1 FUNÇÕES ORGÂNICAS Função química é o agrupamento de compostos químicos (substâncias), que apresentam propriedades químicas semelhantes. Estes compostos são identificados através de um agrupamento de átomos, que contem um ou mais átomos que é chamado de grupo funcional ou grupo substituinte Devido ao número crescente de compostos orgânicos, para estudar estes compostos existem varias funções que são chamadas de funções orgânicas. São conhecidos atualmente milhões de compostos orgânicos que são identificados por um nome. A nomenclatura oficial dos compostos orgânicos é regida pela I.U.P.A.C. (União Internacional de Química Pura e Aplicada), embora que paralelamente à nomenclatura oficial existe a usual ou não oficial que se baseia nas fontes de obtenções dos compostos. O nome oficial de um composto orgânico é formado por um prefixo mais um infixo ou intermediário e o sufixo. Tabela-1 O prefixo está relacionado com o número de átomos de carbono que compõe a cadeia carbônica do composto. Veja-os na tabela-1. O infixo ou intermediário está relacionado com o tipo de ligação existente entre os átomos de carbono que compõe a cadeia carbônica. Quando a ligação entre os átomos de carbono for simples usamos o infixo ou intermediário an, quando existir apenas uma ligação dupla entre os átomos de carbono, usamos o infixo ou intermediário en, quando existir uma ligação tripla entre os átomos de carbono usamos o infixo ou intermediário in, quando houver duas ou mais ligação dupla ou tripla entre átomos de carbono utiliza os prefixos numéricos para especificá-los (dien, trien, diin. triin, etc.). Estes prefixos devem vir acompanhados dos números que indicam as posições das insaturações. O sufixo está relacionado com a função a que pertence o composto, pois cada composto apresenta uma determinada terminação, vejamos alguns exemplos: hidrocarbonetos =o, álcoois =ol, aldeidos = al, cetonas = ona, etc. 2 As funções orgânicas estão divididas em: hidrocarbonetos, funções oxigenadas, funções nitro-genadas, haletos orgânicos, funções sulfuradas, etc. Algumas dessas funções são subdivididas em outras funções, porexemplo a função oxigenada é dividida em: álcoois, aldeidos, cetonas e ácidos carboxilicos. FUNÇÃO HIDROCARBONETO Hidrocarbonetos são compostos cujas moléculas são formadas apenas por átomos de carbono (C) e hidrogênio (H). As principais fontes de hidrocarbonetos são os combustíveis fosseis, tais como, petróleo, gás natural, hulha e xisto betuminoso. Classificação dos Hidrocarbonetos Os hidrocarbonetos são classificados em: alcanos, alcenos, alcinos, alcadienos , ciclanos, ciclenos, ciclinos e aromáticos. ALCANOS: São hidrocarbonetos de cadeia aberta e saturados (apenas ligações simples entre os átomos de carbono). Em condições ambientais, os alcanos apresentam-se nos estados sólido, líquido ou gasoso, dependendo do número de átomos de carbono da cadeia. Os alcanos de cadeia normal constituídos por um a quatro átomos de carbono são gases, de cinco a quinze átomos de carbono são líquidos e de dezasseis átomos de carbono em diante são sólidos, nas condições normais de temperatura e pressão. Os alcanos são compostos apolares, deste modo, são insolúveis em solventes polares como a água, porém são solúveis em solventes apolares, como o benzeno, e em solventes fracamente polarizados, como o álcool etílico. EXEMPLOS DE ALCANOS Alcano de cadeia normal (linear) Alcano de cadeia ramificada NOMENCLATURA DOS ALCANOS Os quatro primeiros alcanos da série são: metano, etano, propano e butano, sendo que a fórmula geral dos alcanos é CnH2n + 2. Como exemplo, vamos analisar a molécula do metano. Como a molécula tem apenas um átomo de carbono o prefixo é “met”. Como o composto em questão é um hidrocarboneto e só tem ligações simples (alcano), então o infixo ou intermediário é “an” e sufixo é “o”. Deste modo, obtém-se a designação “metano”. A terminação (infixo +sufixo) “ano” indica que se trata de um composto da família dos alcanos. 