
Fórmula Geral: RCOH, ArCOH, –CHO C
H
Aldeído •
A união do grupo carbonila + hidrogênio – forma o grupo aldoxila. 1.4.2 Nomenclatura dos Aldeídos Para nomear aldeídos acíclicos, primeiramente deve‐se observar que o carbono da carbonila já possui 3 ligações preenchidas, faltando apenas uma ligação para alcançar sua tretavalência. Assim, o grupo funcional de um aldeído sempre estará uma das extremidades da cadeia. Sendo assim, a numeração da cadeia 15 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA principal deve sempre começar do carbono da carbonila de um aldeído. Veja a seguir: O
Nomenclatura oficial
H3C
5
Nomenclatura vulgar
δ
H2
C
4
γ
H2
C
3
H2
C
2
β
α
C
1
H
Na nomenclatura oficial usa‐se números para designar as posições da cadeia principal, começando pela carbonila. Já na nomenclatura vulgar usa‐se o alfabeto grego para designar as posições da cadeia principal, começando a nomear no carbono adjacente (vizinho) à carbonila. Para dar o nome do composto é de forma semelhante às observadas nos alcanos com a diferença do que usa‐se o sufixo “al”. Prefixo + infixo + sufixo (al) Exemplos: O
H
metanal ou Formaldeído ou formol Etanal ou acetaldeído C
H O
H3C
C
H 16 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA H3C
H
C
H2
C
O
C
H
CH3
O
C
O
CH3CH=CHCH2CH2
O
C
3­Metil­Butanal ou β­Metil­Butanal 4­Hexenal Butandial H2
C
H2
C
H
C
H
H
Os aldeídos, cujo grugo –CHO está ligado a um sistema cíclico, são nomeados substitutivamente adicionando‐se o sufixo “carbaldeído” em vez de usar a forma sufixal “comum”. Exemplos: O
Benzenocarbaldeído ou Benzaldeído C
H
O
C
H
O
C
H
Cicloexanocarbaldeído o­hidroxi­benzenocarbaldeído OH
17 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA 1.5 Cetonas Cetonas são compostos carbonílicos que possuem a carbonila ligada a carbonos. Grupo Funcional O
Fórmula Geral: RCOR’, RCOAr, ARCOAr. C
R
R'
Cetona
1.5.1 Nomenclatura de Cetonas •
Nomenclatura sistemática (IUPAC) A numeração da cadeia principal em cetonas começa da extremidade mais próxima do grupo funcional. A nomeação do composto é dado de forma semelhante à dos alcanos com a diferença do que usa‐se o sufixo “ona”. Grupo substituinte (quando existir) + Prefixo + infixo + sufixo (ona) Exemplos: O
H3 C
C
CH3 O
H2
C
H3 C
C
CH3
O
CH3CCH2CH=CHCH3
Propanona ou Acetona Butanona Hex­4­en­2­ona 18 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA O
CH3CHCH2CH2CCH2CH3
6­ciclopropil­3­heptanona •
Nomenclatura Usual das Cetonas Nomes radico‐funcionais para as cetonas são obtidos nomeando‐se separadamente os dois grupos ligados ao grupo carbonila, adicionando‐se a palavra “cetona” como uma palavra separada. Nome do + substituinte mais simples Nome do substituinte mais + Cetona complexo Exemplos: O
H3 C
C
CH3 O
H3 C
H2
C
O
C
CH3 dimetilcetona metil­etilcetona difenilcetona 19 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA O
H3C
H
C
C
metilisopropilcetona CH3
CH3
1.5.2 Arranjo Espacial de Aldeídos e Cetonas Aldeídos e cetonas apresentam arranjo triangular planar ao redor do átomo de carbono carbonílico, que possui hibridização sp2. No formaldeído, por exemplo, os ângulos das ligações são: 121 o
H
O
118 o
H
121o
