QUIMICA ORGÂNICA E O COTIDIANO A seguir, serão expostas as principais funções orgânicas e as características e utilizações dos principais compostos de cada uma dessas funções. I – HIDROCARBONETOS: a) Definição: compostos constituídos por hidrogênio e carbono, somente (compostos binários de carbono e hidrogênio). b) Principal origem: destilação fracionada do petróleo. c) Classificação: de acordo com o tipo de cadeia e saturação, os hidrocarbonetos são classificados em alcanos (alifáticos e saturados), alcenos (alifáticos e insaturados por dupla), alcinos (alifáticos e insaturados por tripla), alcadienos (alifáticos e insaturados por duas duplas), ciclanos (cíclicos e saturados), ciclenos (cíclicos e insaturados por dupla) e aromáticos (cíclicos, insaturados, com ressonância das ligações visando a estabilização do composto). d) Principais representantes dos hidrocarbonetos: COMPOSTOS DENOMINAÇÃO ORIGEM UTILIZAÇÃO CH4, C2H6 Bolsões de gás e combustível (metano e etano) - GNV, biogás fermentação de matéria orgânica -gás de cozinha C3H8, C4H10 1ª. Fração -substituto do (propano e - G.L.P. destilada do fréon (CFC) nos butano) petróleo sistemas de refrigeração e gás propelente C5H12 a C10H22 - solventes leves 2ª. Fração Solventes (pentano a (nafta leve, hexana destilada do industriais decano) e éter do petróleo) petróleo (extração de óleos C6 vegetais) C7H16 a C10H22 3ª. Fração Combustível e (heptano a - gasolina destilada do solvente decano) petróleo C8 C8H18 a C14H30 Solventes. (octano a - nafta pesada, 4ª. Fração Atualmente, é a tetradecano) ligroína, thinner, destilada do fração empregada C10 água-raz. petróleo para adulterar a gasolina. C10H22 a C16H34 5ª. Fração do -solvente (decano a - querosene petróleo. -combustível de hexadecano) aviões. C12 C12H26 a C18H38 -combustível. Sua (dodecano a - óleo diesel 6ª. Fração do grande utilização octadecano) petróleo. no transporte o faz C14 a mais necessária das frações. (Média) C16H34 Óleos lubrificantes 7ª. Fração do lubrificantes petróleo (Média) C18H38 Graxas 8ª. Fração do Lubrificantes petróleo industriais. -produto natural - amadurecimento H H -eteno -pirólise do precoce de frutos. (gás etileno) petróleo - síntese de H H plásticos (polietileno) H CH3 H H H H -produto natural de origem vegetal. -etino (gás acetileno) - reação de carbureto de cálcio (CaC2) com água. -ciclopropano - petróleo - benzeno - petróleo - alcatrão da hulha -vinil-benzeno (estireno) - petróleo - alcatrão da hulha - solvente - síntese orgânica (muito cancerígeno) - síntese do isopor (poliestireno extrusado) - naftaleno (naftalina) - petróleo -alcatrão da hulha - solvente sólido - inseticida H H -síntese da borracha natural. - síntese de terpenos (óleos essenciais) - produz, com O2, a chama natural mais quente (3.800 ºC) e, por isso, é utilizado nas soldas metálicas. Anestésico gasoso. -2-metil-but-1,3dieno. (isopreno) CH=CH2 II - ÁLCOOIS: a) Definição: compostos que apresentam uma ou mais hidroxilas ligadas a carbonos saturados (acíclicos ou cíclicos). b) Principal origem: os álcoois são muito comuns na natureza, podendo se originar de processos fermentativos (metanol e etanol, por exemplo) ou de complexas reações bioquímicas, tais como o colesterol e a glicerina. c) Classificação: são classificados de acordo com o número de hidroxilas (monóis, dióis ou glicóis e polióis). Os monóis são reclassificados de acordo com a posição que a hidroxila ocupa (primários secundários e terciários). Os álcoois, genericamente, são classificados como compostos anfóteros (se comportam como ácidos em meio fortemente básico e, como ácidos, em meio fortemente básico), embora os álcoois primários sejam levemente mais ácidos e os terciários, mais básicos. d) Principais álcoois: ÁLCOOL DENOMINAÇÃO ORIGEM CH3-OH - metanol, álcool metílico, álcool da madeira. - fermentação e destilação seca da celulose. - etanol, álcool etílico, álcool da cana. - fermentação de sacarose ou amido. CH3-CH2-OH UTILIZAÇÃO - combustível - síntese do