Nomenclatura
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[05. NOMENCLATURA DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS] 05.N OMENCLATURA DOS QUÍMICA II C OMPOSTOS O RGÂNICOS 1. Hidrocarbonetos acíclicos 1.1 Escolher a estrutura (ou cadeia) fundamental de um hidrocarboneto 2. Nomenclatura substitutiva 2.1 Escolher a estrutura (ou cadeia) fundamental de um composto funcionalizado 2.2 Como se forma o nome do composto? 2.3 Grupos característicos que são sempre designados por prefixos 2.4 Casos aparentemente mais complicados 3. O sistema de Cahn-Ingold-Prelog 3.1 A convenção R/S 1. HIDROCARBONETOS ACÍCLICOS Os hidrocarbonetos saturados (substituídos ou não) designam-se genericamente por alcanos. Os primeiros quatro alcanos lineares denominam-se metano, etano, propano e butano. Os nomes dos membros superiores desta série formam-se à custa de um prefixo que indica o número de átomos de carbono e do sufixo -ano. n João Paulo Noronha n 1 Metano 14 Tetradecano 2 Etano ... 3 Propano 20 Icosano 4 Butano 21 Henicosano 5 Pentano 22 Docosano 6 Hexano 23 Tricosano 7 Heptano 24 Tetricosano 8 Octano ... 9 Nonano 30 Triacontano .... ... 10 Decano 40 Tetracontano 11 Undecano 50 Pentacontano 12 Dodecano 60 Hexacontano 13 Tridecano 70 Heptacontano 1 [05. NOMENCLATURA DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS] QUÍMICA II O nome dos radicais univalentes obtidos por eliminação de um átomo de hidrogénio dum átomo de carbono terminal obtém-se substituindo a terminação -ano por -ilo. Ex. Metilo, etilo, propilo, butilo, dodecilo... Os hidrocarbonetos com cadeias duplas denominam-se alcenos. Os nomes dos alcenos obtêmse dos nomes dos alcanos correspondentes por substituição do prefixo -ano por -eno, -dieno, trieno, etc. conforme o alceno tem uma, duas, três, etc. ligações duplas. O nome de um alceno é precedido de um número que indica a posição da ligação dupla. Os hidrocarbonetos com cadeias triplas denominam-se alcinos. Os nomes dos alcinos obtêmse dos nomes dos alcanos correspondentes por substituição do prefixo -ano por -ino, -diino, triino, etc. conforme o alcino tem uma, duas, três, etc. ligações duplas. O nome de um alcino é precedido de um número que indica a posição da ligação tripla. O nome de um hidrocarboneto com cadeias laterais forma-se considerando-o derivado de um hidrocarboneto primitivo, escolhido de acordo com as regras que se seguem. A cadeia desse hidrocarboneto primitivo chama-se cadeia fundamental. As cadeias laterais, consideradas como substituintes, são designadas por prefixos. A cadeia fundamental numera-se de um extremo ao outro com algarismos árabes de modo a que os números mais baixos correspondam: às ligações múltiplas às ligações duplas às cadeias laterais Ao comparar dois conjuntos de números que designam substituintes considera-se como o conjunto mais baixo o que tiver o número individual mais pequeno ao aparecer a primeira diferença. Ex: 2,7,8 é mais baixo que 3,4,9 1,2,5 é mais baixo que 1,4,5 4,4,8,9 é mais baixo que 4,4,9,9 A cadeia fundamental escolhe-se segundo as seguintes regras: A cadeia com maior número de ligações múltiplas. A cadeia com maior número de substituintes cíclicos. A cadeia com maior número de átomos de carbono. João Paulo Noronha 2 [05. NOMENCLATURA DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS] QUÍMICA II A cadeia com maior número de ligações duplas. A cadeia com maior número de cadeias laterais. A cadeia que apresentar números mais baixos para as cadeias laterais Se ainda houver mais de uma possibilidade, compara-se o número de carbonos das cadeias laterais nas diversas possibilidades e escolhe-se aquela que tiver uma cadeia lateral com maior número de carbonos na primeira diferença. Se ainda se mantiver a ambiguidade conta-se o número de ramificações das respectivas cadeias laterais. Considera-se só o número mais elevado de ramificações em cada caso e escolhe-se para cadeia fundamental aquela a que corresponde o menor destes números. O nome do hidrocarboneto forma-se de acordo com as seguintes regras: Citam-se primeiro as cadeias laterais, precedidas do número do átomo de carbono da cadeia principal a que se encontram ligadas, e depois o nome do composto primitivo Os nomes dos radicais simples dispõe-se por ordem alfabética. Prefixos multiplicativos (di, tri, et.) são acrescentados mas não afetam a ordem alfabética. Ex: 4-etil-3,3,dimetileptano No caso de radicais complexos a letra que se considera para a ordem alfabética é a primeira do nome completo, incluindo portanto os prefixos multiplicativos. Ex: 7-(1,2dimetilpentil)-5-etiltridecano Quando os nomes de dois ou mais radicais complexos são formados por palavras iguais mas com números diferentes, a prioridade de citação cabe ao nome do substituinte que contém o número mais baixo no primeiro ponto de diferença. Ex: 6-(1- metilbutil)-(2metilbutil)tridecano. 