1.5.3 Propriedades Físicas O grupo carbonila é um grupo polar; portanto, os aldeídos e cetonas apresentam pontos de ebulição mais elevados do que os hidrocarbonetos de mesma massa molecular. No entanto, aldeídos e cetonas não podem formar ligações de hidrogênio fortes entre suas moléculas, eles apresentam pontos de ebulição mais baixos do que os alcoóis correspondentes. Os compostos a seguir, que possuem massas molares semelhantes, ilustram esta tendência O
O
CH3CH2CH2CH3
CH3CH2CH
CH3CCH3
CH3CH2CH2OH
Butano
PE = ‐0,5 oC
MM = 58
Propanal
PE = 49 oC
MM = 58
Propanona
PE = 56,1 o C
MM = 58
1‐propanol
PE = 117,7 oC
MM = 60
20 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA O átomo de oxigênio do grupo carbonila permite que as moléculas dos aldeídos e cetonas formem ligações de hidrogênio fortes com moléculas de água. Consequentemente, os aldeídos e cetonas de baixa massa molecular apresentam solubilidades apreciáveis em água. A acetona (propanona) e o acetaldeído (etanal) são solúveis são solúveis em água em todas as proporções, veja na Tabela 3. Tabela 3: Propriedades Físicas dos Aldeídos e Cetonas. Fórmula Nome PF (oC) PE (oC) Solubilidade em água (g/100 mL H2O) HCHO Metanal ‐92 ‐21 Muito solúvel CH3CHO Etanal ‐125 21 ∞ CH3CH2CHO Propanal ‐81 49 Muito solúvel CH3(CH2)2CHO Butanal ‐99 76 Solúvel CH3(CH2)3CHO Pentanal ‐91,5 102 Pouco solúvel CH3(CH2)4CHO Hexanal ‐51 131 Pouco solúvel CH3COCH3 Propanona ‐95 56,1 ∞ CH3COCH2CH3 Butanona ‐86 79,6 Muito solúvel CH3COCH2CH2CH3 2‐pentanona ‐78 102 Solúvel CH3CH2COCH2CH3 3‐pentanona ‐39 102 Solúvel 1.6 Ácidos Carboxílicos Os ácidos carboxílicos fazem parte de um conjunto de grupos funcionais classificados como compostos carboxílicos, ou seja, apresentam a carboxila em sua constituição. Denomina‐se ácido carboxílico todo composto orgânico que possui o grupo carboxila ligado a um hidrogênio. 21 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA Grupo Funcional Fórmula Geral: O
RCOOH, ArCOOH COOH CO2H H
OH 1.6.1 Nomenclatura dos Ácidos Carboxílicos De forma semelhante a um aldeído, o carbono da carboxila já possui 3 ligações preenchidas, falta apenas 1 ligação para completar 4 ligações. Assim, este grupo se encontrará sempre na(s) extremidade(s) da cadeia carbônica, não sendo, necessário numerá‐la para indicar sua posição. Quando tiver que dá a localização de um grupo substituinte, este pode ser feito usando números (IUPAC) ou por letras do alfabeto grego (usual). O
Nomenclatura oficial
H3C
5
Nomenclatura vulgar
δ
H2
C
4
γ
H2
C
3
H2
C
2
β
α
C
1
OH
ácido + prefixo + infixo + sufixo (óico) Exemplos: O
H
C
OH O
H3C
C
OH ácido metanóico ou ácido o fórmico ácido etanóico ou ácido acético 22 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA O
H3C
H2
C
H
C
C
OH
CH3
CH3CH2CHCO 2H
C6H5
CH3CH
O
CHCH2CH2COH COOH
COOH
HOOC
COOH HOOCCH2CH2COOH COOH
COOH
ácido 3­metilbutanóico ou ácido β­metilbutírico ácido 2­fenilbutanóico ou ácido α­fenilbutírico ácido 4­hexenóico ou ácido hex­4­enóico ácido 3­ciclohexenóico Ou ácido ciclohex­3­enóico ácido benzóico ou ácido benzeno carboxílico ácido etanodióico ou ácido oxálico Ácido butanodióico ou ácido succínico ácido benzeno­1,2­dioíco ácido benzeno 1,2­dicarboxílico 1.6.2 Propriedades Físicas dos Ácidos Carboxílicos Os ácidos carboxílicos são substâncias polares. Suas moléculas podem formar ligações de hidrogênio fortes (veja figura abaixo) como outras moléculas de ácido carboxílico ou com moléculas de água. Como resultado, os ácidos carboxílicos possuem geralmente altos pontos de ebulição, e os ácidos carboxílicos de baixa massa molecular apresentam solubilidade apreciável em água. Os primeiros quatro 23 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA ácidos carboxílicos da são solúveis em água em todas as proporções. À medida que o tamanho da cadeia aumenta, a solubilidade em água diminui, veja na Tabela 4. R