1 carbono + AN +O METANO 2 carbonos + AN +O ETANO 3 carbonos + AN +O PROPANO 4 carbonos + AN +O BUTANO 3 Exercícios de Fixação 1) De acordo com o apresentado, indique o nome oficial ou a fórmula estrutural simplificada (condensada) para cada alcano apresentado. a) CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3 b) CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3 c) CH2—CH2—CH2—CH2—CH3 | CH3 d) propano e) heptano f) pentano Alcanos com ramificação Quando na cadeia principal existem “ramificações” é necessário assinalar a posição dessa ramificação e a sua constituição. O nome a atribuir a estas ramificações está relacionado com o nome do hidrocarboneto equivalente (com mais um átomo de hidrogênio). Estes substituintes têm a designação de grupos alquilo ou radicais orgânicos. Vamos considerar o composto orgânico abaixo indicado. radical ou grupo alquilo (metil) Cadeia Principal Fórmula de estrutura do composto 2-metilpentano REGRAS DE NOMENCLATURA DE ALCANOS 1. Identificar a cadeia de carbonos mais longa ou cadeia principal e dar-lhe o nome do hidrocarboneto linear que contém esse número de carbonos. 2. Identificar os radicais ligados à cadeia principal (metil, etil, propil, etc.). 3. Numerar os carbonos da cadeia mais longa (principal), tendo o cuidado de iniciar a numeração pela extremidade da cadeia em que os radicais fiquem na posição de numeração mais baixa possível (radical mais próximo da extremidade). 4. O nome do alcano forma-se do seguinte modo: Posição e nomes dos radicais + Prefixo+AN+O radicais (Posição corresponde ao nº do carbono na cadeia principal) cadeia principal 5. Indicar o nome dos radicais por ordem alfabética, sendo cada um deles precedido do número do átomo de carbono ao qual se encontra ligado, separado por um hífen; 6. Se existir mais do que um radical idêntico, o seu nome é precedido do prefixo numérico, di, tri, tetra, penta, etc. 4 1 2 3 4 1 5 2 3 4 5 2,3 – dimetilpentano 6 Cadeia Principal 7 2,3,3 – trimetilheptano Exercícios de Fixação 1) De acordo com o apresentado, indique o nome oficial ou a fórmula estrutural simplificada (condensada) para cada alcano apresentado. a) CH3—CH—CH2—CH2—CH2—CH3 | CH3 b) CH3—CH2—CH2—CH—CH2—CH2—CH—CH3 | | CH3 CH3 c) CH3—CH—CH—CH2—CH3 | | CH3 CH2—CH3 d) 3,5-dietilheptano e) 4-etil-2,2,7-trimetiloctano CICLOALCANOS ou CICLANOS Os cicloalcanos são compostos de carbono e hidrogénio em que os átomos de carbono se ligam de modo a formar anéis - compostos cíclicos. Sua fórmula geral é CnH2n. Nos cicloalcanos não existem carbonos primários. Ciclopropano O sistema de nomenclatura IUPAC utilizado para dar nome a um cicloalcano é o seguinte: 1 – O nome do cicloalcano s e g u e a s m e s m a s r e g r a s d o alcano de cadeia aberta, precedido pelo prefixo ciclo. 2 – Numeração dos átomos do anel: Com apenas um radical: o átomo de carbono com o radical será atribuído o número 1; Com dois ou mais radicais: a numeração é atribuída de modo que correspondam os números mais baixos aos radicais; em caso de “empate” entre duas numerações, opta-se pela que segue a ordem alfabética dos radicais. 