Compostos de Carbono Representativos: Grupos Funcionais, Foras Intermoleculares e Espectroscopia de Infravermelho (IV)Ligaes Covalentes Carbono-Carbono

Hidrocarbonetos representativos:

Alcanos

Alcenos

-Pineno Componente da terebintina Reagente para obteno de cnfora

Feromnio de alarme de afdios (pulges)

Alcinos

Br

Cl

O

O BrCapilino agente antifngico Dactilino produto marinho natural Inibidor do metabolismo dos pentobarbitricos

OH CH3 H H HOEtinil estradiol [17-etinil-1,3,5(10)-estatrieno-3,17-diol] Uso em contraceptivos orais

H

Benzeno

H H H or H HEstrutura de Kekul Para o benzeno

HRepresentao em linha de ligao da estrutura de Kekul

Teoria de orbital molecular

H H H

H H H

Ligao Covalente Polar

+ H Cl

+

MPE mapa de potencial eletrosttico

Lado positivo

H

Cl

Lado negativo

Molculas polares e Apolares

Formula Formula

(D)H2 Cl2 HF HCl HBr HI BF3 CO2 0 0 H2O 1.85 NF3 0.24 0.42 NH3 1.47 0.80 CCl4 0 1.08 CHCl3 1.02 1.91 0 CH2Cl2 1.55 0 CH3Cl 1.87 CH4 0

(D)

Pares de eltrons no-compartilhados fazem grandes contribuies para o momento dipolo da gua e da amnia

Exerccio 1) D a direo do momento dipolo, se houver) para cada uma das seguintes molculas: a) HF b) IBr c) Br2 d) F2

2) Trifluoreto de boro (BF3) no possui momento de dipolo ( = 0). Explique como esta observao confirma a geometria desta molcula prevista teoricamente. 3) Dixido de enxofre (SO2) possui momento dipolo ( = 1,63D); por outro lado, dixido de carbono (CO2) no possui momento dipolo ( = 0). O que esses fatos mostram sobre a geometria das duas molculas? 4) Triclometano (CHCl3, tambm chamado de clorofrmio) possui um momento dipolo maior que o CFCl3. Use estruturas tridimensionais e momentos de ligao para explicar este fato.

Momento dipolo em alcenos

Composto

Ponto de Fuso (C)

Ponto de Ebulio (C)

Momoento Dipolo (D)

Cis-1,2-Dicloroeteno Trans-1,2-Dicloroeteno Cis-1,2-Dibromoeteno Trans-1,2-Dibromoeteno -6 108 0 -53 112.5 1.35 -50 48 0

-80

60

1.90

Grupos Funcionais

Alcanos Grupo Alquila CH4 Metano CH3CH3 Etano CH3CH2CH3 Propano CH3 Grupo Metila CH3CH2 or C2H5 Grupo Etila CH3CH2CH2 Prupo Propila Abreviao

Me

Et

Pr

CH3CH3CH2CH3 Propano

CH3CHCH3 CH3CH Grupo isopropilai-Pr

or

C6H5

Ar

Ph

Representaes para o fenil

Haletos de Alquila ou Haloalcanos

1o Carbon H H C H H C H Cl H H C H

2o Carbon H H C C H H 3C

3o Carbon CH3 C CH3 Cl

Cl H

Nomenclatura

lcoois

1o Carbon H H C H H C H O H

OH CH2OH

Ethyl alcohol Etanol

Geraniol Geraniol odor de rosas

Benzyl alcohol lcool benzlico

lcool isoproplico

Mentol leo de menta

OH CH3

3o Carbon CH3 H 3C C CH3lcool t-butlico Nomenclatura

H H O

H H

O

H

Noretindrona - contraceptivo

teres

Grupo funcional de um ter Nomenclatura

xido de etileno

Tetraidrofurano (THF)

Aminas

R

N H

H

R

N R'

H

R

N R'

R"

Amina primriao

Amina secundriao

Amina terciriao

H

N

H

R

N

H

C6H5CH2CHCH3 NH2 Amphetamine Anfetamina(um estimulante perigoso)

H2NCH2CH2CH2CH2NH2 Putrescine PutrescinaCarne em decomposio

H Ammonia amnia

H An amine amina

H H C H

H C

H C H H N H PiperidinePiperidina

NH2 IsopropylamineIsopropilamina

Nomenclatura

Aldedos e cetonas

O C R HAldedo (R pode ser H)

O C RExemplos

O or R R C R' or R1

O CCetonas

R2

O C H H H 3CFormaldedo

O C H C6H5Acetaldedo

O C H C 6H 5Benzaldedo

O C HTrans-cinamaldedo

O C H 3C CH3 H3CH2C

O C CH3 Carvone CarvonaHortel)

O

Acetona

Etil metil cetona

H 118o HNomenclatura

121o C O 121o

cidos carboxlicos

O C OO H C O H or HCO 2 H or HCOOHcido frmico

or H

CO2H or

COOH

O H 3C C O HO C ONomenclatura

or

CH3CO2H

or

CH3COOH

cido actico

or H

C6H5CO2H or C6H5COOH

cido benzico

Amidas

O H3C C NH2 Acetamide AcetamidaNomenclatura

O H3C C NHCH3 H3C C

O NHCH3

CH3 N-Methylacetamide N-metilacetamida N,N-Dimethylacetamide N,N-dimetilacetamida

steres

O R C O R' or RCO2R' or RCOOR'