2. NOMENCLATURA SUBSTITUTIVA Na nomenclatura substitutiva os nomes dos compostos são formados a partir dos nomes dos hidrocarbonetos respetivos por uso de prefixos e sufixos que indicam a substituição de átomos de hidrogénio por átomos e grupos de átomos (grupos funcionais). João Paulo Noronha 3 [05. NOMENCLATURA DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS] QUÍMICA II Exemplos: Grupos característicos (ou funcionais) São os átomos e grupos de átomos responsáveis pelo comportamento característico de uma classe de compostos. P. ex: os álcoois, cetonas, ácidos carboxílicos, etc. A intensidade das propriedades conferidas por esses átomos ou grupos depende do resto da molécula. Compostos com um único grupo característico Exemplos: Escolher a estrutura (ou cadeia) fundamental A estrutura fundamental deverá conter: maior número possível de grupos principais (daqui em diante abreviado como GP) maior número de ligações múltiplas maior número de substituintes cíclicos maio número de átomos de carbono maior número de ligações duplas etc. (ver as regras para a nomenclatura de hidrocarbonetos, acima) Estes critérios são aplicados sucessivamente até que seja possível uma decisão. João Paulo Noronha 4 [05. NOMENCLATURA DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS] QUÍMICA II Exemplo: Cadeia Grupos Principais Lig. múltiplas Carbonos Lig. duplas AB 2 2 7 1 AC 2 2 7 0 AD 2 2 7 1 BC 2 2 7 1 BD 2 2 7 2 <----- CD 2 2 7 1 A cadeia fundamental será BD. O nome do composto será: 4-(1-hidroxi-2-propinil)-4-(3-hidroxi-1-propinil)-2,6-heptadieno-1,5-diol Numeração da estrutura fundamental Deve numerar-se de modo a que os números mais baixos correspondam: ao hidrogénio indicado aos grupos principais às ligações múltiplas às ligações duplas aos prefixos (citados por ordem alfabética) + ligações múltiplas aos primeiros prefixos Estes critérios são aplicados sucessivamente até que seja possível uma decisão. João Paulo Noronha 5 [05. NOMENCLATURA DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS] Critérios QUÍMICA II Numeração A -> B Numeração B -> A H-indicado (não existe) - - Grupos Principais 2,7 2,7 Ligações multiplas 3,5 3,5 Ligações duplas 3,5 3,5 Prefixos + lig. mult. 3,4,5,5(a) 3,4,5,5(a) Primeiros prefixos 4-etil 5-metil (a) lig. duplas em C3 e C5. Substituintes (indicados por prefixos) nos C4 e C5. Números citados numa sequência crescente. Como os prefixos são citados por ordem alfabética, etil < metil; o primeiro prefixo é, assim, o etil, e a numeração seria de A para B. Como se forma o nome do composto? Com base na estrutura ou cadeia fundamental vamos indicar as características especiais do composto. Estas características são indicadas por meio de prefixos e sufixos e por meio de números (para as localizar). Quando existe mais do que um tipo de substituinte, aplicam-se as regras de prioridade indicadas na tabela seguinte. O grupo principal é indicado pelo sufixo correspondente. Os outros grupos funcionais eventualmente presentes na molécula serão indicados por prefixos. João Paulo Noronha 6 [05. NOMENCLATURA DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS] Prioridade Classe 1 Catiões 2 Ácidos carboxílicos Grupo 4 5 6 7 8 Ácidos sulfónicos Sufixo Prefixo -ónio -COOH 3 QUÍMICA II ácido ...carboxílico Carboxi- -(C)OOH ácido ... óico -SO2OH ácido ... sulfónico -COOM ..carboxilato de M Sais SulfoCarboxilato de M -(C)OOM -..(o)ato de M -COOR ..carboxilato de R Ésteres R-oxicarbonil -(C)OOR -..(o)ato de R -COX halogeneto de ..carbonilo Halogenetos de ácidos Haloformil-(C)OX halogeneto de ..