5 EXEMPLO: NOME CORRECTO: 1,3 - dimetilciclopentano NOME INCORRECTO: 1, 4 - dimetilciclopentano EXEMPLOS DE CICLOALCANOS ciclobutano ciclopentano 1-etil-2-metilciclopentano 1) De acordo com o apresentado, indique o nome oficial ou a fórmula estrutural simplificada (condensada) para cada cicloalcano apresentado. a) ciclopropano d) 1,5-dietil-3metilcicloheptano b) metilciclobutano c) 1,4-dimetilciclohexano e) Nos hidrocarbonetos saturados, cada átomo de carbono estabelece quatro ligações covalentes simples. Há, porém, uma classe de hidrocarbonetos em que átomos de carbono estabelecem entre si ligações múltiplas: C=C (dupla) ou C≡C (tripla). Estes compostos designam-se por hidrocarbonetos insaturados. ALCENOS Designa-se por alceno o hidrocarboneto que possui, uma ligação dupla entre dois átomos de carbono. Deste modo, um alceno é um composto insaturado, sendo constituído por carbono e hidrogênio e a sua fórmula geral é CnH2n. O primeiro membro desta série de compostos é o eteno (C2H4), a sua estrutura é de cadeia carbonada acíclica (alifática). H2C=CH2 Eteno ou etileno 6 REGRAS DE NOMENCLATURA DOS ALCENOS As regras básicas da nomenclatura dos alcenos são semelhantes às utilizadas para os alcanos: Identificar a cadeia de carbonos mais longa que contém a (s) dupla (s) ligação (ões). Numerar a cadeia principal a partir da extremidade mais próxima da ligação dupla, isto é, para que os carbonos da ligação dupla fiquem na posição de numeração mais baixa possível (é a primeira prioridade em termos de numeração). O nome do alceno forma-se do seguinte modo: Indicar o nome dos radicais por ordem alfabética, sendo cada um deles precedido do número do carbono ao qual se encontra ligado, separado por um hífen; Se existir mais do que um radical idêntico, o seu nome é precedido do prefixo numérico, di, tri, tetra, penta, etc. Indicar a localização da dupla ligação usando o número do primeiro carbono que nela participa; O nome da cadeia é constituído com o prefixo indicativo do número de átomos de carbono, seguido do número indicativo da posição da ligação dupla e do sufixo eno. EXEMPLOS DE ALCENOS 1 2 3 4 5 6 H3C—CH=CH—CH2—CH—CH3 | CH3 (metil) 5-metil-hex-2-eno 6 5 4 3 2 1 H3C—CH2—CH—CH2—CH=CH2 | | | CH3 CH2—CH3 (ou C2H5) (metil) (etil ) 2-etil-5-metil-hex-1-eno Exercícios de Fixação 1) De acordo com o apresentado, indique o nome oficial ou a fórmula estrutural simplificada (condensada) para cada alceno apresentado. a) CH3—CH—CH=CH—CH2—CH3 | CH3 b) CH3—C=CH—CH—CH2—CH2—CH—CH3 | | | CH3 CH2—CH3 CH3 c) CH3—CH—CH—CH=CH2 | | CH3 CH2—CH3 d) 3,4-dietilhept-1-eno e) 4-etil-2,3,7-trimetiloct-2-eno 7 ALCADIENOS Designa-se por alcadieno o hidrocarboneto que possui, duas ligações duplas entre dois átomos de carbono. É um composto insaturado, geral é CnH2n-2. As regras básicas da nomenclatura dos alcadienos são as mesmas alcenos: Exemplos: 2-etil-but-1,3-dieno Buta-1,3-dieno CICLOALCENOS ou CICLENOS Cicloalcenos – que são alcenos de cadeia fechada. Na nomenclatura dos cicloalcenos, a numeração da cadeia é feita atribuindo aos átomos de carbono da ligação dupla as posições 1 e 2 e aos carbonos com grupos substituintes a menor numeração possível. ( A posição da dupla é opcional, já que neste caso, sempre será 1) 4-etil-3-metilciclopent-1-eno ou 4-etil-3-metilciclopenteno ALCINOS Um hidrocarboneto com uma ligação tripla, C≡C, são conhecidos também como hidrocarbonetos acetilénicos. A fórmula geral dos alcinos é: CnH2n–2, e o alcino mais simples é o etino ou acetileno, C2H2 (HC≡CH), o qual é utilizado na produção de ácido acético e de outros compostos de carbono. As regras básicas da nomenclatura dos alcinos são as mesmas alcenos: Hex-2-ino Pent-2-ino 1) De acordo com o apresentado, indique o nome oficial ou a fórmula estrutural simplificada (condensada) para cada hidrocarboneto apresentado. a) CH3—CH—CH=CH—CH=CH—CH3 | CH3 c) CH3—C=CH—C≡C—CH2—CH—CH3 | | | CH3 CH2—CH3 CH3 b) d) e) CH3—C—CH—CH=CH2 || | H2C CH2—CH3 f) 2,3-dietilciclobuteno g) 3,4-dietilhept-1,4-dieno e) 6-etil-4,4,7-trimetiloct-2-ino