Funções Orgânicas
Florence M. Cordeiro de Farias
Este documento tem nível de compartilhamento de
acordo com a licença 3.0 do Creative Commons.
http://creativecommons.org.br
http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/br/legalcode
Sala de Leitura Funções Orgânicas Funções Orgânicas
O nome “Química Orgânica” vem do tempo em que se acreditava que havia duas categorias diferentes
de substâncias químicas: as orgânicas, que existiam ou eram provenientes de organismos vivos (animais
ou vegetais) e as “inorgânicas”, provenientes dos minerais. Essa divisão existia porque naquela época se
pensava que os compostos orgânicos só poderiam se originar de seres vivos: os químicos podiam
transformar um composto orgânico em outro (composto orgânico), mas acreditava-se que não se
poderia prepará-los a partir de materiais exclusivamente inorgânicos. Com o tempo, observou-se que
isso não é verdade – podemos preparar compostos orgânicos a partir de compostos que não existem
em organismos vivos.
Por que, então, essa divisão “Química Orgânica” e “Química Inorgânica” ainda existe?
O fato é que, se tirarmos a água, a maioria dos compostos encontrados nos seres vivos (chamados de
produtos naturais) contém o elemento carbono. Se considerarmos também todos os compostos não
naturais – inventados pelo homem e obtidos em laboratórios – que contém o elemento carbono –
chegamos a um número extremamente grande (da ordem de milhões). Bem, você poderia questionar:
só porque existem milhares de compostos eles são classificados em uma Química à parte?
Não, não é só por causa disso. Isto se deve a uma propriedade que só o elemento carbono apresenta:
seus átomos podem se ligar uns aos outros formando cadeias carbônicas de comprimento
teoricamente ilimitado; essas cadeias podem também se ramificar e também formar ciclos de tamanho
e formas as mais variadas possíveis; podem conter outros elementos: como o carbono é tetravalente
(forma sempre quatro ligações), mesmo usando duas ou três valências para se ligar a outros carbonos,
ainda sobram valências para formar ligações com outros elementos (os elementos presentes nos
compostos orgânicos que são diferentes de carbono e hidrogênio nós chamamos genericamente de
heteroátomos). A Figura 1 mostra algumas moléculas as quais você convive no seu dia-a-dia e que
exemplificam o que foi dito acima.
. 1 . Sala de Leitura Funções Orgânicas N-Butano (gás do Butijão)
Cadeia carbônica linear
Lauri-Sulfato de Sódio
(agente de limpeza dos “shampoos”)
Cadeia carbônica linear; presença de
heteroátomos
(R) – Limoneno
(Substância presente na laranja)
Cadeia carbônica cíclica e ramificada
Vitamina – C
Cadeia heterocíclica ramificada
Paracetamol (analgésico)
Anel aromático; presença de heteroátomos
Damascenona
(uma das substâncias responsáveis pelo odor
das rosas)
Cadeia carbônica cíclica, ramificada e com
heteroátomo
Poliestireno
Cadeia ramificada
Figura 1: Exemplos de substâncias orgânicas
. 2 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Assim, existe um número muito grande (tem até aparência de infinito) de moléculas diferentes que se
pode fazer com o carbono; cada molécula corresponde a um composto com propriedades químicas e
físicas diferentes.
Mas, você deve estar pensando: como vou fazer para saber todas elas? Isso é impossível! Realmente,
seria. No entanto, o que se observa experimentalmente é que os compostos orgânicos podem ser
divididos em grupos, de acordo com um conjunto de propriedades químicas que são
semelhantes às propriedades de outro membro do grupo e são diferentes das propriedades das
substâncias que não pertencem ao mesmo grupo. Porém, preste atenção, está falando de
semelhança: não são substâncias iguais, pois se tivessem todas as propriedades iguais seriam a mesma
substância. Olhe, por exemplo, as estruturas mostradas na Figura 2:
Etanol
Mentol
Sulcatol
Figura 2: Exemplos de alcoóis
Essas três substâncias são exemplos de compostos pertencentes à função orgânica álcool, porque todas
têm um OH (hidroxila) na sua estrutura. Por causa dessa característica estrutural, existe uma série de
propriedades, por exemplo: todas podem ser oxidadas pelo dicromato de potássio; todas fazem ligação
hidrogênio, o que as caracteriza como pertencentes ao mesmo grupo, mas são compostos
completamente diferentes. O etanol é líquido e muito utilizado como combustível e em bebidas
alcoólicas; o mentol, produto natural obtido de várias espécies de menta, é sólido e tem grande
aplicação na indústria de cosméticos e de alimentos; o (S)-2-sulcatol é o feromônio de algumas espécies
de besouro.
. 3 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Assim, observa-se que as propriedades químicas (e algumas físicas) dos compostos orgânicos são
devidas à presença ou ausência, em sua molécula, de um determinado grupo funcional: conjunto
de um ou mais átomos ligados de uma determinada maneira. Por exemplo, substâncias que contém
apenas carbono e hidrogênio em sua estrutura são muito pouco ácidas (acidez baixa). Se, entretanto,
um dos hidrogênios for substituído por OH, a acidez aumenta consideravelmente. Podemos, então,
definir o OH como um grupo funcional. Mas será que podemos colocar todas as substâncias que
possuem um grupo OH dentro da mesma classe orgânica? Não. Nesse caso, por exemplo, se o OH
estiver ligado a um anel aromático, a acidez do composto é muito maior (Figura 3): assim, para definir
uma função orgânica, precisamos considerar o grupo funcional e o tipo de cadeia carbônica a
qual ele está ligado.
n‐Hexano n‐Hexanol ALCANO ÁLCOOL
Fenol FENOL
Figura 3: Exemplos de compostos pertencentes às funções alcanos, alcoóis e fenóis.
Resumindo, os compostos orgânicos são estruturalmente constituídos por uma cadeia carbônica e por
um ou mais grupos funcionais (podem possuir mais de um grupo funcional - polifuncionais). Os grupos
funcionais são a parte responsável por suas propriedades químicas (reatividade) e, por conta
deles, as moléculas são classificadas nas diversas funções orgânicas (ou classes orgânicas). No
caso de moléculas polifuncionais, a reatividade do composto é um somatório da reatividade de cada
grupo funcional, podendo um interferir ou não no outro.
Vamos agora conhecer as principais funções da Química Orgânica:
. 4 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Hidrocarbonetos
São compostos que possuem apenas carbono e hidrogênio em sua estrutura. Os hidrocarbonetos
dividem-se em:
1. Alcanos e ciclo-alcanos:
Os alcanos e ciclo-alcanos são hidrocarbonetos formados apenas por ligações simples (todos os
carbonos são sp3). Como possuem apenas ligações C-C e C-H são apolares e, assim, solúveis em
compostos orgânicos, mas insolúveis em água.
Essa apolaridade é responsável por uma das grandes aplicações dos alcanos: como solventes
(removedores) de óleos e gorduras. Os removedores de uso doméstico (varsol, faísca, aguarrás, etc.) são
misturas de alcanos. Por outro lado, essa mesma propriedade é a responsável pelos grandes acidentes
ambientais que ocorrem por consequência do derramamento de óleos nos rios, mares e lagoas.
Comparados aos outros compostos orgânicos, são geralmente menos reativos frente aos reagentes
mais comuns (ácidos, bases, oxidantes, redutores, etc.). Por causa disso, antigamente eram chamados
de parafinas, que em latim quer dizer “pouca afinidade”.
. 5 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Mas, tenha cuidado com essa afirmação: a maior parte dos combustíveis (gás do fogão, gasolina, óleo
diesel, querosene, gasolina de avião) é constituída por alcanos e a energia obtida nesse processo é
gerada pela reação dos alcanos com o oxigênio do ar. O metano, por exemplo, pode formar misturas
com o ar que são explosivas (essas misturas são denominadas gás grisu) e são as responsáveis pelo
grande número de acidentes em minas de carvão.
Os alcanos (e ciclo-alcanos) são obtidos principalmente a partir do petróleo, que já os contém em
grande quantidade e variedade (os vários petróleos não têm a mesma composição: alguns são mais
ricos em compostos acíclicos, outros em compostos cíclicos, outros em aromáticos, etc.). O gás que
existe nos poços de petróleo contém alcanos de cadeia carbônica pequena (metano, etano, propano,
butano e isobutano). A destilação fracionada (refinação) do petróleo (Figura 4) líquido fornece várias
misturas de hidrocarbonetos que, em função de seus principais constituintes, têm aplicações diversas.
Figura 4: Torre de refino e principais frações obtidas do petróleo
. 6 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Cada uma dessas frações é uma mistura complexa de vários hidrocarbonetos que pode ser novamente
destilada ou sofrer transformações químicas (craqueamento, por exemplo), para dar origem a vários
produtos utilizados em indústrias.
O metano (CH4) é o principal componente do gás natural – comercializado para abastecer residências,
indústrias e veículos (Gás NaturaL Veicular). É considerado um “combustível limpo”, pois apresenta
baixo teor de enxofre e não degrada a natureza. Apesar do Brasil possuir grande reserva de metano (é
obtido pela decomposição da matéria viva, tanto de origem animal quanto vegetal; é o gás liberado nos
pântanos e nos lixões devido à decomposição anaeróbica da matéria orgânica – nesse caso, é chamado
de gasolixo) o gasoduto Brasil-Bolívia foi construído para complementar a produção nacional.
A mistura gasosa de propano (CH3CH3) e butano (CH3CH2CH2CH3) é o que se conhece como Gás
Liquefeito de Petróleo - GLP. É o gás usado nos bujões e em cidades onde ainda não se utiliza o gás
natural como combustível residencial.
O ciclopropano:
em uma mistura com oxigênio é usado como anestésico geral. Possui menos
efeitos tóxicos que o éter e o clorofórmio, embora tenha o grande inconveniente de ser explosivo.
Pelo fato de estruturalmente só possuírem ligações apolares, normalmente a quebra das ligações dos
alcanos é homolítica (cada átomo da ligação que é quebrada fica com um dos elétrons da ligação), isto
é, os alcanos (e ciclo-alcanos) sofrem principalmente reações radicalares (via radicais livres) e as mais
importantes são combustão, pirólise e halogenação.
A combustão dos alcanos (Esquema 1) é, sem sombra de dúvidas, a reação mais comum no nosso dia-adia. Toda vez que acendemos o fogão, um isqueiro, ligamos um motor de carro, de avião, de navio, etc.,
estamos realizando uma reação de combustão de alcanos. Mas, o que é interessante observar, é que
não nos interessa os produtos da reação (CO2 e água), mas a energia liberada nesse processo.
Esquema 1: Reação de combustão de alcanos
A pirólise (Esquema 2), também denominada de craqueamento de alcanos, é uma reação de grande
importância. O petróleo dá origem a muitos compostos diferentes, mas, mesmo assim, esses produtos
não atendem em diversidade e quantidade às necessidades do mundo moderno. A quantidade de
gasolina que consumimos, por exemplo, não pode ser obtida apenas da destilação do petróleo, pois
. 7 . Sala de Leitura Funções Orgânicas teríamos, com isso, um estoque enorme das frações mais pesadas (óleo diesel, querosene, etc.). Assim, o
que se faz é o craqueamento dos óleos mais pesados para obter mais gasolina.
Esquema 2: Pirólise de alcanos
Nota: Δ é o símbolo que se usa para indicar aquecimento nas reações químicas.
A halogenação dos alcanos (Esquema 3) é o método clássico utilizado para a obtenção de cloretos de
alquila (vamos conhecê-los no item 17), como clorofórmio (CHCl3), por exemplo.
Esquema 3: Halogenação (cloração) de alcanos
Nota: R é o símbolo que usamos para indicar uma cadeia acíclica ou cíclica
alifática.
2. Alcenos, ciclo-alcenos
Os alcenos (e ciclo-alcenos) diferem dos alcanos por possuírem uma ligação dupla C=C (ligação π ) – a
ligação dupla é o grupo funcional dos alcenos cíclicos e acíclicos, o que lhes confere uma reatividade
(propriedades químicas) bastante diferente dos alcanos. Os alcenos também são chamados de olefinas
porque ao reagirem com halogênios formam compostos oleosos (olefinas significa em latim “afinidade
por óleo”). Assim como os alcanos são apolares e insolúveis em água.
. 8 . Sala de Leitura Funções Orgânicas A pirólise dos alcanos (Esquema 2, item 1) é a principal fonte de obtenção dos alcenos.
Como a ligação π não tem rotação livre (ela é feita por entrosamento paralelo de orbitais p e se girar
acaba esse entrosamento, ou seja, quebra a ligação) os alcenos com dois substituintes diferentes em
cada carbono da ligação dupla existem como isômeros geométricos: cis e trans. Veja a Figura 5: no cisbut-2-eno as duas metilas estão para o mesmo lado, enquanto no trans elas estão em lados opostos.
cis-but-2-eno
trans-but-2-eno
Figura 5: cis e trans but-2-eno
Nota: Devido a grandes confusões que a nomenclatura cis x trans causa em compostos nos quais os
substituintes da dupla são diferentes, aconselha-se usar a nomenclatura Ex: Os substituintes em cada
carbono da ligação dupla são analisados em função do peso atômico. Quando os substituintes estão do
mesmo lado, o composto é Z, caso contrário, E. Veja o exemplo:
I 2
3
Z
I 2
Em C-2 os substituintes são iodo e fenila (C). O iodo
tem maior prioridade
Em C-3 os substituintes são metila (C) e hidrogênio. O
carbono tem maior prioridade.
3
E
Assim, a nomenclatura cis x trans está cada vez ficando mais restrita aos compostos cíclicos.
Os alcenos mais utilizados industrialmente são o eteno (etileno- H2C=CH2) e propeno (propilenoH3CCH=CH2). O etileno já foi utilizado como anestésico. Atualmente é utilizado para o amadurecimento
artificial de frutas (as frutas são colhidas ainda verdes, pois o transporte fica mais fácil e nos depósitos
. 9 . Sala de Leitura Funções Orgânicas de estoque das mesmas adiciona-se etileno e elas amadurecem). No entanto, a grande importância do
etileno reside no fato dele ser matéria-prima para a obtenção de vários polímeros como polietileno e
policloreto de vinila (PVC). Em países com reduzidas áreas agrícolas, o álcool etílico é obtido a partir do
etileno (não é o caso do Brasil, onde o álcool etílico é obtido por fermentação de plantas).
O propileno é matéria-prima para a obtenção do polipropileno, um polímero muito usado nas
indústrias têxteis e na produção de utensílios domésticos, dentre outras aplicações.
Como o grupo funcional dessa classe de compostos é uma ligação dupla ( ), mais fraca que as ligações
, as reações mais características dos alcenos são as de adição, em que a ligação dupla é transformada
em simples pela inserção de átomos do reagente. Diferente dos alcanos, ao invés de radicalares, essas
reações são iônicas: a clivagem da C=C é heterolítica, ficando o par de elétrons da ligação em apenas
um carbono e o outro vira um cátion. Veja no Esquema 4 o mecanismo (como ocorre a reação) da
hidratação (adição de água) ao etileno que fica mais fácil de entender:
Esquema 4: Reação (e mecanismo) da hidratação do etileno
Nota: O mecanismo está apresentado com setas duplas, porque essa reação é reversível (existe em
um equilíbrio dinâmico), ou seja, se eu pegar o álcool etílico e aquecer na presença de H2SO4 eu
formo etileno. O macete que a gente usa para a reação formar o álcool e não voltar é usar um dos
reagentes em grande excesso.
. 10 . Sala de Leitura Funções Orgânicas 2.1. Polienos
Quando um composto possui mais de uma ligação dupla ele é denominado genericamente de polieno.
Os polienos podem ser de três tipos (Figura 6): isolados – quando as duplas não estão em carbonos
vizinhos e aí uma dupla não interfere na outra; cumulados – quando as ligações duplas possuem um
carbono em comum. A reatividade desses compostos é muito diferente – o carbono comum às duas
ligações duplas é hibridizado sp e não vamos discutir nesse texto; conjugados, quando as ligações
duplas estão em carbonos vizinhos. Nesse caso, uma ligação dupla interfere na outra e eles são mais
estáveis, pois os elétrons estão deslocalizados. Observe, na Figura 6, o desenho dos orbitais p do buta1,3-dieno. Por que os elétrons iriam escolher ficar só nos orbitais entre C-1-C-2 e C-3-C-4 e não entre C2-C-3? Na realidade, os elétrons não escolhem nada e estão distribuídos igualmente entre todos os
orbitais, isto é, estão deslocalizados.
Buta-1,3 –dieno
Figura 6: Orbitais p do Buta-1,3- dieno
A deslocalização eletrônica (sistemas conjugados) está associada à existência de cor nos compostos
orgânicos. A Figura 7 mostra dois exemplos de produtos naturais muito conjugados e por conta disso,
coloridos.
. 11 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Licopeno: pigmento responsável
pela cor vermelha do tomate
Clorofila: Pigmento verde das
plantas; repare a conjugação
entre os anéis nitrogenados
(em verde)
Figura 7: Exemplos de compostos conjugados
3. Alcinos
Alcinos são hidrocarbonetos insaturados contendo uma ligação tripla (CΞC) e por serem
hidrocarbonetos (constituídos apenas de carbono e hidrogênio), também são apolares e insolúveis em
água. Devido ao fato da ligação tripla ser linear, o menor ciclo-alcino que existe é o ciclo-nonino - C9
(imagine você tentar fechar uma cadeia partindo de uma linha. Vai ter que forçar a barra e criar uma
espécie muito tensionada. Essa tensão só deixa de existir a partir de nove átomos. Veja a Figura 8:
Figura 8: Tensão na formação de ciclo-alcinos
. 12 . Sala de Leitura Funções Orgânicas A obtenção de alcinos é mais complicada que a dos outros hidrocarbonetos, com exceção do acetileno
(etino): HCΞCH, o alcino com maior aplicabilidade que se conhece até hoje.
O acetileno pode ser preparado facilmente a partir do coque (carvão mineral): reação do carvão com
óxido de cálcio (cal viva ou cal virgem) em altas temperaturas (usa-se fornos elétricos) produz carbeto
de cálcio – CaC2 – que, ao reagir com água, forma acetileno (Esquema 5).
Esquema 5: Preparação do acetileno a partir de carbeto de cálcio
O acetileno se decompõe facilmente quando comprimido, causando explosões violentas. Por isso, ao
contrário de outros gases como o oxigênio, hidrogênio e nitrogênio, o acetileno é armazenado em
cilindros de baixa pressão em uma solução com acetona.
A combustão de acetileno libera muito calor (altamente exotérmica) e, por isso, ele é usado nas soldas
oxi-acetilênicas (maçaricos). O lampião de carbeto também funciona à base da combustão do acetileno.
Pelo mesmo motivo citado para os alcenos, os alcinos sofrem classicamente reações de adição. Assim,
adição de água a alcinos leva à obtenção de cetonas, pois o produto formado é um álcool vinílico (ou
enol: compostos onde a hidroxila – OH está ligada a uma C=C de alcenos), que se transforma
imediatamente no seu tautômero, um composto carbonílico (Esquema 6a). Mas, o que é tautomeria?
Devido a uma questão de estabilidade, alcoóis vinílicos – espécies normalmente instáveis – sofrem
migração de hidrogênio com deslocamento de elétrons gerando as formas carboniladas (carbonila:
C=O) correspondentes (Esquema 6b):
. 13 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Esquema 6: hidratação de alcinos
Nota: O H2SO4 e o HgSO4 são catalisadores da reação.
Os alcinos terminais (que possuem hidrogênio ligado ao (ou aos) carbono da ligação tripla – algumas
pessoas chamam de alcino verdadeiro – tem uma outra propriedade química importante: eles são mais
ácidos (isto é, doam H+) que os hidrogênios ligados a C=C ou C-C.
4. Hidrocarbonetos aromáticos
A aromaticidade (atenção: não tem nada a haver com odor!) não é uma propriedade exclusiva de uma
classe de hidrocarbonetos. Vários compostos de outras classes funcionais podem ser aromáticos. Olhe a
Figura 9: a anilina é uma amina aromática, o ácido acetil salicílico (AAS) é um ácido aromático e as
vitaminas K também são aromáticas.
Figura 9: Exemplos de compostos aromáticos que não são hidrocarbonetos
. 14 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Bem, mas o que é aromático? E hidrocarboneto aromático?
Aromáticos são compostos cíclicos, insaturados, que são muito estáveis devido à energia de
estabilização por ressonância. Mas, o que é isso? Vamos olhar a Figura 10, que apresenta a arrumação
dos orbitais p no benzeno:
Figura 10: Benzeno e seus orbitais p
Assim como já se viu para o caso dos polienos conjugados, aqui também os elétrons não escolhem dois
orbitais p para ficarem. Eles estão deslocalizados por todos os átomos do ciclo formando duas nuvens
eletrônicas: uma abaixo e outra acima do plano do anel. É essa deslocalização que chamamos de
ressonância e por causa disso o benzeno pode ser representado das seguintes formas:
Estas duas formas – denominadas estruturas de
Kekulé – nos indicam que o benzeno não é uma
ou outra estrutura, mas uma mistura das duas
(um híbrido de ressonância).
. 15 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Esse híbrido pode ser representado da seguinte forma:
, onde o círculo representa as
nuvens eletrônicas.
Assim, podemos definir que um composto é aromático se for cíclico – para formar a nuvem de
elétrons deslocalizados – insaturado, todo conjugado e planar – para que os orbitais p possam se
entrosar paralelamente. Observou-se que essas condições são atingidas quando o anel conjugado
possui 4n+2 elétrons p, onde n é um número inteiro (regra de Hückel). Observe a Figura 11 que você
vai entender isto melhor:
Figura 11: Exemplos de aromáticos e não-aromáticos
Bem, agora você já deve ter percebido o que é um hidrocarboneto aromático. É um composto que só
possui carbono e hidrogênio e possui todas as propriedades que lhes conferem o caráter de
aromaticidade: cíclico, planar, todo conjugado e obedece à regra de Hückel. A Figura 12 mostra
exemplos de hidrocarbonetos aromáticos:
. 16 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Figura 12: Exemplos de hidrocarbonetos aromáticos
A maior fonte natural de compostos aromáticos é o alcatrão da hulha (carvão mineral), mas, como essa
fonte não dá conta de toda a necessidade do mundo moderno, compostos aromáticos também são
obtidos a partir do petróleo.
A hulha é uma variedade de carvão resultante da fossilização da madeira em ausência de ar. A
destilação da hulha produz três frações: fração gasosa, que já foi muito usada como combustível
doméstico e industrial (gás de rua), mas que tem sido substituída pelo gás natural, menos poluente e
hoje é usada industrialmente como fonte de hidrogênio; fração líquida, constituída das chamadas
águas amoniacais (alto teor de NH3 e usada para a obtenção de fertilizantes) e o alcatrão da hulha,
maior fonte de produtos aromáticos (a Tabela 1 mostra as principais frações obtidas na destilação do
alcatrão da hulha); fração sólida – coque –, formada praticamente apenas por carbono e usada em
metalurgia para a obtenção de alumínio, de ferro gusa e na produção de aço.
FRAÇÃO
FAIXA DE TEMPERATURA
PRINCIPAIS COMPONENTES
DE DESTILAÇÃO (oC)
Óleos leves
80-170
Benzeno, tolueno e xilenos
Óleos médios
170-230
Fenóis, cresóis e naftaleno
Óleos pesados
230-270
Fenóis, cresóis
Óleos de antraceno
270-400
Antraceno e Fenantreno
Resíduo
Piche
Tabela 1: Frações obtidas na destilação do alcatrão da hulha
Devido ao seu caráter apolar, os hidrocarbonetos aromáticos são muito utilizados como solventes,
além, é claro, como matéria-prima para inúmeros compostos importantes (medicamentos, inseticidas,
explosivos, etc.)
. 17 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Como a aromaticidade confere aos compostos aromáticos uma estabilidade especial, as reações
clássicas dos aromáticos são reações de substituição e não de adição, pois essas últimas acabariam com
a aromaticidade do sistema. Assim, por exemplo, a reação do benzeno com ácido nítrico/ácido sulfúrico
leva à substituição de um hidrogênio pelo grupo nitro, formando o nitrobenzeno (Esquema 7). O
nitrobenzeno tem um odor considerado agradável e por causa disso é muito usado em graxas de
sapatos, polidores de pisos, solventes para tintas e para o tratamento de couros utilizados em
vestuários. Sua maior aplicação é como matéria-prima para a síntese da anilina.
Esquema 7: nitração do benzeno
Funções orgânicas Halogenadas
A substituição de um ou mais hidrogênios de um composto orgânico por halogênio (F, Cl, Br e I) leva à
formação dos halocompostos. A ligação C-X é uma ligação polar – essa polaridade é diretamente
correlacionada à eletronegatividade do halogênio: F > Cl > Br >I - e é quem governa a reatividade
desses compostos.
5. Haletos de alquila e de arila
Os haletos de alquila têm grande importância no mundo moderno. Compostos organoclorados são
muito utilizados como solventes – possuem a vantagem de não serem inflamáveis em comparação com
aqueles derivados de petróleo – lubrificantes industriais, herbicidas e inseticidas.
O triclorometano (CHCl3-clorofórmio) e o cloreto de etila (CH3CH2Cl) já foram muito usados como
anestésicos, mas, devido às suas toxicidades, atualmente têm aplicação apenas como solventes. O
diclorometano (CH2Cl2) já foi muito utilizado nas indústrias alimentícias na obtenção de café
descafeinado (solvente para extrair a cafeína), mas hoje tem sido substituído por CO2 líquido. O
. 18 . Sala de Leitura Funções Orgânicas bromometano (CH3Br) tem origem natural (é exalado por algas marinhas) e sintéticas e foi muito
utilizado como fungicida e herbicida: era utilizado para esterilizar solos, na proteção de mercadorias
armazenadas (gorgulho de grãos e traças de farinhas) e na desinfecção de depósitos e moinhos.
Atualmente vários países o estão substituindo pelo iodometano (CH3I), que parece ser menos tóxico e
menos agressivo ao ambiente. Os clorofluorocarbonos (CFC´s, Freons) já foram muito utilizados como
propelentes de aerossóis e gases refrigerantes de geladeiras e condicionadores de ar, todavia, devido
ao fato de serem um dos responsáveis pelo buraco de ozônio, estão sendo substituídos pelos
hidrogeno-fluorocarbonos -HFC’s- (veja Figura 13). Em 1990, o Brasil aderiu ao Protocolo de Montreal,
um acordo internacional, firmado em 1987, em Montreal (Canadá), no qual os países signatários se
comprometeram, na época, a reduzir em 50% a produção e consumo de CFC1s até o ano 2000. Em
1990, essa meta de 50% foi revista (Emenda de Londres) e houve o compromisso de abandonar
totalmente o consumo de Freons até o ano 2000 e o de bromometano até 2015. O Brasil (dados de
2007) já reduziu em 90% a quantidade de CFC’s que produzia em 1986.
O CFC-12 era o gás mais usado em geladeiras e freezers. Desde 2002 estes
equipamentos fabricados no Brasil têm subsitituido o CF2 per HFC 134 A.
Figura 13: CFC-12 e HFC-134 A.
Os compostos clorados têm grande atividade como pesticidas (veja na Figura 14), mas, como causam
problemas ambientais sérios, seu uso está decaindo. O problema é que eles permanecem no ambiente
e são tóxicos aos seres vivos – recebem, inclusive, a designação genérica de poluentes orgânicos
persistentes (POP). Outros organoclorados que já foram muito utilizados são os PCB’s (bifenilas
policloradas) – ver Figura 14. Como resistem a altas temperaturas, são maus condutores elétricos e
quimicamente não reativos (estáveis quimicamente); foram muito utilizados em refrigeração, insulantes
e lubrificação. Eram usados em transformadores, capacitores, trocadores de calor, sistemas hidráulicos,
óleos industriais, tintas, adesivos, retardadores de chama, etc. No Brasil, são comercializados com o
nome genérico de Ascarel®. Em 1981, através de uma Portaria Ministerial, foi proibida a fabricação,
comercialização e uso de PCB’s em todo o território brasileiro. No entanto, permite que os
. 19 . Sala de Leitura Funções Orgânicas equipamentos já instalados continuem em funcionamento até que seja necessária sua substituição por
quebra (o que leva mais ou menos quarenta anos).
Figura 14: Exemplos de POP
Dentre os haletos ligados a C sp2, o mais importante, com certeza, é o cloreto de vinila (CH2=CHCl),
monômero do policloreto de vinila (PVC) – Figura 15. Quem nunca viu um cano de PVC? O
tetracloroetileno (Cl2C=CCl2) é o solvente usado em tinturarias nas “lavagens a seco” – a “lavagem a
seco” não significa ausência de líquido (a roupa é molhada com o solvente), mas sim ausência de água.
O tetrafluoroetileno (F2C=CF2) é o monômero do politetrafluoroetileno (PTFE), conhecido como “teflon”
– Figura 15. É um polímero com muitas aplicações, dentre as quais, revestimento de panelas –
principalmente frigideiras – porque as frituras tendem a não aderir nesse polímero. Uma aplicação
curiosa do teflon é o seu uso na construção de edifícios à prova de terremotos, pois sapatas deslizantes
de teflon incluídas nas fundações permitem que o prédio se movimente sem desgastar o seu suporte.
. 20 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Figura 15: Exemplos de polímeros halogenados
A reatividade dos haletos de alquila e de arila são bem diferentes. Os haletos de alquila sofrem,
classicamente, reações de substituição – podem ser transformados em várias outras funções orgânicas
e, por isso, são muito utilizados como matéria-prima – e de eliminação, formando alcenos ou alcinos.
Assim, por exemplo, a reação do 2-cloro-propano com solução alcooólica de KOH (KOH em etanol)
forma o propeno, enquanto a reação com solução aquosa de KOH leva à obtenção do propan-2-ol
(Esquema 8).
Esquema 8: Reação de 2-cloro-propano com KOH em diferentes meios
. 21 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Já os haletos de arila sofem reações de substituição no anel aromático, que, dependendo das condições
reacionais acontecem por substituição de um hidrogênio ou do próprio haleto. Assim, tratamento de
bomo-benzeno com NaNH2 forma a anilina, enquanto com HNO3/H2SO4 forma uma mistura de orto e
para nitro-bromo-benzeno (esquema 9). Repare que no primeiro caso foi o bromo que foi substituído,
enquanto no segundo foi o hidrogênio. Quando ocorre essa substituição, ela sempre acontece nas
posições orto e para, em relação ao halogênio.
Esquema 9: Reações do bromo-benzeno
Nota: Quando o anel aromático possui um substituinte, as
posições são designadas orto, meta e para:
Br
orto
orto
meta
meta
para
Reação tanto dos haletos de alquila quanto dos de arila com limalha de magnésio formam os reagentes
de Grignard (RMgX ou ArMgX), que estão discutidos no item 17.
Dentre os compostos orgânicos halogenados existe ainda a classe dos haletos de acila (RCOX), que você
vai conhecer mais adiante (item 11):
. 22 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Funções Orgânicas Oxigenadas
Classes que contêm o grupo funcional oh: alcoóis e fenóis
6. Alcoóis
Apesar de a gente sempre associar essa palavra ao álcool etílico (etanol- CH3CH2OH) usado em bebidas
alcoólicas e combustível, entre várias outras aplicações, os alcoóis compreendem uma grande família
de compostos orgânicos que possuem uma hidroxila (OH) ligada a um carbono saturado (sp3). Na
Figura 2 você já foi apresentado a alguns alcoóis. As ligações C-O e O-H são polares, e isso responde
grande parte pela reatividade dos alcoóis. Além disso, o hidrogênio ligado ao oxigênio faz ligação
hidrogênio – força intermolecular forte –, o que faz, por exemplo, com que não existam alcoóis gasosos
nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP). O metanol (CH3OH) é um líquido inflamável e
possui chama invisível. Por causa disso, exige cuidados especiais no seu manuseio. É usado como
combustível em Fórmula Indy e as equipes de automobilismo dessa categoria recebem treinamento
especial, pois o fogo resultante do metanol é invisível.
O metanol também é denominado “álcool da madeira”, porque era obtido pela sua destilação.
Atualmente é obtido industrialmente por reação de carvão com água na presença de catalisadores e
tem grande aplicação como solvente.
O etanol é muito usado como combustível e possui a vantagem, em relação à gasolina e ao óleo diesel,
de ser renovável e também um “combustível limpo”, isto é, não libera, em sua combustão, compostos
de enxofre, o que acontece com os derivados de petróleo. No Brasil, é obtido pela fermentação
principalmente da cana-de açúcar. O álcool vendido em farmácias é denominado álcool desnaturado,
porque adicionam-se substâncias de sabor desagradável, para evitar seu uso como bebida.
Dois exemplos de polialcoóis (mais de uma função hidroxila) importantes são o etileno-glicol e a
glicerina (Figura 16). O primeiro é um diol – duas hidroxilas – usado na fabricação de polímeros (por
exemplo, poliuretano e poliésteres) e como aditivos em radiadores de automóveis, para evitar
enferrujamento e congelamento da água em países de clima frio. A glicerina (glicerol, propanotriol) é
um triol, subproduto da obtenção de sabões e biodiesel (as gorduras são triésteres – ver item 12 de
glicerol) e é usada como umectante em cosméticos e indústria alimentícia. É matéria-prima para a
produção da trinitroglicerina, plásticos e fibras sintéticas.
. 23 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Figura 16: Etileno-glicol, glicerol e exemplos de derivados
Os alcoóis sofrem vários tipos de reações. Como o oxigênio é muito eletronegativo, o hidrogênio da
hidroxila é ácido. Por exemplo, o metóxido de sódio (CH3O-Na+), uma base usada na fabricação do
biodiesel, é obtida por reação do metanol com sódio metálico, aproveitando exatamente a acidez desse
hidrogênio (veja esquema 10). Na realidade, essa reação é de redução do hidrogênio. Podemos também
retirar o hidrogênio por reação clássica ácido-base, mas aí temos de usar bases muito fortes, pois os
alcoóis são ácidos fracos.
Como o oxigênio possui dois pares de elétrons não ligantes (conte o número de elétrons em torno do
oxigênio e repare que para completar o octeto existem quatro elétrons que não estão fazendo ligação)
eles podem receber um H+, ou seja, também podem atuar como base. Os cátions resultantes dessa
reação são chamados de íons alquil-oxônios e são muito utilizados como intermediários em reações de
substituição e eliminação de alcoóis (para aumentar a reatividade dos alcoóis). Substâncias que podem
atuar tanto como bases quanto como ácidos são denominadas anfotéricas.
. 24 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Esquema 10: Obtenção de metóxido de sódio e utilização na fabricação de biodiesel.
Por exemplo, o éter etílico pode ser obtido por reação do etanol com H2SO4. Para essa reação ocorrer,
em uma primeira etapa ocorre uma protonação da “base” (o etanol) pelo ácido, formando o íon
alquiloxônio. Aí, então, é que outra molécula do álcool ataca esse íon, levando, após desprotonação, ao
éter. O H2SO4 atua como catalisador: ele protona o álcool etílico para que seja eliminada água, uma
molécula neutra, estável, mais fácil de ser eliminada que um HO-. Veja o Esquema 11, que facilita o
entendimento:
Esquema 11: Mecanismo de formação do éter etílico a partir do etanol.
. 25 . Sala de Leitura Funções Orgânicas A desidratação de alcoóis para obter alcenos é feita por aquecimento com H2SO4 ou H3PO4 e segue o
mesmo princípio: protonação do álcool para ser eliminada uma molécula de água (Esquema 12):
Esquema 12: Desidratação do cicloexanol
Como os alcoóis primários (RCH2OH) possuem dois hidrogênios ligados ao carbono em que está ligada
a hidroxila, sofrem oxidação parcial até aldeído (só um hidrogênio é oxidado) ou total (oxidação dos
dois hidrogênios) até ácido carboxílico. Os alcoóis secundários (R2CHOH) são oxidados a cetonas.
Alcoóis terciários, como não possuem hidrogênio ligado ao carbono que contém hidroxila não são
oxidados.
Os bafômetros utilizados pela polícia para a medida de álcool no sangue de motoristas baseiam-se na
oxidação do etanol a ácido acético usando dicromato de potássio como agente oxidante (Esquema 13):
Durante essa reação, o íon dicromato (Cr+6), de cor laranja, reage com álcool formando ácido acético e
sendo reduzido a sulfato de cromo (Cr+3), de cor verde. O grau de mudança de cor está diretamente
relacionado à quantidade de álcool no ar (sopro). O ácido sulfúrico é catalisador da reação. Para medir a
quantidade de álcool, a mistura que sofreu a reação é comparada a uma que não reage em um sistema
de fotocélulas e a diferença de cor produz uma corrente elétrica que faz a agulha do medidor se mover.
. 26 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Esquema 13: Reações do bafômetro
7. Fenóis
Fenóis são uma classe de compostos orgânicos que possuem a hidroxila diretamente ligada a um anel
aromático. O fenol (hidroxibenzeno, ácido fênico) foi o primeiro antisséptico usado em hospitais para
evitar a proliferação de micro-organismos. Seu uso hoje como antisséptico é proibido porque é muito
corrosivo e causa queimaduras sérias. Os metil-fenóis são comumente conhecidos como cresóis e a
mistura dos isômeros orto, meta e para são muito utilizados como desinfetantes (creolina – Figura 17).
Figura 17: Fenol e cresóis
O fenol é usado na fabricação de polímeros, corantes, resinas e medicamentos (Figura 18). A baquelite é
uma resina sintética, obtida por polimerização de fenol com formaldeído, quimicamente estável e
resistente ao calor. Seu uso decresceu muito, por ser quebradiça, mas ainda é usada em materiais que
. 27 . Sala de Leitura Funções Orgânicas necessitam ser resistentes a temperaturas, como suportes de lâmpadas e alças de panelas. O vermelho
de fenol é um corante muito utilizado como indicador de pH: sua cor exibe uma transição do amarelo
ao vermelho na faixa de pH entre 6,6 e 8. Acima de pH 8,1 fica com coloração rosa magenta. É utilizado,
por exemplo, em kits para verificação de pH de piscinas. O ácido salicílico é utilizado como esfoliante em
tratamentos de psoríase e dermatites esfoliantes. É também o precursor para a síntese do ácido acetilsalicílico (AAS) e do salicilato de metila.
Figura 18: Fenol e exemplos de derivados
Os fenóis são bem mais ácidos que os alcoóis porque o sal resultante (fenolato ou fenóxido) é
estabilizado por ressonância (deslocalização de elétrons – veja a Figura 19). Assim, pode-se usar bases
mais fracas, como NaOH ou KOH (essas bases não reagem com alcoóis). Esses fenolatos são muito
reativos e utilizados para a síntese de éteres alquil-arílicos (conhecida como síntese de Williamson),
como mostrado no Esquema 14:
. 28 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Figura 19: Deslocalização eletrônica no fenolato
Esquema 14: Síntese de Williamson
Já comentamos que os alcoóis são anfóteros: reagem como ácidos e como bases. Já os fenóis não
reagem como base – pelo mesmo motivo que explica a sua acidez: como os pares de elétrons do
oxigênio (um de cada vez) estão deslocalizados pelo anel aromático – muito semelhante ao que a gente
viu para o fenolato, Figura 20 – não estão disponíveis para se ligar ao hidrogênio, pois perderiam essa
capacidade de deslocalização. Essa diferença de caráter básico é evidenciado em uma reação clássica
para a formação de ésteres (ver item 12): a esterificação de Fischer.
A esterificação de Fischer é uma reação que ocorre entre alcoóis e ácidos carboxílicos para formar um
éster (veja o esquema 15, da obtenção do acetato de isoamila, um éster muito usado como flavorizante
– substância adicionada em alimentos e medicamentos para mimetizar determinados sabores e odores
. 29 . Sala de Leitura Funções Orgânicas – de banana). Nessa reação, o álcool funciona como base, utilizando um dos pares de elétrons não
ligantes do oxigênio para fazer uma ligação como o carbono carbonílico dos ácidos carboxílicos:
Esquema 15: Esterificação de Fischer
Já os fenóis não formam ésteres aromáticos por reação com ácidos carboxílicos (porque não têm o
caráter básico dos alcoóis). Para se obter, por exemplo, o AAS (Esquema 16), que é um éster de fenol,
usamos anidrido acético (ver item 11) ao invés de ácido acético, porque o primeiro é mais reativo. Com
o ácido acético, a reação não ocorre.
Esquema 16: Obtenção do AAS
. 30 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Além das reações comentadas acima, os fenóis também sofrem reações de substituição no anel
aromático, no qual o hidrogênio ligado ao anel é substituído por um átomo ou grupo de átomos. Da
mesma forma que os halogênios, as substituições sempre ocorrem nas posições orto e para em relação
à hidroxila fenólica. A síntese de Kolbe-Schimitt (Esquema 17) para a obtenção do ácido salicílico é um
exemplo clássico e, nesse caso, a reação só ocorre na posição orto – ocorre uma complexação da OH (na
realidade, do fenolato, pois a gente primeiro trata o fenol com NaOH) com o CO2, que orienta para que a
reação só ocorra aí.
Esquema 17: Síntese de Kolbe-Schmitt
8. Éteres
Quando o hidrogênio da OH de alcoóis e fenóis é substituído por um grupo alquil ou aril, temos a classe
dos éteres. O éter etílico (CH3CH2OCH2CH3) ou etoxi-etano é o que conhecemos como “éter”, usado
como anestésico, como solventes de resinas e óleos (são pouco polares) e na extração de óleos,
gorduras e essências. A polícia federal controla a venda de éter etílico, porque ele é usado como
solvente para a extração da cocaína das folhas de coca. O problema do uso do éter é que ele é volátil
(evapora facilmente), inflamável (pega fogo muito fácil) e é mais denso que o ar: se deixarmos uma
garrafa de éter aberta ele vai volatilizando e se acumulando no chão. Aí, qualquer faísca é suficiente
para gerar um incêndio. O éter etílico também é denominado éter sulfúrico, pois foi obtido pela
primeira vez por Valerius Cordus – séc. XVI, quando reagiu etanol com ácido sulfúrico (essa reação a
gente viu quando discutiu os alcoóis – Esquema 11).
Os éteres são pouco reativos (só sofrem basicamente reações de clivagem-quebra - por ácidos, como
exemplificado no Esquema 18) e por causa dessa propriedade são muito usados como solventes (um
solvente só deve dissolver as substâncias, e não reagir com elas. Aí seria um reagente!). O
Tetraidrofurano -THF, dimetoxietano - DME - e a dioxana (Figura 20) são exemplos de solventes que a
gente usa muito em laboratórios de Química.
. 31 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Esquema 18: Clivagem do éter etílico
Figura 20: Exemplos de solventes etéreos
Uma exceção à baixa reatividade dos éteres são os epóxidos: éteres cíclicos com três carbonos. Como
para fechar a cadeia carbônica com apenas três carbonos, a cadeia tem que ser forçada, os ângulos das
ligações C-C ficam muito diferentes dos do tetraedro (C sp3:109,5o) – lembrem-se que os ângulos de um
triângulo equilátero são de 60o – e a gente diz que os epóxidos (assim como o ciclo propano) são muito
reativos (tendem a sofrer reações de abertura do anel), porque têm uma grande tensão angular.
O epóxido sem substituinte é denominado óxido de etileno. É um gás utilizado para esterilização de
equipamentos hospitalares que não podem ser esterilizados por meio de altas temperaturas. É também
a matéria-prima para a obtenção do etileno-glicol e polímeros como os polietilenoglicóis (PEG) – (Figura
21), utilizados, por exemplo, em cremes cosméticos e medicamentosos.
Vários tipos de epóxidos – com diversos substituintes – são usados para a obtenção das resinas epóxi
(Figura 21).
. 32 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Figura 21: Exemplos de polímeros obtidos de epóxidos.
Classes Orgânicas Que Possuem O Grupo Funcional Carbonila (C=O)
9. Aldeídos e cetonas
Os aldeídos e cetonas possuem como grupo funcional a carbonila, no qual o carbono está hibridizado
sp2. Essa ligação é polar – o carbono está com caráter positivo: eletrofílico – e é a responsável pela
grande reatividade dessa classe de compostos. Os aldeídos e cetonas com pelo menos um hidrogênio
α (hidrogênio ligado no carbono vizinho ao grupo carbonila) encontram-se em um equilíbrio dinâmico
com um isômero denominado enol (Esquema 19). Esse equilíbrio é denominado tautomerismo cetoenólico e, na grande maioria das vezes, está deslocado sempre para a forma ceto (para os aldeídos ou
cetonas), isto é, sempre tem muito mais aldeído ou cetona do que enol.
. 33 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Esquema 19: Tautomeria ceto-enólica
Aldeídos e cetonas são muito usados em perfumaria e indústrias alimentícias e farmacêuticas como
odorizantes.
Veja alguns exemplos na Figura 22.
. 34 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Figura 22: Exemplos de aldeídos e cetonas usados como aromatizantes
O metanal (formaldeído) é um gás normalmente comercializado na forma de uma solução aquosa a
37% conhecida como formol ou formalina. Esta solução é muito utilizada como desinfetante e como
conservante de amostras biológicas. O formaldeído (gás) é usado na produção das resinas baquelite
(reveja a Figura 18), fórmica (formaldeído + ureia), etc.
O etanal (acetaldeído) é um líquido incolor de cheiro característico: aquele cheiro típico dos carros a
álcool é devido à oxidação parcial do álcool etílico a etanal. É utilizado na fabricação de polímeros (por
exemplo, o poliacetato de vinila – PVA – cola branca), inseticidas (é matéria-prima para a obtenção de
DDT), e na fabricação dos espelhos comuns (espelhos de prata).
. 35 . Sala de Leitura Funções Orgânicas A acetona (propanona) é a cetona mais simples e é usada como solventes (de lacas, resinas, acetileno),
na extração de óleos vegetais e na fabricação de medicamentos hipnóticos como o sulfonal (um
sonífero).
Os aldeídos e cetonas são muito importantes na Química Orgânica devido à versatilidade, ao grande
número de reações de que podem participar, com possibilidade de formação de vários tipos de
produtos. Vamos ver as características do grupo funcional carbonila para o qual a gente estende essa
reatividade: como contém uma insaturação (C=O), apresentam, por isso, tendência a sofrer reações de
adição, como os alcenos. Todavia, diferentemente dos alcenos, a ligação
é muito polarizada, o que
traz consequências importantes. O carbono tem caráter positivo e assim sofre ataque de espécies que
possuem uma carga negativa ou um par de elétrons não ligantes (nucleófilos). Relembre (reveja item 2,
Esquema 4) que nos alcenos quem inicia a reação de adição à C=C é uma espécie positiva – um
eletrófilo.
A reação de Grignard é um exemplo clássico de adição nucleofílica à carbonila (Esquema 20). Como no
reagente de Grignard, o carbono está ligado a um metal – mais eletropositivo – o carbono está com
caráter nucleofílico e então se adiciona à carbonila, formando alcoóis. Observe – analise as estruturas –
que reações com o formaldeído sempre formam alcoóis primários, com aldeídos são formados alcoóis
secundários e com cetonas, alcoóis terciários.
Como o hidrogênio é menor que grupos alquila, em todas as reações de adição nucleofílica os aldeídos
reagem mais rapidamente que as cetonas (tem mais espaço para o nucleófilo atacar a carbonila de
aldeídos) e o formaldeído é o mais reativo de todos (tem hidrogênio dos dois lados).
Esquema 20: Reações de Grignard em aldeídos e cetonas
. 36 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Outra reação de adição nucleofílica à C=O, e que acontece muito na natureza, é a da adição de alcoóis a
aldeídos, formando hemiacetais e acetais (ou hemicetais ou cetais, se ocorrer com cetonas),
conforme pode ser visto no Esquema 21:
Esquema 21: Adição de alcoóis a aldeídos e cetonas
Essas funções orgânicas são muito instáveis – porque contêm dois átomos de oxigênio eletronegativos
ligados a um mesmo carbono e normalmente a gente não consegue obtê-los (rapidamente voltam para
as cetonas ou aldeídos, embora esteja comprovado que se formam!). Todavia, quando as funções OH e
C=O estão na mesma molécula, essa reação acontece bem mais facilmente e os produtos são, também,
facilmente isolados.
Os açúcares (carboidratos) são compostos de função mista: poliálcool-aldeído ou poliálcool-cetona de
fórmula geral CnH2nOn. São classificados em monossacarídeos, dissacarídeos ou polissacarídeos, sendo
esses dois últimos formados por dois (dissacarídeos) ou mais monossacarídeos (os polissacarídeos são
polímeros naturais). Por exemplo, a glicose é um monossacarídeo, a sacarose (açúcar de cozinha), um
dissacarídeo (glicose + frutose) e o amido, um polissacarídeo (é constituído por mais ou menos 1.400
unidades de glicose). Agora, repare bem a estrutura deles (Figura 23) e perceba que são hemicetais ou
hemiacetais. Na realidade, o que ocorre é que como a OH e a C=O pertencem à mesma molécula, são
mantidos permanentemente na vizinhança um do outro: mesmo quando há um desligamento
momentâneo (e há, em solução: os hemicetais e hemiacetais estão frequentemente se desligando) a
molécula tende a passar a maior parte do tempo na forma cíclica (hemiacetal ou hemicetal),
especialmente se o anel formado tiver cinco ou seis membros.
. 37 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Figura 23: Glicose, sacarose e amido
Nota: A estrutura aberta da glicose está apresentada em Projeção de Fischer, a
forma mais usual de se trabalhar com a apresentação dos açúcares.
Além da reação de adição à carbonila, os aldeídos podem sofrer reações de oxidação, formando ácidos
carboxílicos – existem inúmeros reagentes que podem fazer isso, dentre os quais o K2Cr2O7 em meio
ácido (mesmo oxidante que a gente viu para os alcoóis e utilizado nos bafômetros), KMnO4
(permanganato de potássio), hipocloritos (água sanitária) e o complexo Ag (NH3)2OH (complexo
diamin-prata). Esse último, ao oxidar aldeídos, forma prata metálica (Ag0) que se deposita no recipiente
onde se faz a reação. É dessa maneira que são feitos os espelhos (Esquema 22). As cetonas, como não
possuem hidrogênio diretamente ligado ao carbono da carbonila, não são oxidadas.
. 38 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Esquema 22: Reação de formação do espelho de prata
Aldeídos e cetonas podem ser reduzidos, e aí, dependendo do reagente usado, vão formar alcoóis (com
Zn, HCl, por exemplo) ou hidrocarbonetos (com amálgama de Zn/HCl). No esquema 23 são mostrados
exemplos. Observe que aldeídos vão gerar alcoóis primários e cetonas alcoóis secundários.
Esquema 23: Redução de aldeídos e cetonas
. 39 . Sala de Leitura Funções Orgânicas 10. Ácidos carboxílicos
Os ácidos carboxílicos possuem como grupo funcional a carboxila: COOH. Comparados com os demais
compostos orgânicos, são ácidos mais fortes.
O ácido fórmico(HCOOH) recebe esse nome porque foi isolado pela primeira vez de formigas vermelhas.
É utilizado como desinfetante e, na indústria têxtil, como fixador de corantes em tecidos.
O ácido carboxílico conhecido há mais tempo é o ácido acético (CH3COOH). O vinagre é uma solução
aquosa entre 4% a 7% de ácido acético (1 litro de vinagre tem de 40g até 70g de ácido acético). O
vinagre é tão antigo quanto a civilização humana e já na Grécia antiga o filósofo Teofrastos (371 a 287
a.C.) descreveu a ação do vinagre sobre certos metais para produzir pigmentos úteis para fins artísticos.
Os romanos antigos ferviam vinagre em vasilhas de chumbo para produzir um xarope doce. Sem
perceber que estavam se envenenando, ingeriam consideráveis quantidades desse xarope chamado
sapa. O acetato de chumbo, muito venenoso, tem sabor doce. O envenenamento por chumbo é muito
problemático, já que nosso organismo não consegue eliminá-lo facilmente.
O vinagre forma-se por fermentação aeróbica – na presença de oxigênio - de várias bebidas alcoólicas
por ação de bactérias do genero Acetobacter (fermentação acética), normalmente já presentes em
frutos, sucos, vinhos. Qualquer bebida alcólica contendo 7% ou menos de álcool, se exposta ao ar,
“azeda” com surpreendente facilidade. Você já deve ter ouvido falar que se deve guardar vinho com a
garrafa deitada. Isso porque a rolha molhada não deixa entrar oxigênio, condição necessária para
ocorrer a fermentação acética.
O ácido acético sem água (ácido acético glacial, recebe esse nome porque se solidifica a 16oC) foi
preparado já pelos alquimistas como Libavius (séc. XVI), mas essas preparações não foram feitas
diretamente a partir do vinagre, e sim por destilação a seco dos acetatos de chumbo ou de cobre.
Atualmente, o ácido acético glacial é obtido principalmente por oxidação do acetaldeído, do butano
(clivagem oxidativa) ou por carbonilação do metanol.
O ácido acético é utilizado para a obtenção de polímeros (como, por exemplo, o PVA – cola branca e
cola de madeira – e o acetato de celulose, muito usado na indústria têxtil), na preparação de
aromatizantes (vários ésteres de acetato são utilizados em perfumaria, indústria de alimentos, etc.) e
como solvente. Os seus derivados: ácido glicólico (HOCH2COOH) e tioglicólico (HSCH2COOH) têm muita
aplicação em cosmética. O primeiro é utilizado em produtos cosméticos para peeling, pois tem alta
penetrabilidade cutânea, melhorando a textura e a aparência da pele, e o segundo é usado como
depilador químico e em alisamento de cabelos por romper as pontes dissulfeto (S-S) presentes nas
proteínas dos fios de cabelo.
. 40 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Outros ácidos carboxílicos são produzidos por micro-organismos em processos de “decomposição” de
alimentos. O ácido butírico CH3CH2CH2COOH), por exemplo, é encontrado na manteiga rançosa. Um
processo semelhante ocorre com a gordura (gorduras são ésteres do glicerol, lembra-se?) que é
eliminada em nosso suor: dependendo das bactérias presentes na pele de cada indivíduo, certas partes
do corpo podem adquirir, principalmente perto do prazo para o próximo banho, cheiros muito
semelhantes a certos alimentos estragados ou maturados.
Devido ao seu caráter básico, os ácidos carboxílicos sofrem reações de neutralização com bases
formando sais (Esquema 24):
Esquema 24: Reação de neutralização do ácido acético
Os sabões são sais de ácidos graxos. Ácidos graxos são ácidos carboxílicos, geralmente com uma
cadeia carbônica longa não ramificada; essa cadeia pode ser saturada (sem ligações duplas) ou
insaturadas. No caso das insaturadas, em todos os ácidos graxos naturais elas são de configuração cis. A
grande maioria dos ácidos graxos naturais tem um número par de átomos de carbono. Essa longa
cadeia carbônica é que faz com que os ácidos graxos sejam insolúveis em água. A Figura 24 mostra
alguns exemplos de ácidos graxos.
. 41 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Figura 24: Exemplos de ácidos graxos
Todavia, apesar de serem sais de ácidos graxos, os sabões não são obtidos por reações de neutralização
desses, mas a partir dos triésteres do glicerol (óleos ou gorduras). A gente vai ver isso um pouco mais a
frente, quando estudarmos os ésteres.
Os ácidos carboxílicos sofrem principalmente reações de substituição da OH por outros átomos ou
grupos de átomos que são denominadas de reações de substituição no grupo acila (acila é o nome de
radicais do tipo RCO). Essas reações formam compostos constituintes de uma grande variedade de
classes funcionais, chamadas genericamente de derivados dos ácidos carboxílicos, que são: haletos de
ácidos, anidridos, ésteres, amidas e nitrilas (veja Figura 25, que apresenta um exemplo de cada). Essas
últimas não são obtidas por substituição da OH, mas são consideradas derivados de ácidos porque por
hidrólise (reação de quebra por ação de água) geram ácidos carboxílicos. Por definição, derivado de
ácido carboxílico é todo composto que por hidrólise gera ácido carboxílico.
. 42 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Figura 25: Exemplos de derivados de ácidos carboxílicos
11. Haletos de ácidos e anidridos de ácidos
Às vezes é preciso realizar reações que são mais difíceis de acontecer e, para isso, é necessário a
intermediação de espécies muito reativas (por exemplo, relembre que a gente comentou que os fenóis
não são esterificados por reação e Fischer com ácidos carboxílicos, item 7, Esquema 16). Por conta disso,
o homem “inventou” as funções orgânicas haletos de ácido e anidridos, ou seja, esses compostos não
existem na natureza. Os haletos de ácidos – os mais comuns são os cloretos – são obtidos pela reação
de ácidos carboxílicos com SOCl2 (cloreto de tionila) ou haletos de fósforo como PCl3 (tricloreto de
fósforo) ou PCl5 (pentacloreto de fósforo). A partir deles – são os derivados de ácidos carboxílicos
mais reativos que existem – consegue-se obter todos os outros derivados de ácidos carboxílicos
(exceto as nitrilas – Esquema 25).
. 43 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Esquema 25: Formação e reações do cloreto de acetila (cloreto de ácido)
Os anidridos de ácido, como o próprio nome diz, são obtidos por tratamento dos ácidos
correspondentes com um agente dessecante (P2O5, por exemplo). Como você viu acima – no esquema
25 – também podem ser formados a partir de cloretos de ácidos, mas esse método é usado
principalmente quando se precisa de anidridos mistos (que vêm de dois ácidos diferentes). Ácidos
dicarboxílicos, que podem formar anidridos cíclicos com cinco ou seis membros, geralmente perdem
água com mais facilidade - basta aquecer (veja Esquema 26).
Esquema 26: Obtenção de anidrido cíclico
Os anidridos só não são mais reativos que os haletos de ácido. Dessa maneira, a partir deles também se
faz reações de esterificação e formação de amidas. Relembre que a gente viu – Esquema 16 – que o
método clássico de obtenção de AAS usa o anidrido acético como agente de esterificação (o radical
CH3CO é denominado acetil e esse tipo de esterificação a gente chama de reação de acetilação). Os
. 44 . Sala de Leitura Funções Orgânicas anidridos e haletos de ácido são espécies muito reativas e, assim, reagem rapidamente com a água
(hidrólise) formando os ácidos carboxílicos correspondentes. É muito comum os químicos pegarem
uma garrafa de anidrido acético e ela estar cheia de ácido acético: à medida que se manipula a garrafa
do reagente, vai entrando água da umidade do ar e essa vai hidrolisando o anidrido.
12. Ésteres
Nos ésteres, o hidrogênio da carboxila (COOH) dos ácidos carboxílicos é substituído por um grupo
alcolato (OR ou OAr). Os ésteres cíclicos recebem a designação de lactonas. Os ésteres têm várias
aplicações: como solventes, polímeros (poliésteres), medicamentos (relembre que o AAS, por exemplo,
tem uma função éster), flavorizantes (já comentamos que os ésteres têm essa grande aplicação na
indústria alimentícia e de medicamentos) – veja a Figura 26 – e na fabricação de sabões.
O
O
O
H
Butanoato de etila
Flavorizante
para abacaxi O
Formiato de isobutila
Flavorizante para framboesa
O
O
O
O
Acetato de benzila
Acetato de octila
Flavorizante de laranja Odor de gardênia Figura 26: Exemplos de ésteres usados como flavorizantes
A hidrólise de ésteres em meio ácido forma ácido carboxílico e álcool (é o reverso da esterificação de
Fischer – Esquema 15 – que já comentamos ser uma reação em equilíbrio dinâmico) e, em meio básico,
forma os sais de ácidos carboxílicos (carboxilatos) e álcool. Essa hidrólise é denominada de
saponificação, pois é a reação que produz sabão.
. 45 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Os lipídeos são compostos naturais de origem biológica, insolúveis em água. Os exemplos mais
comuns de lipídeos são os óleos, gorduras e ceras. Óleos e gorduras são ésteres do glicerol (por isso são
também chamados de glicerídeos) onde, na maioria das vezes, as três hidroxilas do glicerol estão
esterificadas com ácidos graxos (se você não lembra o que é isso, reveja o item 10: ácidos carboxílicos),
isto é, são triglicerídeos. Chamamos de óleo os glicerídeos que são líquidos à temperatura ambiente e
de gorduras os que são sólidos. Essa diferença de estado físico é porque as gorduras têm mais ácidos
graxos saturados, enquanto os óleos possuem mais ácidos insaturados. Ceras são monoésteres (não são
glicerídeos) de ácidos graxos (Figura 28).
Além dos óleos, gorduras e ceras, existem outros lipídeos que são classificados separadamente devido
às suas propriedades diferenciadas: fosfolipídeos (incluindo fosfoglicerídeos) – que são componentes
das membranas celulares –; esfingolipídeos – que também são componentes das membranas celulares;
lipoproteínas – que fazem o transporte de colesterol no sangue; etc. Observe a estrutura do fosfolipídeo
e do esfingolipídeo (Figura 27) e perceba que o primeiro é um éster de fósforo e a segunda é uma
amida.
Figura 27: Exemplos de lipídeos
. 46 . Sala de Leitura Funções Orgânicas A reação dos óleos e gorduras com base (na maioria das vezes usa-se NaOH) em meio aquoso é que
origina os sabões (Esquema 27):
Esquema 27: Produção de sabão
Agora vamos ver como os sabões atuam e para isso a gente precisa lembrar do conceito de tensão
superficial de um líquido, uma propriedade que está diretamente relacionada às forças de atração e
repulsão que ocorrem entre as moléculas. Quanto maiores forem as atrações intermoleculares de um
líquido, maior sua tensão superficial: essas moléculas, por estarem mais atraídas umas às outras, tem
maior viscosidade e menor tendência a esparramarem-se. Fisicamente falando, a tensão superficial
seria a energia necessária, na forma de trabalho, para expandir a superfície de um líquido. Assim,
fica perceptível que quanto mais unidas estiverem as moléculas de um líquido, maior será o trabalho
necessário para separá-las: maior será a tensão superficial desse líquido.
As moléculas de sabão possuem uma parte polar (o carboxilato) e uma parte apolar (a cadeia
carbônica). Essas moléculas, quando em contato com líquidos, polares ou apolares, dissolvem-se,
passando a interagir com as moléculas desse líquido. Ocorre, então, uma diminuição da interação das
moléculas do líquido e, como consequência, redução da sua tensão superficial. Assim, os sabões
são tensoativos, isto é, são substâncias que diminuem a tensão superficial de um líquido. Esse efeito é
evidenciado na formação de espuma. Quando a gente agita uma solução de sabão em água,
adicionamos ar ao meio e, como o sabão é tensoativo, ele se rearruma e se alinha, agora, ao redor de
camadas de água cercadas por ar. Essa camada presa entre as moléculas de sabão constituem uma
bolha. A espuma nada mais é do que a soma de muitas dessas bolhas.
. 47 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Mas, e aí, por que limpa? Bem, sendo o sabão tensoativo, ocorre a diminuição das interações das
moléculas de água entre si e essa solução de sabão-água vai ter capacidade de interagir tanto com a
água – e com substâncias polares – via estrutura polar (parte hidrofílica), quanto com substâncias
apolares – óleos, gorduras,etc. – constituintes da sujidade – via cadeia carbônica (parte hidrofóbica –
Figura 28).
Figura 28: Como o sabão limpa.
Agora que você já entendeu como o sabão limpa, responda: é verdade o fato de que quanto mais
espuma o sabão fizer, mais limpa? Claro que não! A espuma é a participação do ar nas micelas, o que
não modifica em nada a sua capacidade de limpeza. Mas como isso virou “crença” entre os
consumidores, as indústrias de sabão adicionam a esses os chamados espessantes, que nada mais são
do que substâncias que reduzem ainda mais a tensão superficial dos líquidos, e assim, levam a mais
. 48 . Sala de Leitura Funções Orgânicas formação de espumas. O contrário também é verdade: certos sabões (sabão em pó, por exemplo) levam
uma quantidade de aditivos que diminuem a capacidade de gerar espumas.
Todavia, se quisermos limpar uma superfície suja com sabão e um tipo de água que possua íons cálcio
ou magnésio (água dura), o sabão perde sua capacidade de limpeza: os íons de sódio (ou potássio) são
substituídos por cálcio (ou magnésio) e esses sais resultantes precipitam no meio. Por conta disso, as
indústrias desenvolveram outro tipo de tensoativo que não tem esse problema: os detergentes. Os
detergentes são sais de ácidos sulfônicos (Figura 29). São produtos sintéticos obtidos de derivados do
petróleo.
Figura 29: Estrutura de um detergente
Analise a estrutura e repare que, como os sabões, possuem uma parte hidrofílica – o sal de sulfônio – e
uma parte hidrofóbica: uma longa (maior que oito carbonos) cadeia carbônica linear. A linearidade –
ausência de ramificações – é fundamental para que esses compostos sejam biodegradáveis.O
mecanismo de limpeza dos sabões e detergentes é o mesmo – formação de micelas – e eles são
classificados como tensoativos aniônicos (a terminação da cadeia é um ânion). Existem também
tensoativos catiônicos, onde normalmente a terminação é um sal de amônio quaternário (ver item 13).
São utilizados, por exemplo, em condicionadores de cabelo e amaciantes de roupas.
A desvantagem dos sabões é que eles não atuam em águas duras e tem menor capacidade de limpeza
que os detergentes (os detergentes diminuem mais a tensão superficial); por outro lado, devido a essa
grande capacidade tensoativa, os detergentes retiram também a gordura natural da pele: repare que
nossas mãos, após lavarmos a louça, ficam ressecadas e mais suscetíveis a irritações cutâneas. Os sabões
possuem ainda a grande vantagem de serem obtidos de óleos e gorduras, matérias-primas renováveis,
o que não é verdade para os detergentes (obtidos de derivados de petróleo).
Os ésteres sofrem também reações de transesterificação (troca do grupo alcolato). Esse tipo de reação é
usado na preparação do biodiesel (reveja o Esquema 10), que é uma reação de transesterificação: o
alcolato (glicerol) dos óleos vegetais é substituído por metoxilato (OMe).
. 49 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Os ésteres também reagem com aminas, formando amidas (reações de amonólise – quando o reagente
é a amônia – e aminólise – reação com outras aminas). Veja no esquema 28 a formação da acetamida,
um fungicida muito utilizado em culturas de tomates (em agricultura é denominado cimoxanil).
Esquema 28: Obtenção da acetamida
Os ésteres (bem como os cloretos de ácido, anidridos e nitrilas) reagem com os reagentes de Grignard
formando alcoóis terciários. Observe – Esquema 29 – que a reação passa por uma cetona e como essas
são mais reativas que os ésteres, imediatamente ocorre nova reação formando o álcool. Por causa disso,
todos os alcoóis terciários obtidos dessa reação possuem, pelo menos, dois grupos R iguais. Os ácidos
carboxílicos não sofrem reações de Grignard, porque formam sais de magnésio protonando o reagente
(diz-se que eles “matam” o reagente).
Esquema 29: Reação de Grignard em estéres
Todos os derivados de ácidos carboxílicos – inclusive aminas e nitrilas, que nós veremos mais adiante
quando estudarmos os grupos funcionais que contêm nitrogênio – e os próprios ácidos sofrem reações
de redução, gerando aldeídos ou alcoóis ou aminas (redução de amidas e nitilas), dependendo do
agente redutor utilizado.
Grupos funcionais que contêm nitrogênio.
. 50 . Sala de Leitura Funções Orgânicas 13. Aminas
As aminas são compostos orgânicos derivados da amônia, nas quais os hidrogênios são substituídos
por grupos alquil ou aril. Em função disso, são classificadas em primárias (RNH2), secundárias (RNHR) ou
terciárias (RNRR). As aminas têm um comportamento similar à amônia e assim são bases: reagem com
ácidos formando os sais de amônio. Várias aminas de origem natural são denominadas alcalóides
devido às suas propriedades básicas. A Figura 30 mostra exemplos de alcaloides.
O
O
N
H
HO
Coniina : alcalóide
que matou Sócrates O
HO
NH
N
O
H
Batracotoxina : existente
na pele de alguns sapos
do genero Phyllobates N
N
O
N
N
Cafeína Figura 30: Exemplos de alcaloides
Você certamente já conhece a importância das proteínas e do DNA para os seres vivos. Essas
substâncias são constituídas por compostos que possuem nitrogênio em sua estrutura. É natural,
portanto, que algumas aminas se formem durante a decomposição de material orgânico (orgânico aqui,
no sentido que provém dos seres vivos), como carnes e peixes mortos. Carnes e peixes em
decomposição devem o seu mau cheiro principalmente a aminas, cujos maravilhosos nomes –
putrescina e cadaverina, por exemplo – já são altamente sugestivos. Mesmo aminas simples como
metilamina, dietilamina, etc., tem “cheiro de peixe podre”, enquanto outras aminas mais complicadas,
como indol e escatol, têm desagradável odor fecal (o mais incrível é que esses dois compostos, em
. 51 . Sala de Leitura Funções Orgânicas baixas concentrações, possuem um cheiro meio floral e são usados em perfumes!). A Figura 31 mostra a
estrutura dessas moléculas de cheiro tão “agradável”.
Figura 31: Exemplo de aminas
Daí, vemos que as aminas (e seus cheiros) fazem parte do cotidiano dos seres humanos desde tempos
imemoriais, mesmo que não tivéssemos consciência de suas estruturas e propriedades. No entanto,
parece que as pessoas têm grande habilidade para inventar soluções, mesmo sem conhecer os detalhes
químicos, como mostra o antigo costume de “temperar” peixes com suco de limão: o suco de limão é
ácido (contém ácido cítrico) e forma sais pouco voláteis e inodoros com as aminas – bases – que
conferem aos peixes seu cheiro característico.
As aminas têm muitas aplicações, que vão desde o processo de vulcanização da borracha (acréscimo de
aditivos à borracha para torná-la deformável) até à produção de corantes e medicamentos. A anilina
(fenilamina) é matéria-prima para a obtenção de uma classe de compostos orgânicos denominados
composta “azo“ (possuem o grupamento N=N), que são muito usados como corantes, inclusive em
alimentos (são os que a gente conhece como ”anilina“).Na Figura 32 você pode ver alguns exemplos:
. 52 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Figura 32: Exemplos de azo-corantes
Além de reagirem com ácidos, formando sais de amônio, as aminas terciárias reagem com haletos de
alquila compondo sais de amônio quaternários (nitrogênio ligado a quatro cadeias carbônicas) –
Esquema 30. Ao contrário do íon amônio (NH4+) e dos sais de amônio (aqueles obtidos por reações com
ácidos), os sais de amônio quaternários ficam carregados eletricamente, independente do pH do meio.
São usados em condicionadores de cabelo, amaciantes de roupa, como tensoativos e desinfetantes.
Esquema 30: Obtenção de sal de amônio quaternário
14. Amidas
As amidas são derivados de ácidos carboxílicos em que a hidroxila é substituída por amônia ou aminas
(RCONH2, RCONHR, RCONR2). As amidas cíclicas são denominadas lactamas. Da mesma forma que as
aminas são classificadas em primárias, secundárias ou terciárias em função do número de substituintes
que existem no nitrogênio. As amidas têm grande aplicação como polímeros, exemplos são os náilons
(nome genérico dado para as poliamidas) e os poliuretanos (Figura 33), como medicamentos,
herbicidas, repelentes de insetos (Figura 34), dentre outras várias aplicações.
. 53 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Figura 33: Náilons e poliuretanos
Nota: O número adicionado ao nome dos náilons representa o número de
carbonos das moléculas que reagem para formar o polímero. Assim, o náilon 6.0
recebe essa numeração porque só uma molécula – com seis carbonos – reage para
formá-lo. Já o náilon 6.6 é produzido pela reação de dois compostos diferentes,
cada um com seis carbonos.
. 54 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Figura 34: Exemplos de amidas
A ureia (H2NCONH2) é uma diamida do ácido carbônico. É o produto final do metabolismo de
compostos nitrogenados de todos os mamíferos (inclusive do homem). No homem, é produzida no
fígado e eliminada pelos rins (urina) e suor. Existe também em menor quantidade no sangue (a
dosagem de ureia no sangue é usada para avaliar o funcionamento dos rins), na linfa, em animais
inferiores (como peixes) e em alguns legumes e cereais. Tem grande aplicação na preparação de
fertilizantes e na obtenção de resinas plásticas, como a resina ureia-formaldeído usada, por exemplo, na
obtenção de aglomerados de madeira.
A ligação amídica (NH-C=O) é importantíssima para os seres vivos. Para formar os peptídeos (e, daí, as
proteínas) os aminoácidos – como o nome já diz, são compostos polifuncionais que possuem pelo
menos uma função amina e uma carboxila – ligam-se uns aos outros pelas chamadas ligações
peptídicas: uma amida. Os peptídeos e as proteínas são, portanto, poliamidas. A Figura 35 mostra
exemplos de peptídeos.
. 55 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Figura 35: Exemplos de peptídeos
As amidas são os derivados de ácidos carboxílicos menos reativos. Para serem hidrolisadas até ácidos
carboxílicos – lembrem-se que a definição de derivado de ácido carboxílico é: todo composto que por
hidrólise forma ácido carboxílico – exigem longo tempo de aquecimento e uso de ácidos minerais
como catalisadores. Como já citado anteriormente, podem ser reduzidas a aminas.
15. Nitrilas e isonitrilas
As nitrilas são compostos orgânicos que possuem o grupo funcional ciano (CΞN), com o átomo de
carbono ligado à cadeia carbônica, enquanto nas isonitrilas é o átomo de nitrogênio que está ligado à
cadeia carbônica. Repare na Figura 36 que o carbono está com um par de elétrons não ligante (não
faz quatro ligações). Por conta disso, as isonitrilas são compostos muito instáveis e, por aquecimento, se
transformam nas nitrilas.
. 56 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Figura 36: Nitrila e Isonitrila
As nitrilas quase não existem na natureza e, quando encontradas, estão na forma de glicosídeos de
cianoidrinas – cianoidrinas são compostos obtidos pela reação de HCN (ácido cianídrico. Cuidado:
Venenoso!) à carbonila de aldeídos ou cetonas, conforme mostrado abaixo: esquema 31. Nos
glicosídeos, o hidrogênio da hidroxila é substituído por um açúcar.
Esquema 31: Formação de Cianoidrinas
Uma cianoidrina muito conhecida é a mandelonitrila, um feromônio de defesa do milípode Apheloria
corrugata:
OH
CN
. 57 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Quando ele percebe o ataque, libera mandelonitrila – armazenada em um vacúolo específico – que, por
ação enzimática, forma HCN, então exalado pelo bicho. A valeronitrila é encontrada também em
algumas plantas como o cipó-carimbó.
Dentre as nitrilas, sem dúvida a mais importante é a acrilonitrila (H2C=CHCN), pois é usada para a
obtenção de polímeros como as borrachas sintéticas. As isonitrilas têm grande aplicação para a
obtenção de isocianatos (R-N=C=O), também muito usados na química de polímeros.
As nitrilas – e isonitrilas – são derivados de ácidos carboxílicos, isto é, por hidrólise formam ácidos
carboxílicos.
16. Nitrocompostos
São compostos orgânicos que possuem como grupo funcional o nitro (NO2). São frequentemente
explosivos: uma impureza ou manipulação errada pode desencadear uma reação química muito
exotérmica (explosão). A trinitroglicerina e o trinitrotolueno (TNT) são exemplos (Figura 37):
Figura 37: Compostos nitro usados como explosivos
Os compostos nitro são usados como solventes (ex.: nitrobenzeno) e são importantes intermediários em
sínteses orgânicas. A anilina, por exemplo, é obtida por redução com hidrogênio do nitrobenzeno
(Esquema 32):
. 58 . Sala de Leitura Funções Orgânicas Esquema 32: Redução do nitrobenzeno
17. Compostos organometálicos
Analise todas as classes funcionais que estudamos até agora. Repare que, com exceção dos
hidrocarbonetos, o carbono está sempre ligado a átomos mais eletronegativos e, assim, tem sempre um
caráter positivo (eletrofílico). Veja a Figura 38.
Figura 38: Polaridade das funções orgânicas
Por outro lado, a maioria das reações são “iônicas”, isto é, um reagente negativo (ou com caráter
negativo) reage com outro positivo (ou com caráter positivo. Ora, então, se eu quero fazer uma cadeia
carbônica devo reagir um “carbono com caráter negativo” com um “carbono com caráter positivo”. Mas,
. 59 . Sala de Leitura Funções Orgânicas como eu vou fazer um “carbono com caráter negativo”? Ligando a ele um átomo mais eletropositivo
que ele. Que átomos são esses? Os metais. Os compostos em que o carbono está ligado a um metal são
denominados organometálicos. Os reagentes de Grignard – onde o carbono está ligado ao metal
magnésio - são exemplos de compostos organometálicos.
Mas, os compostos organometálicos não são apenas ligados ao magnésio. Existem compostos
organometálicos com quase todos os metais da tabela periódica e, além da formação da ligação C-C,
eles também têm grande aplicação como catalisadores. Os “silicones” são polímeros organometálicos.
Alguns exemplos de organometálicos são mostrados na Figura 39.
Figura 39: Exemplos de organometálicos
Bem, a nossa leitura termina por aqui. Você foi apresentado às principais funções da Química Orgânica.
Existem muito mais. O importante, além de reconhecê-las, é que você tenha claro que elas são as
responsáveis pelas propriedades dos compostos orgânicos. Raramente uma substância orgânica só tem
uma função. Normalmente, são polifuncionais. Mas, embora uma possa exercer influência na outra, a
reatividade de cada uma normalmente obedece às propriedades que você acabou de ver.
. 60 .