(o)ilo -CONH2 -carboxamida Amidas Carbamoil-(C)ONH2 -amida -C(=NH)NH2 -carboxamidina Amidinas Amidino-(C)(=NH)NH2 -amidina -CN 9 10 11 -carbonitrilo Nitrilos Isocianetos Ciano-(C)N -nitrilo -NC -isonitrilo Isociano- -CHO -carbaldeído Formil- -(C)HO -al Oxo- Aldeídos 12 Cetonas -(C)O -ona Oxo- 13 Alcoóis -OH -ol Hidroxi- 14 Fenóis -OH -ol Hidroxi- 15 Tióis -SH -tiol Mercapto- 16 Aminas -NH2 -amina Amino- 17 Iminas =NH -imina Imino- (Os átomos de carbono entre parêntesis fazem parte da cadeia (ou estrutura) do composto primitivo, pelo que são incluídos no nome do composto primitivo e não no sufixo) João Paulo Noronha 7 [05. NOMENCLATURA DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS] QUÍMICA II Grupos característicos que são sempre designados por prefixos: Grupos Classe funcional -Br -Cl -F Prefixo Exemplos Bromo Derivados halogenados -I Cloro Fluoro Brometano Iodo =N2 Compostos diazo Diazo CH3=N2 (diazometano) -NO Compostos nitroso Nitroso CH3-NO (nitrosometano) -NO2 Compostos nitro Nitro CH3-NO2 (nitrometano) -OR éteres R-oxi CH3-O-CH3 (metoximetano) -SR Sulfuretos R-tio CH3-S-Ph (metiltiobenzeno) -SOR Sulfóxidos R-sulfinil CH3-SO-Ph (metilsulfinilbenzeno) -SO2R Sulfonas R-sulfonil CH3-SO2 -Ph (metilsulfonilbenzeno) Casos aparentemente mais complicados: Quando o grupo principal figura simultaneamente em sistemas cíclicos e acíclicos Escolhe-se para estrutura fundamental a parte do composto que tiver: Maior número de grupos principais, GP O maior número de substituições a que conduzir ao nome mais simples. ou João Paulo Noronha 8 [05. NOMENCLATURA DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS] QUÍMICA II Exemplo: A cadeia principal será de A. a C. (ou B.), e não a cadeia cíclica: esta só tem 2 substituições, ao passo que a cadeia A. - B. tem 4 substituintes (OH, Cl, CH3, e a cadeia complexa que inclui a cadeia cíclica). O SISTEMA DE CAHN-INGOLD-PRELOG A convenção E/Z A existência de ligações duplas cria a possibilidade de isomeria. Tradicionalmente os dois isómeros são denominados cis e trans, consoante os substituintes de cada um dos carbonos da ligação dupla se encontrem do mesmo lado ou não: Este sistema não é no entanto suficiente, pois é possível ter dois substituintes ligados a um mesmo carbono da ligação dupla: João Paulo Noronha 9 [05. NOMENCLATURA DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS] QUÍMICA II Para resolver estes e outros problemas, três químicos orgânicos (R. S. Cahn, C.K. Ingold e V. Prelog) criaram um sistema consistente de nomenclatura, que recebeu o seu nome. Neste sistema, a cada substituinte é atribuída uma prioridade. As seguintes regras de atribuição de prioridade são aplicadas sucessivamente até ser possível uma decisão: átomos de número atómico superior tem maior prioridade do que átomos de número atómico inferior quando os dois átomos ligados são iguais, amplia-se a comparação aos átomos ligados a estes até se poder tomar uma decisão. Por exemplo, CCl3 tem prioridade sobre CH3 pois Cl tem número atómico Z=17, superior a H (Z=1). Da mesma forma, CCl 3 tem prioridade sobre CHCl2 pois a sequência de números atómicos ligados ao carbono no CCl3 (17,17,17) é superior ao verificado no CHCl2 (17,17,1). Como anteriormente, ao comparar dois conjuntos de números considera-se como o conjunto mais baixo o que tiver o número individual mais pequeno ao aparecer a primeira diferença. A existência de ligações múltiplas é equivalente à existência de ligações simples a dois ou três átomos iguais. Assim, um grupo carbonilo -CH=O é equivalente a e tem portanto prioridade sobre . Cada carbono da ligação dupla tem dois substituintes. Se os substituintes de maior prioridade em cada um dos carbonos estiverem do mesmo lado da ligação dupla, denomina-se o isómero de Z (do alemão Zusammen, que significa "juntos")). Se estiverem de lados opostos da ligação dupla, denomina-se o isómero de E (do alemão Entgegen, que significa "opostos")). João Paulo Noronha 10 [05. NOMENCLATURA DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS] QUÍMICA II A convenção R/S A especificação da configuração absoluta de um centro quiral pode ser feita sem ambiguidade utilizando o sistema de Cahn-Ingold-Prelog. Como na convenção E/Z, atribui-se a cada substituinte de um centro quiral uma prioridade de acordo com as regras descritas acima. O passo seguinte é orientar a molécula de forma a que o substituinte de menor prioridade aponte no sentido oposto ao observador. Se os outros três substituintes estiverem distribuídos de forma a que o percurso do substituinte de maior prioridade para o de menor prioridade for no sentido dos ponteiros do relógio a configuração denomina-se R (do latim rectus, que significa "direita"). Se eles estiverem dispostos no sentido oposto ao dos ponteiros do relógio a configuração denomina-se S (do latim sinister, que significa "esquerda"). Ex: João Paulo Noronha 11
