Capítulo 19
Química Orgânica II:
Os Grupos Funcionais
QGE 001
Prof. Sérgio Pezzin
Os Haloalcanos
• Adição de F, Cl, Br ou I a hidrocarbonetos
– Aumenta a reatividade de alcanos
• Dissolvem gorduras, óleos e graxas
– Úteis para limpeza a seco (mas perigosos para a
saúde !)
• Tendem a acumular nos tecidos adiposos
– Este é um grande problema !
– Sofrem reações de Substituição Nucleofílica !
2
SN1 – Substituição, Nucleofílica, Unimolecular
(CH3)3COH + 2 H3O+ + Cl -
(CH3)3CCl + 2 H2O
Slow Step (RDS)
CH3
CH2
H3C C Cl
+
H3C
CH3
Aided by polar Solvent
Cl
CH3
Stable 3o Carbocation
ions are stabilized via solvation
CH2
Professor George Olah
Nobel Prize 1994
H3C C O H
H3C
Carbocátion é sp2-planar
R C
>
> R C
R
H
H
R
CH3
O H
H
Front or Backside Attack
more stable
R
CH3
Fast Step
R C
H
R groups are electron releasing
- delocalise the positive charge
CH3 H
- H+
CH3
H3C C O H
CH3
3
tert-Butyl alcohol
Nobel Prize 2001
Professor William Knowles
Professor Ryoji Noyori
Professor K. Barry Sharpless
Pela síntese de compostos opticamente ativos – síntese assimétrica
SN2
H3C
HO
H C Br
C6H13
R-(-)-2-Bromooctane
CH3
CH3
HO C Br
H
C6H13
HO
H
C6H13
S-(+)-2-Octanol
Transition State
Inversion of Stereochemistry
4
SN2 – Substituição, Nucleofílica, Bimolecular
velocidade = k2 [R-Br] [Nuc-]
Ataque Nucleofílico com Inversão de Configuração
H3C
HO
H C Br
C6H13
R-(-)-2-Bromooctane
CH3
CH3
HO C Br
H
C6H13
Transition State
HO
H
C6H13
S-(+)-2-Octanol
Opticamente Ativo
Enanciomericamente Puro
Inversion of Stereochemistry
Mecanismo Concertado
5
Clorofluorcarbonos (CFCs) e
Fluorcarbonos
• Tendem a ser líquidos ou gases
• Completamente inertes
– Exceto na alta atmosfera
• O2 é solúvel em compostos fluorinados
– Substitutos temporários para hemoglobina
6
Grupos Funcionais
• Grupos de átomos que gera uma
família de compostos orgânicos com
propriedades químicas e físicas
características.
• Grupo alquil: derivado de um alcano
pela remoção de um H
– Geralmente denominado R
7
8
Os Álcoois
• Grupo –OH
• CH3OH, metanol, é o mais simples
• Produzido industrialmente
em larga escala
– intermediário de reações
9
• C2H5OH, etanol
• Preparado industrialmente e por
fermentação
10
Álcoois Multifuncionais
• Vários álcoois comuns têm mais que um
grupo –OH
• Etileno glicol: principal ingrediente em
anticongelantes e matéria-prima de
vários polímeros
• Glicerol (glicerina): usado em cosméticos
– Ingrediente de alguns explosivos
11
Fenol
• Grupo –OH ligado a um anel benzênico
– Propriedades químicas diferentes dos
álcoois
– Comporta-se com um ácido
• Os primeiros antissépticos
– Também causa irritação na pele
OH
12
Éteres
• Dois grupos alquil (ou aril) ligados ao
mesmo O
– Exemplo CH3CH2-O-CH2CH3
• Usados principalmente como solventes
• Baixa reatividade química
– Insolúveis em água
– Altamente inflamáveis
13
Quais são as funções destes compostos ?
14
Aldeídos e Cetonas
• Ambos contém grupos carbonila (C=O)
• Aldeído: R-CHO
• Cetona: R-CO-R’
15
Aldeídos
• Produzidos pela oxidação de álcoois
• Formaldeído – usado como preservante
• Também presente em fragrâncias
– Benzaldeído – sabor de cerejas
O
C
H
16
Cetonas
• A Acetone é a mais comum
– Usada principalmente como solvente
• Produzidas pela oxidação de álcoois
O
C
H3C
CH3
17
Aldeído ou Cetona ?
18
Ácidos Carboxílicos
• Contêm grupos C=O e –OH no mesmo
carbono
• Ácido Acético: ácido do vinagre
O
R
C
OH
19
Ésteres
• Derivados de ácidos carboxílicos e álcoois
• Odores característicos (especialmente de
frutas)
– Butirato de metila
– Butirato de etila
– Formato de etila
– Salicilato de metila
– Acetato de etila
maçã
abacaxi
rum
hortelã
tutti-frutti
20
Aminas
• Contêm N
• Podem ter 1, 2, ou 3 grupos alquil ou
aril
• A maior parte das aminas biológicas
são aminoácidos
– Formadores de proteínas
21
Amidas
• N ligado diretamente ao grupo carbonila
• Ligação que mantém as proteínas
O
R''
R
N
R'
22
Reações de Condensação
H
H
H3C
C O
H3C
N N
+
H
H3C
C N N
- H2 O
H
H
H3C
hydrazine
acetone
H
hydrazone of acetone
NO2
- H2O
O2 N
H3C
C O
+
H3C
acetone
H
N N
O2 N
H
H
H3C
NO2
C N N
H3C
H
hydrazone of acetone
2,4-diphenylhydrazine
231902
Emil Fischer, Nobel Prize
Compostos Heterocíclicos
• Compostos cíclicos que têm algum
elemento além do carbono no anel
• Comuns em plantas
– Alcalóides: básicos em solução
– Exemplos: cafeíne, morfina, cocaína
• Formam a estrutura básica do DNA
24