R
O
O
O
H
O
O
O
H
H
O
H
H
R
Ligações de hidrogênio
entre duas moléculas de ácido
Ligações de hidrogênio
entre uma moléculas de ácido
e uma molécula de água Tabela 4: Propriedades Físicas dos Ácidos Carboxílicos. Fórmula Nome IUPAC Nome Comum PF PE (oC) (oC) Solubilidade em água (g/100 mL pKa H2O) HCO2H Ácido metanóico Ácido fórmico 8 100,5 ∞ 3,75 CH3CO2H Ácido etanóico Ácido acético 16,6 118 ∞ 4,76 CH3CH2CO2H Ácido propanóico Ácido propiônico
‐21 141 ∞ 4,87 CH3(CH2)2CO2H Ácido butanóico Ácido butírico ‐6 164 ∞ 4,81 CH3(CH2)3CO2H Ácido pentanóico Ácido valérico ‐34 187 4,97 4,82 CH3(CH2)4CO2H Ácido hexanóico Ácido capróico ‐3 205 1,08 4,84 CH3(CH2)6CO2H Ácido octanóico Ácido caprílico 16 239 0,07 4,89 CH3(CH2)8CO2H Ácido decanóico Ácido cáprico 31 269 0,015 4,84 CH3(CH2)10CO2H Ácido dodecanóico Ácido láurico 44 179 0,006 5,3 CH3(CH2)12CO2H Ácido tetradecanóico Ácido mistírico 59 200 0,002 ‐ CH3(CH2)14CO2H Ácido hexadecanóico Ácido palmítico 63 219 0,0007 6,46 CH3(CH2)16CO2H Ácido esteárico 70 383 0,0003 ‐ Ácido octadecanóico 24 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA 1.7 Anidridos de Ácido A perda de uma molécula de água a partir de duas moléculas de ácido carboxílico resulta em anidrido de ácido. ‘Anidrido’ significa ‘sem água’. Se as duas moléculas de ácido carboxílico que formam o anidrido de ácido forem iguais, o anidrido é chamado anidrido simétrico. Se as duas moléculas de ácido carboxílico forem diferentes, o anidrido é chamado anidrido misto. Grupo Funcional Fórmula Geral: RC2O3R, RC2O3Ar, ArC2O3R, ArC2O3Ar. O
R1
C
O
R2
C
O
onde R1 e R2 podem
ser iguais ou diferentes
1.7.1 Nomenclatura dos Anidridos de Ácido Os anidridos simétricos são designados pelo nome do ácido carboxílico correspondente, substituindo‐se a palavra “ácido” por “anidrido”. Os anidridos mistos são nomeados ao se manter os nomes dos ácidos carboxílicos correspondentes em ordem alfabética, substituindo‐se a palavra “ácido” por “anidrido”. anidrido + nome do ácido (Prefixo + infixo + sufixo (óico)) Exemplos: 25 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA O
H3C
anidrido etanóico ou anidrido acético C
O
H3C
C
O O
H3 C
anidrido etanóico­metanóico C
O
H
C
O O
H3C
H2
C
anidrido benzenóico–propanóico C
O
C
O 1.8 Haletos de Acila ou Halogenetos de Ácido Os haletos de acila são substâncias que têm um átomo de halogênio no lugar do grupo –OH de um ácido carboxílico. Os haletos de acila mais comuns são os cloretos e os brometos. Os fluretos de acila são muito instáveis devido à alta eletronegatividade do flúor. Os iodetos e os brometos de acila são bastante difíceis de se obter. Grupo Funcional O
Fórmula Geral: RCOX, ArCOX. Onde X é um halogênio. H
