NHHCN H2 CH H2 C H3C HN H3C CH3 CH3

Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA 1. Compostos Orgânicos Nitrogenados Os compostos orgânicos nitrogenados são moléculas orgânicas que apresentam em sua constituição o heteroátomo nitrogênio. O conjunto de átomos que possui o nitrogênio como heteroátomo é o grupo funcional da molécula. 1.1 Aminas Aminas podem ser interpretadas como sendo substâncias em que um ou mais átomos de hidrogênio de uma molécula de amônia (NH3) foram substituídos por grupos alquilas. O odor de peixes são características de aminas menores. Grupo Funcional Fórmula Geral: RNR’R’’, ArNR’R’’, RNAr’R’’, RNR’Ar’’, ArNAr’R’’, ArNAr’Ar’’ H
N
C
H
1.1.1 Classificação das Aminas a) Quanto tipo de substituinte ligado ao nitrogênio. •
Amina Alifática: Nenhum dos substituintes ligados ao nitrogênio apresenta núcleo ou anel aromático. H3C
H2
C
H2
C
N
H
Propilamina
H
H3C
N
CH3
CH3
Trimetilamina 1 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA •
Amina Aromática: Pelo menos um dos substituintes ligados ao nitrogênios apresenta um núcleo ou anel aromático. H2
C
H3C
H2
C
N
H
N
Fenil‐propilamina
Trifenilamina
b) Quanto ao Número de Hidrogênios Substituídos Por Radicais. •
Amina Primária: Apenas 1 hidrogênio foi substituído por radicais. H3C
H2
C
H2
C
N
H
H
C
H3C
H2
C
CH3
H
N
H
H
2‐metilpropanamina Propilamina
•
Amina Secundária: Dois hidrogênios substituídos por radicais. H3 C
H2
C
H2
C
N
H
H3 C
H2
C
N
H2
C
CH3
H
N‐etiletanamina
Fenil‐propilamina
2 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA •
H3C
Amina Terciária: Três hidrogênios são substituídos por radicais. N
H3C
CH3
H2
C
H2
C
N
H2
C
CH3
CH3
CH3
N,N‐dimetilmetanamina
N‐etil‐N‐metil‐1‐propanamina 1.1.2 Nomenclatura Sistemática das Aminas (IUPAC) A IUPAC recomenda utilizar um sufixo para denotar o grupo funcional amina. O final “o” do nome da cadeia principal é substituído por “amina” (similar à forma como os alcoóis são nomeados). Um número identifica o carbono ao qual o nitrogênio está ligado. O número pode aparecer antes do nome da cadeia principal ou antes de “amina”. O nome de qualquer grupo alquila ligado ao nitrogênio é precedido por “N”. Isso é feito para indicar que o grupo alquila está ligado ao nitrogênio em vez de a um carbono. Os substituintes (independentemente se estão ligados ao nitrogênio ou não) dever ser listados em ordem alfabética, depois de um número (se o substituinte estiver ligado à cadeia principal) ou um “N” (se o substituinte estiver lidado ao nitrogênio). A cadeia é sempre numerada na direção que dê o menor número possível para o grupo funcional. Prefixo + infixo + sufixo (amina) 4
3
2
1
CH3CH2CH2CH2NH2
1‐butanamina
ou
butan‐1‐amina
ou
butanamina
1
2
3
4
5
6
CH3CH2CHCH2CH2CH3
NHCH2CH3
N‐etil‐3‐hexanamina
ou
N‐etil‐hexan‐3‐amina
3
2
1
CH3CH2CH2NCH2CH3
CH3
N‐etil‐N‐metil‐1‐propanamina
ou
N‐etil‐N‐metilpropan‐1‐amina
ou
N‐etil‐N‐metilpropanamina 3 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA Exemplos: H3C
Metanamida H
H
H2
N
C
H3C
H3C
N
Etanamina H
H
H2
C
H
C
N
CH3
H
2­metil­1­propanamina H
Cicloexanamina NH3
H3C
H2
C
N
H3C
H
H2
N
C
H3C
H2
C
H
N
CH3
H2
C
H2
C
N­metiletanamina N­etiletanamina CH3
CH3
CH2
N,N­dietiletanamina CH3
Benzenamina NH2
H3C
NH2
4,4­dimetilcicloexanamina H3 C
1.1.3 Nomenclatura Usual das Aminas O nome comum de uma amina consiste primeiramente em escolher o grupo alquila mais complexo (em geral com maior número de carbonos) ligado ao nitrogênio e assumir que este será a cadeia principal e os outros grupos alquilas ligados ao 4 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA nitrogênio serão considerados grupos substituintes. Assim, os nomes grupos substituintes devem ser listados em ordem alfabética, seguido pelo sufixo “amina”. Nome do(s) substituinte(s) com terminação il (em ordem alfabética) + amina Exemplos: N
H
Metilamina CH3
H
CH3NCH3
C
H2
H3C
CH3 N
trimetilamina CH3
H
CH3
dimetilbutilamina CH3NCH2CH2CH2CH3
H3CH2C
N
CH2CH2CH3
CH3
N
CH3
CH2
CH3
CH3
H3C
C
NH2
CH3
NH2CH2CH2CH2CH2NH2 N
metiletilamina CH2CH2CH2CH3
etilmetilpropilamina etilmetilfenilamina t­butilamina 1,4­butildiamina butilmetilciclopentilamina CH3
5 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA 1.1.4 Propriedades Físicas das Aminas Aminas primárias e secundárias também formam ligações de hidrogênio; as aminas têm pontos de ebulição maiores do que os alcanos de mesma massa molecular. No entanto, o nitrogênio não é tão eletronegativo quanto o oxigênio, de modo que as ligações de hidrogênio entre moléculas de aminas são mais fracas que as ligações de hidrogênio entre as moléculas de um álcool. Uma amina, dessa forma, tem ponto de ebulição menor que um álcool com massa molecular semelhante. Como aminas primárias têm duas ligações N‐H, a ligação de hidrogênio é mais significativa em aminas primárias do que em aminas secundárias. As aminas terciárias não podem formar ligações de hidrogênio entre suas próprias moléculas porque não têm hidrogênio ligado ao nitrogênio. Consequentemente, se compararmos aminas com mesma massa molecular e de estruturas semelhantes, observaremos que as aminas primárias têm prontos de ebulição maiores do que as secundárias, que por sua vez têm maiores pontos de ebulição que as aminas terciárias. CH3
CH3
CH3
CH3CH2CHCH2NH2
CH3CH2CHNHCH3
CH3CH2NCH2CH3
amina primária
PE = 97 o C
amina secundária
PE = 84 oC
amina terciária
PE = 65 o C
1.2 Amidas Amida é todo composto orgânico no qual uma carbonila está ligada diretamente a um átomo de nitrogênio. Grupo Funcional Fórmula Geral: RCONR’R’’ O
ArCONR’R’’ RCONAr’R’’ RCONR’Ar’’ ArCONAr’R’’ N
6 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA 1.2.1 Nomenclatura das Amidas não Substituídas (IUPAC) A IUPAC recomenda utilizar um sufixo para denotar o grupo funcional amida. O final “o” do nome da cadeia principal é substituído por “amida” (similar à forma como nas aminas). Utilizam‐se números para identificar os carbonos da cadeia principal os quais são numerados de forma que a carbonila fique com a numeração 1. O nome de qualquer grupo alquila ligado ao nitrogênio é precedido por “N” para indicar que o grupo está lidado ao nitrogênio em vez de a um carbono. Os substituintes devem ser listados em ordem alfabética, depois de um número (se o substituinte estiver lidado à cadeia principal) ou um “N” (se o substituinte estiver lidado ao nitrogênio). nome do substituinte ligado + prefixo + infixo + sufixo (amida) à cadeia principal (quando existir) Exemplos: O
etanamida H3C
C
NH2
O
H2
C
H3 C
propanamida C
NH2
H2
C
C
H
C
H3C
O
3­metil­butanamida NH2
CH3
CH3 CH2CH3
H3C
H2
C
C
H
C
H
H
C
O
H2
C
C
CH(CH3)2
NH2
4­etil­3­isopropril­5­metil­
heptanamida 7 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA 1.2.2 Nomenclatura Oficial das Amidas Substituidas (IUPAC) N + nome do substituinte (ligado ao nitrogênio) nome do + prefixo + infixo + sufixo substituinte ligado (amida) à cadeia principal (quando existir) Exemplos: O
H2
C
H3C
N­metil­propanamida C
N
CH3
H
H3C
H2
C
C
H
C
O
N
CH3
H3C
H2
C
H
CH3
C
H
H
C
CH2
CH3
CH3
H2
C
C
O
N
H2
C
CH3
CH3
N­metil­3­metil­butanamida N­etil­N­metil­3­etil­4­metil­
exanamida 1.2.3 Propriedades Físicas das Amidas Amidas não‐substituídas possuem pontos de ebulição muito superiores aos dos ácidos carboxílicos correspondentes em massa molecular. Isso se deve à formação de maior número de ligações de hidrogênio e maior formação de "moléculas dímeras" pelas amidas. Pode‐se provar esse fato, substituindo os hidrogênios do grupo amino por radicais CH3. Como pode‐se ver na Tabela 1, os pontos de fusão e ebulição diminuem, apesar do aumento da massa molecular. Isso se dá pela diminuição da formação de ligações de hidrogênio devido estar ocorrendo a substituição de hidrogênios ligados ao nitrogênio por grupos alquilas. 8 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA Tabela 1: Propriedades Físicas das Amidas. Estrutura CH3CONH2 CH3CONH(CH3) CH3CON(CH3)2 Massa Molecular 59 73 87 PF (oC) 81 28 06 PE (oC) 222 206 166 1.3 Nitrilas ou Nitrilos Denomina‐se nitrila todo composto orgânico derivado do cianeto de hidrogênio ou ácido cianídrico, HCN, na qual ocorre uma troca de um hidrogênio por um grupo substituinte. As nitrilas são também conhecidos por cianetos de alquila. Grupo Funcional Fórmula Geral: RCN, ArCN C
C
N
C
CN
1.3.1 Nomenclatura Oficial das Nitrilas (IUPAC) Prefixo + infixo + o + sufixo (nitrilo ou nitrila) Exemplos: H3C
CN Etano nitrilo(a) 9 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA H3C
H
C
H2
C
3­metil­butano nitrilo(a) CN
CH3
Fenilmetano nitrilo(a) CN
1.4 Haletos de Alquilas Haletos de alquila são substâncias em que um hidrogênio de um alcano foi trocado por um halogênio. Grupo Funcional Fórmula Geral: RCX, ArCX C
X
Onde X é um halogênio 1.4.1 Classificação dos Haletos de Alquila Haletos de alquila podem ser divididos em primário, secundário e terciário, dependendo do carbono ao qual o halogênio estiver ligado. •
Haletos de Alquila Primário: Apresenta um halogênio ligado a um carbono primário: H3C
H2
C
Br
Bromoetano •
Haletos de Alquila Secundário: Apresenta um halogênio ligado a um carbono secundário: 10 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA H
C
R
R
Br
Haleto de alquila secundário •
Haletos de Alquila Terciário: Apresenta um halogênio ligado a um carbono terciário: Br
R
C
R
R
Haleto de alquila terciário 1.4.2 Nomenclatura dos Haletos de Alquila No sistema IUPAC, haletos de alquila são nomeados como alcanos substituídos. Onde os halogênios são tratados como se fossem grupos substituintes. Os nomes dos prefixos do substituinte são os próprios nomes dos halogênios (isto é, flúor, cloro, bromo, iodo). Portanto, os haletos de alquila são muitas vezes chamados de haloalcanos. Todos os grupos substituintes assim como os halogênios devem ser listados em ordem alfabética. Em haletos de alquila de cadeia aberta, deve‐se numerar a cadeia principal de forma que o halogênio fique com a menor numeração possível. nome do halogênio + prefixo + infixo + sufixo Exemplos: H3C
H2
C
CH3
C
H
H2
C
H
C
CH3
2­bromo­4­metilexano Br
11 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica Universidade Federal Rural do Semi­Árido ­ UFERSA CH3
H3 C
C
H2
C
H2
C
H2
C
H2
C
CH2Cl
CH3
I
Br
CH2CH3
Cl
1­cloro­6,6­dimetileptano 2­etil­1­iodociclopentano 4­bromo­2­cloro­1­
metilcicloexano CH3
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 12 Prof. Ms. Zilvam Melo – Química Orgânica