biodiesel. - síntese do formol. - combustível nos carros a álcool e gasolina. - bebidas alcoólicas. - síntese do biodiesel. H2 C H2 C HO CH OH - propanotriol (glicerina ou glicerol) - produto natural, mas pode ser obtido a partir da saponificação de triglicérides. - colesterol -produto natural sintetizado em animais. OH - umectante utilizado em alimentos e produtos cosméticos. - síntese de explosivos. - síntese de hormônios esteróides; - constituinte da bainha de mielina HO III – ENÓIS: a) Definição: Compostos que apresentam a hidroxila localizada em carbono insaturado por dupla ligação. b) Origem: a partir da hidratação de alcinos ou compostos insaturados por tripla ligação. Em solução ficam em equilíbrio dinâmico (tautomeria) com aldeídos ou cetonas. c) Principal característica: a instabilidade, transformando-se em aldeídos ou cetonas, conforme a posição ocupada pela hidroxila (se em carbono primário, tautomeriza-se com aldeídos; se em carbono secundário, tautomeriza-se com cetonas). d) Principais enóis: ENOL H H DENOMINAÇÃO ORIGEM COM QUEM TAUTOMERIZA-SE O OH H Etenol (álcool vinílico) - hidratação do etino H3 C H aldeído acético H O OH prop-1-en-2-ol H CH3 - hidratação do propino H3 C CH3 propanona (acetona) IV – FENÓIS: a) Definição: compostos que apresentam hidroxila (s) ligada (s) diretamente em parte aromática. b) Principal origem: Oxidação de hidrocarbonetos aromáticos. c) Principal característica: são ácidos fracos e atuam como antioxidantes e germicidas em diversos produtos cosméticos e comestíveis. d) Principais fenóis: FENOL DENOMINAÇÃO ORIGEM UTILIZAÇÃO -hidróxi-benzeno - oxidação do -conservante OH (fenol comum ou benzeno germicida ácido fênico) - p-hidróxi-tolueno - alquilação - germicida; OH H3 C (p-cresol) (Friedel-Crafts) do principal fenol constituinte da creolina. O -alquil-parabeno - oxidação do p- antioxidante e OH (p-hidróxibenzoato cresol germicida em R-O de alquila) cosméticos e xampus. HO - ácido salicílico (ac. o-hidróxibenzóico) O OH - produto natural extraído da casca do salgueiro (Salix Alba) - antitérmico e analgésico. Por acetização, origina o AAS. V – ÉTERES: a) Definição: compostos provenientes da substituição dos dois hidrogênios da água por dois radicais não acílicos. b) Principal origem: desidratação intermolecular de álcoois. c) Principais características: são muito pouco polares e, portanto, pouco solúveis em água. Os menores são muito voláteis e inflamáveis e são utilizados como solventes industriais. d) Principais éteres: ÉTER DENOMINAÇÃO ORIGEM UTILIZAÇÃO - éter etílico - Desidratação - solvente H2 H2 (etóxi-etano) intermolecular do - anestésico local C C H3C O CH3 etanol H C H2C H C O - éter divinílico (etenóxi-eteno) - reação entre o cloreto de vinila e o etenóxido de sódio - solvente com afinidades hidrofílicas e lipofílicas. - dietileno-epóxi (dioxano) - dimerização do etilenoglicol. - solvente de características anfifílicas CH2 H2C H2C O O CH2 CH2 VI – ÁCIDOS CARBOXÍLICOS a) Definição: compostos que apresentam como grupamento orgânico representativo, a carboxila, que é proveniente da união de uma carbonila (C=O) com uma hidroxila (OH), normalmente representada por - COOH. b) Principal Origem: oxidação enérgica de álcoois, aldeídos e hidrocarbonetos. c) Principais características: são ácidos fracos (normalmente com grau de dissociação menor do que 1%), que ocorrem nos organismos provenientes da oxidação de alimentos. Atuam como reguladores de pH, antioxidantes e conservantes. d) Principais ácidos carboxílicos: ÁCIDO CARBOX. O DENOMINAÇÃO -ác. metanóico (fórmico) H OH O H3C OH -ác. etanóico (acético) O - ác. benzóico OH ORIGEM - oxidação do metanol. - oxidação do etanol. Produto natural proveniente da fermentação de bebidas alcoólicas. - oxidação do tolueno. UTILIZAÇÃO - presente em algumas espécies de formigas, é um produto germicida e utilizado na síntese de polímeros. - presente no vinagre, atua como antioxidante e germicida. - fungicida e antioxidante (bebidas gasosas) O