X Onde R é uma cadeia carbônica 26 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA 1.8.1 Nomenclatura dos Haletos de Acila Os cloretos de acila são nomeados substituindo‐se a palavra “ácido” do ácido carboxílico correspondente, pelas palavras “cloreto de”, e a terminação “óico” por “ila”. Os brometos de acila são nomeados substituindo‐se a palavra “ácido” do ácido carboxílico correspondente, pelas palavras “brometo de”, e a terminação “óico” por “ila”. Cloreto + de + Prefixo + infixo + sufixo (oíla) ou brometo + de + Prefixo + infixo + sufixo (oíla) Exemplos: O
H3 C
C
O
Cloreto de etanoíla Cl Brometo de benzoíla Br
O
H3C
H
C
H2
C
C
Cl
Cloreto de 3­metilbutanoíla CH3
1.9 Ésteres Um éster é todo composto orgânico derivado da substituição da hidroxila (‐
OH), do grupo carboxila de um ácido orgânico por um grupo alcoxíla (‐OR) proveniente de um álcool. Os ésteres podem ser obtidos pela reação entre ácidos carboxílicos e alcoóis. Como mostra a reação genérica abaixo: 27 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA O
R
O
C
OH
R'
+
OH
R
C
OR'
+
H 2O
Grupo Funcional O
Fórmula Geral: RCOOR, RCOOAr, O
C
ArCOOR, ArCOOAr. 1.9.1 Nomenclatura Oficial do Ésteres (IUPAC) Ao nomear um éster retira‐se a palavra “ácido” do nome do ácido carboxílico correspondente. A seguir, a terminação “ico” do nome do ácido carboxílico correspondente é substituído por “oato”, acrescenta‐se a preposição “de” e, finalmente, coloca‐se o nome do grupo (R) ligado ao oxigênio da carboxíla descrito como grupo substituinte. prefixo + infixo + sufixo (oato) + de + nome do substituinte com terminação ila Exemplos: O
metanoato de metila H
OCH3 O
H3C
H2
C
H2
C
O
H2
C
CH3
butanoato de etila 28 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA O
O
propandioato de dimetila Benzoato de etila CH3OCCH2COCH3 O
O
H2
C
CH3
1.9.2 Propriedades Físicas de Substâncias Carboniladas Os éteres são compostos polares, mas não tendo um hidrogênio ligado ao oxigênio, suas moléculas não podem formar ligações de hidrogênio fortes umas com as outras. Como resultado os ésteres possuem pontos de ebulição menores do que os dos ácidos carboxílicos de semelhante massa molecular. Assim, os pontos de ebulição dos ésteres são comparáveis aos dos aldeídos e cetonas correspondentes. Tabela 5: Propriedades Físicas dos ésteres. Fórmula HCO2CH3 HCO2CH2CH3 CH3CO2CH3 CH3CO2CH2CH3 CH3CO2CH2CH2CH3 CH3CO2CH2(CH2)2CH3 Nome Metanoato de metila (formato de metila) Metanoato de etila (formato de etila) Etanoato de metila (acetato de metila) Etanoato de etila (acetato de etila) Etanoato de propila (acetato de propila) Etanoato de butila (acetato de butila) Solubilidade em água PF (oC) PE (oC) ‐99 31,5 Muito solúvel ‐79 54 Solúvel ‐99 57 24,4 ‐82 77 7,39 (25 oC) ‐93 102 1,89 ‐74 125 1,0 (22 oC) (g/100 mL H2O) 29 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA CH3CH2CO2CH2CH3 Propanoato de etila ‐73 99 1,75 CH3(CH2)2CO2CH2CH3 Butanoato de etila ‐93 120 0,51 CH3(CH2)3CO2CH2CH3 Pentanoato de etil ‐91 145 0,22 CH3(CH2)4CO2CH2CH3 Hexanoato de etila ‐68 168 0,063 C6H5CO2CH3 Benzoato de metila ‐12 199 0,15 C6H5CO2CH2CH3 Benzoato de etila ‐35 213 0,08 ‐ 196 Pouco solúvel CH3CO2C6H5 Etanoato de fenila (acetato de fenila) 2. Referências 1. SOLOMONS, T. W.; GRAHAM; CRAIG FRYHLE. Química Orgânica. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2005. 1 e 2 v. 2. ALLINGER, N. L. Química Orgânica. 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara, 1978. 3. BRUICE, P. Y. Química Orgânica. 4. ed. São Paulo: Pearson, 2006 30 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica