Capítulo 19 Química Orgânica II: Os Grupos Funcionais

QGE 001Prof. Sérgio Pezzin

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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 !

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SN1 – Substituição, Nucleofílica, Unimolecular

(CH3)3CCl + 2 H2O (CH3)3COH + 2 H3O+ + Cl -

                               

Professor George OlahNobel Prize 1994

Carbocátion é sp2-planar

CH3

CH3C

CH3

Cl

CH2

CH3H3C+ Cl

Slow Step (RDS)

Aided by polar Solvent Stable 3o Carbocation

ions are stabilized via solvation

CH2

CH3H3C

Fast Step

HO

HFront or Backside Attack

CH3

CH3C

CH3

O

tert-Butyl alcohol

H

H

CH3

CH3C

CH3

O H

- H+

CRR

RCR

R

HCR

H

H> >

R groups are electron releasing - delocalise the positive charge

more stable

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Nobel Prize 2001

Pela síntese de compostos opticamente ativos – síntese assimétrica

Professor William KnowlesProfessor Ryoji NoyoriProfessor K. Barry Sharpless

C Br

H3C

HC6H13HO

CHO

CH3

H C6H13

BrCH3

HO

C6H13

H

Transition StateR-(-)-2-BromooctaneS-(+)-2-Octanol

Inversion of Stereochemistry

SN2

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SN2 – Substituição, Nucleofílica, Bimolecular

Ataque Nucleofílico com Inversão de Configuração

Mecanismo Concertado

Opticamente AtivoEnanciomericamente Puro

C Br

H3C

HC6H13HO

CHO

CH3

H C6H13

BrCH3

HO

C6H13

H

Transition StateR-(-)-2-BromooctaneS-(+)-2-Octanol

Inversion of Stereochemistry

velocidade = k2 [R-Br] [Nuc-]

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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

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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

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Os Álcoois• Grupo –OH

• CH3OH, metanol, é o mais simples

• Produzido industrialmente

em larga escala– intermediário de reações

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• C2H5OH, etanol

• Preparado industrialmente e por fermentação

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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

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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

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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

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Quais são as funções destes compostos ?

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Aldeídos e Cetonas• Ambos contém grupos carbonila (C=O)

• Aldeído: R-CHO

• Cetona: R-CO-R’

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Aldeídos

• Produzidos pela oxidação de álcoois

• Formaldeído – usado como preservante

• Também presente em fragrâncias– Benzaldeído – sabor de cerejas

C

O

H

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Cetonas

• A Acetone é a mais comum– Usada principalmente como solvente

• Produzidas pela oxidação de álcoois

CH3

C

H3C

O

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Aldeído ou Cetona ?

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Ácidos Carboxílicos• Contêm grupos C=O e –OH no mesmo

carbono

• Ácido Acético: ácido do vinagre

R C

OH

O

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Ésteres

• Derivados de ácidos carboxílicos e álcoois• Odores característicos (especialmente de

frutas)

– Butirato de metila maçã– Butirato de etila abacaxi– Formato de etila rum– Salicilato de metila hortelã– Acetato de etila tutti-frutti

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Aminas• Contêm N

• Podem ter 1, 2, ou 3 grupos alquil ou aril

• A maior parte das aminas biológicas são aminoácidos– Formadores de proteínas

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Amidas

• N ligado diretamente ao grupo carbonila

• Ligação que mantém as proteínas

R N

R''

O

R'

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Reações de Condensação

C OCH3

CH3

N N

H

H H

H

C NCH3

CH3

NH

H+

hydrazineacetone hydrazone of acetone

Emil Fischer, Nobel Prize 1902

C OCH3

CH3

N N

H H

H

O2N

O2NC N

CH3

CH3

NH

NO2

NO2

+

2,4-diphenylhydrazine

acetonehydrazone of acetone

- H2O

- H2O

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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