O HO OH OH O OH O O OH OH - ác. pbenzenodióico (ác. tereftálico) - oxidação do pxileno (p-dimetilbenzeno) - ác. 3-carbóxi-3hidróxipentanodióico (ác. cítrico) - produto natural encontrado em frutas e verduras - síntese da embalagem P.E.T. - antioxidante e conservante. VII – SAIS DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS a) Definição: compostos provenientes da substituição do hidrogênio da carboxila de um ácido por um metal. b) Principal origem: neutralização de ácidos carboxílicos. c) Principais características: os sais de sódio, potássio e amônio são os mais solúveis em água, entre os compostos orgânicos. Os sais de cálcio, magnésio e metais pesados, são pouco solúveis. Misturados aos respectivos ácidos que os originaram, formam soluções-tampão. d) Principais representantes: SAL DE ÁC. CARB. Ca Na ( O O O O ) O ( O ) O O Na NH2 O O OH ONa DENOMINAÇÃO ORIGEM - etanodioato de cálcio (oxalato de cálcio) - reação entre o ác. etanodióico e cálcio livre - benzoato de sódio neutralização do ácido benzóico - reação de saponificação (hidrólise alcalina de triglicérides) - neutralização - octadecanoato de sódio (estearato de sódio) - glutamato monossódico parcial do aminoácido ácido glutâmico UTILIZAÇÃO - presente nas drusas e ráfides nas células vegetais, causa o cálculo renal - conservante em bebidas gasosas - sabões e sabonetes - temperos (principalmente de origem oriental). Causa úlcera. VIII – ÉSTERES: a) Definição: compostos provenientes da substituição do hidrogênio da carboxila de um ácido por um radical não acílico. b) Principal origem: provém da desidratação intermolecular de ácidos carboxílicos com álcoois (esterificação de Fischer) ou de ésteres com álcoois formando novos ésteres (transesterificação). c) Principais características: os ésteres menores são caracterizados pela maior volatilidade e odor característico (essências de frutas). Fazem parte dessa função os triglicérides (triacilgliceróis), as ceras e os poliésteres, como a embalagem PET, por exemplo. d) Principais ésteres: ÉSTER DENOMINAÇÃO - acetato de secbutila CH3 O CH3 C O H C H2 H3C O C17H35 -octadecanoato de uneicosila C21H43 O O C17H35 CH3 O O O * H2 C n * - octadecanoato de metila (ou de etila) - poli etileno tereftalato (PET) O C H2 O - ác. acetil salicílico (AAS) OH O CH 3 O O ORIGEM - natural - reação do ácido acético com o butan2-ol - natural (partes de triglicérides com partes de terpenos) - triglicérides e metanol (ou etanol) - tereftalato de dimetila com etilenoglicol Ác. o-hidróxibenzóico (salicílico) e ácido acético UTILIZAÇÃO - essência da banana - cera biológica - biodiesel - embalagens plásticas de refrigerantes. - analgésico - antitérmico IX – ALDEÍDOS: a) Definição: compostos carbonílicos puros que apresentam a carbonila localizada em carbono primário. b) Origem principal: oxidação branda de álcoois primários. c) Principais características: os menores são voláteis de cheiro desagradável (formol e aldeído acético). Os maiores são insolúveis em água e de odor mais agradável. Quando combinados com várias hidroxilas alcoólicas (polihidróxi-aldeídos), constituem vários tipos de carboidratos. d) Principais compostos: ALDEÍDO O H H O H3 C OH OH H OH CH2OH O HO OH H OH OH estrutura plana HO OH DENOMINAÇÃO - metanal (aldeído fórmico, formol) ORIGEM - oxidação do metanol - etanal (aldeído acético, acetaldeído) - oxidação do etanol - penta-hidróxihexanal (glicose) - natural (fotossíntese) - fenilmetanal (aldeído benzóico, benzaldeído) - oxidação do tolueno ou do álcool benzílico O UTILIZAÇÃO - conservante - síntese de polímeros e resinas. - síntese do ác. acético - síntese do clorofórmio - principal fonte de energia dos seres vivos estrutura espacial O H - aroma da amêndoa. X – CETONAS a) Definição: compostos carbonílicos puros que apresentam a carbonila em carbono secundário. b) Origem principal: oxidação enérgica de álcoois secundários. c) Principais características: as de menor cadeia são voláteis e de odor característico (acetona, por exemplo). As de maior cadeia são pouco polares, insolúveis em água e pouco voláteis. Quando apresentam várias hidroxilas alcoólicas, também atuam como carboidratos. d) Principais compostos: CETONA DENOMINAÇÃO - propanona (acetona) O H3 C OH CH3 CH 2OH HO O HO OH OH O OH HO - tetra-hidróxipentan-2-ona (ribose) ORIGEM - oxidação do propan-2-ol ou pelo método de Piria, com o acetato de sódio - produto natural UTILIZAÇÃO - solvente de pigmentos - sínteses diversas - molécula integrante do DNA estrutura espacial estrutura plana - metil-fenilcetona O CH3 - oxidação da fenilalanina (aminoácido) - responsável pela fenilcetonúria XI – AMINAS: a) Definição: compostos provenientes da substituição de hidrogênio (s) da amônia (NH3) por radical (ais) não acílicos. b) Principal origem. Natural: decomposição de aminoácidos e proteínas. Sintética: reação de amônia com haletos de alquila (derivados halogenados). c) Principais características: são compostos alcalinos (básicos), de odor desagradável. Os menores apresentam cheiro de amônia ou peixe podre. d) Principais compostos: AMINA NH 2 CH3 H3C H2N H2N H2 C H2 C C H2 N C H2 H2 C DENOMINAÇÃO - fenil-amina (anilina) ORIGEM - redução do nitro benzeno - trimetil amina - decomposição de proteínas dos peixes CH3 H2 C C H2 C H2 H2 C NH2 C H2 NH2 UTILIZAÇÃO - síntese de corantes e da sulfa - odor do peixe podre. - but-1,4-ileno diamina - decomposição de aminoácidos e proteínas - responsável pelo odor fétido das decomposições dos animais - hex-1,6-ileno diamina - decomposição de proteínas animais - responsável pelo odor fétido das decomposições dos animais XII – AMIDAS: a) Definição: compostos nitrogenados que apresentam grupo (s) acila (s) unido (s) a Nitrogênio. b) Principal origem: existem amidas naturais, como a uréia, que provém da decomposição de aminoácidos e proteínas. As proteínas são poliamidas. Existem poliamidas sintéticas, como o náilon e o kevlar, provenientes de polimerizações. c) Principais características: as amidas são básicas, mas, menos básicas que as respectivas aminas. Tem grande importância biológica, já que vários compostos heterocíclicos amídicos (bases púricas e pirimidicas, drogas alcalóides etc.). d) Principais amidas: AMIDAS O H2 N * NH2 O O N H N H R O N H N H NH n O * N H R n DENOMINAÇÃO - metanodiamida (carbodiamida) - uréia ORIGEM - decomposição de aminoácidos e proteínas - náilon kevlar - polimerização entre o ácido pbenzenodióico e p-fenileno diamina * - proteína - polimerização de -aminoác. - acetanilida (antifebrina) - reação entre o ácido acético e a anilina * H N O H 3C UTILIZAÇÃO - adubo - síntese de poliamidas diversas - coletes a prova de bala - peças automotivas - brinquedos - enzimas - antígenos e anticorpos - constitucional - antitérmico XIII – NITRODERIVADOS: a) Definição: compostos provenientes da substituição da hidroxila do ácido nítrico por um radical orgânico. b) Principal origem: reação de hidrocarbonetos com mistura sulfonítrica (HNO3/H2SO4). c) Principal característica: por conterem grupo fortemente oxidante unido a carbonos (redutores), constituem compostos muito reativos e explosivos. d) Principais compostos: NITRODERIVADO H2 H2 C H C O C O NO2 O NO2 NO2 DENOMINAÇÃO -tri nitroglicerina (TNG ou nitroglicerina) - trinitro-tolueno (TNT) - reação do tolueno com mistura sulfo – nítrica - C4 - reação da metilamina com ácido nítrico. CH 3 NO 2 O 2N ORIGEM - reação da glicerina com mistura sulfo nítrica. UTILIZAÇÃO - explosivo - explosivo NO 2 NO2 HN O2N NH N H NO2 - explosivo O2N NO2 O2N NO2 -tetranitrocubano (TNC) - dimerização do ciclobutano e tratamento com ácido nítrico - explosivo de última geração. XIV – MERCAPTANAS (TIODERIVADOS): (R-SH e R-S-R) a) Definição: compostos provenientes da substituição de hidrogênio(s) do gás sulfídrico por radicais orgânicos quaisquer. b) Principal origem: Tratamento de compostos orgânicos oxigenados com enxofre a quente. Na natureza, se originam pela decomposição de proteínas. c) Principais características: apresentam odor fétido e atuam como repulsores químicos. d) Principais compostos: TIODERIVADOS DENOMINAÇÃO ORIGEM UTILIZAÇÃO - etil-mercaptana - tratamento do - responsável pelo (tioetanol) etanol com S a do gás de cozinha H2 quente (GLP) C H3C SH H3 C H2 C SH CH3 - secbutilmercaptana (tiobutan-2-ol) - produto natural. Pode ser sintetizado a partir do butan-2-ol e S. - os marsupiais usam para espantar predadores. XV – ÁCIDOS SULFÔNICOS: (R-SO3H) a) Definição: compostos provenientes da substituição de uma das hidroxilas do ácido sulfúrico por um radical orgânico. b) Principal origem: sulfonação, ou seja, tratamento com ácido sulfúrico concentrado (óleum) com hidrocarbonetos. c) Principal característica: equivalem aos compostos orgânicos mais ácidos (embora todos sejam fracos). d) Principal composto: ÁCIDO SULFÔNICO DENOMINAÇÃ O SO3H - ác. p-ndodecil benzenosulfônico ORIGEM UTILIZAÇÃO - parte hidrocarbonética : petróleo - quando neutralizado, equivale ao detergente comum XVI – HALETOS DE ÁCIDOS: (R-CO-X) a) Definição: compostos provenientes da substituição da hidroxila do ácido carboxílico por um haleto qualquer. b) Principal origem: reação de ácidos carboxílicos com tri-haleto ou pentahaleto de fósforo (PX3 ou PX5). c) Principal característica: não são empregados no cotidiano. São muito utilizados em reações substituindo o ácido carboxílico com mais eficácia. São utilizados na síntese de ésteres, aldeídos, cetonas, álcoois etc. d) Exemplos de compostos: HALETO DE ÁCIDO H2 C O H 3C DENOMINAÇÃO H 3C O C H I UTILIZAÇÃO - ácido propanóico tratado com PBr3 ou PBr5 - síntese orgânica - iodeto de but-2enoila - ácido but-2enóico tratado com PI3 ou PI5 - síntese orgânica Br H C ORIGEM - brometo de propanoila. - cloreto de fenil metanoila (cloreto de benzoila) O Cl - ácido benzóico com PCl3 ou PCl5 - síntese orgânica XVII – COMPOSTOS DE GRIGNARD (R-MgX) a) Definição: compostos organomagnesianos muito utilizados em síntese orgânica. b) Principal origem: reação entre derivados halogenados (R-X ou Ar-X) com magnésio em pó em meio etéreo. c) Principal característica: os compostos de Grignard proporcionam uma das raras ocasiões onde o radical orgânico apresenta carga negativa. Por isso é tão empregado em sínteses orgânicas. d) Exemplos de compostos: C. DE GRIGNARD CH3 C H3C H MgBr H2 C MgCl DENOMINAÇÃO - brometo de isopropil-Mg ORIGEM - brometo de isopropila e Mg UTILIZAÇÃO - síntese orgânica - cloreto de benzilMg - cloreto de benzila e Mg - síntese orgânica XVIII – DERIVADOS HALOGENADOS: R-X ou Ar-X a) Definição: compostos provenientes da substituição de um ou mais hidrogênios de um hidrocarboneto por halogênio (s) qualquer. b) Principal origem: reação de halogenação de hidrocarbonetos. c) Principais características: não formam pontes de Hidrogênio e, portanto, tendem a ser pouco solúveis em água. A importância dessa função está relacionada à sínteses orgânicas diversas e grande utilização cotidiana. d) Principais compostos: DER. HALOGEN. Cl Cl Cl Cl Cl DENOMINAÇÃO - HCH (hexa cloro cicloexano) – antigamente denominado BCH Cl Cl - dicloro difenil tricloro etano (DDT) Cl Cl ORIGEM - tratamento do benzeno com 2 mols de Cl2 em condições especiais - reações sucessivas partindo do etanal e subseqüentes halogenações. UTILIZAÇÃO - inseticida - inseticida Cl Cl Cl H Cl Cl Cl F F Cl - tricloro-metano (clorofórmio) - halogenação do metano. - diflúor dicloro metano (componente do CFC ou fréon) - halogenação do metano - antigamente era utilizado como anestésico. - solvente orgânico - gás propelente - sistemas de refrigeração (ar condic. e geladeira) Cl O O OH Cl H H H Cl Cl O Cl Cl O Cl - ácido 2,4-dicloro fenóxi acético (2,4-D) (agente laranja) - cloro eteno (cloreto de vinila) - ácido hidróxi acético e 2,3dicloro benzeno - tetra cloro dioxina - subproduto da síntese do 2,4-D - reação do acetileno com HCl - agente desfolhante utilizado na guerra do Vietnã. - síntese do PVC (poli cloreto de vinila) - veneno altamente tóxico e cancerígeno