O H 3C C OO H 3C C ONomenclatura Nitrilas2 1 4 3 2 1

or CH3CO2CH2CH3 or CH3COOCH2CH3 R'Acetato de etila

O + HOCH2CH3 H H 3C C O CH2CH3 + H2O

H 3C

C

N

H3CH2CH2C

C

N

Etanonitrila (acetonitrila)

Butanonitrila

Familia Alcano

Exemplo especfico CH3CH3

Nome IUPAC Etaano

Nome Comum Etano

Frmula Geral RH RCH=CH2 RCH=CHR R2C=CHR R2C=CR2 HCCR RCCR ArH

Grupo Funcional CH and CC bond

Alceno

CH2=CH2

Eteno

Etileno

C

C

Alcino

HC

CH

Etino

Acetileno

C

C

Aromtico

Benzeno

Benzeno Cloreto de etila lcool etlico

Anel aromticoC X

Haloalcano

CH3CH2Cl CH3CH2OH

Cloroetano

RX

Etanol

ROH

C

OH

lcool

CH3OCH3 ter Amina CH3NH2

Metximetano Metanamina

ter dimetlico Metilamina

ROR RNH2 R2NH R3N

Aldedo Cetona

Etanal Propanona

Acetaldedo Acetona cido actico Acetato de metila CH3CONH2 CH3CONHR CH3CONRR RCN

cido Carboxlico

cido Etanico Etanoato de metila

ster

Amida

Etanamida

Acetamida

Nitrila

Etanonitrila

Acetonitrila

Exerccios 5.Escreva frmulas estruturais para: a) Dois ismeros constitucionais dos brometos de alquila primrios com a frmula C4H9Br b) Um brometo de alquila secundrio com a mesma frmula molecular c) Um brometo de alquila tercirio com a mesma frmula molecular 6) Escreva frmulas para : a) Fluoreto de etila b) Cloreto de isopropila 7) Quais seriam os nomes para: a) CH3CH2CH2Br b) CH3CHFCH3 c) C6H5I 8) Usando a frmula molecular C4H10O, escreva frmulas estruturais para: a) Um lcool secundrio b) Um lcool tercirio

9) Escreva as estruturas para: a) lcool proplico b) lcool isoproplico 10) Escreva frmulas estruturais para: a) ter dietlico b) ter etil proplico c) ter isoproplico 11) Que nome voc daria para? a) CH3OCH2CH2CH3 b) (CH3)2CHOCH(CH3)2 c) CH3OC6H5 12) Escreva frmulas estruturais para: a) Propilamina b) Trimetilamina c) Etilisopropilametilamina

13) Escreva o nome para: a) CH3CH2CH2NHCH(CH3)2 b) (CH3CH2CH2)3N c) C6H5NHCH3 14) Classifique as aminas do exerccio 13 em primrias, secundrias e tercirias.

Propriedades Fsicas e Estrutura Molecular Propriedades fsicas so importantes na identificao de compostos conhecidos pf (C) Compostos Metano Etano Eteno Etino Clorometano Cloroetano lcool etlico Acetaldedo cido Actico Acetato de sdio Etilamina ter dietlico Acetato de etilaa

pe (C) (1 atm) Estrutura CH4 CH3CH3 CH2=CH2HC

-182.6 -183 -169 -82 -97 -138.7 -115 -121 16.6 324 -80 -116 -84

-162 -88.2 -102 -84 subla -23.7 13.1 78.5 20 118 deca 17 34.6 77

CH3Cl

CH

CH3CH2Cl CH3CH2OH CH3CHO CH3CO2H CH3CO2Na CH3CH2NH2 (CH3CH2)2O CH3CO2CH2CH3

dec = decomposio e subl = sublimao

Foras on-on

Foras dipolo-dipolo

Ligaes hidrognio

Z

H

+

Z

H

+

H3CH2C + O H

H +

O CH2CH3

Foras de van der Waals

Energias de Atrao (kJ mol1) Momento Dipolo (D) 1.85 1.47 1.08 0.80 0.42 van der Waals 88 15 78 HCl HBr HIa

Molcula H2O NH3

Dipolo-Dipolo 36a 14 a 3a 0.8 0.03

Ponto de Fuso (C) 0

Ponto de Ebulio (C) 100 33

17 115 22 88 28 51 35 67 85

Estas atraes dipolo-dipolo so chamadas ligaes hidrognio.

+ +

Solubilidade

H H O O

H H

H

H H+

+

O +

+

+

O O H O H H

H + O H + H H+

H ++

H + H + O

Dissolution

+ +

H O O+

H

H +

H3CH2C

H+

O

Hydrogen bond H+ +

H

O

Hydrophobic portion Hydrophilic group CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OH Decyl alcohol

Fora eltrica Ction-nion (em um cristal) Ligaes covalentes

Fora relativa Muito forte Forte (140523 kJ mol1)

Tipo Rede cristalina do fluoreto de ltio Pares de eltrons compartilhados+

Exemplo

HH (435 kJ mol1) CH3CH3 (370 kJ mol1) II (150 kJ mol1)

Moderada on-dipolo

+ +

+

Na em gua

Dipolo-dipolo (incluindo ligaes hidrogenio) Van der Waals

Moderada fraca (4-38 kJ mol1) Varivel

+ H O

H

+

R

Z

H

+

RH 3C+

O

Cl

H 3C+

Cl

Dipolo momentneo

Interaes entre as molculas do metano

ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO: um mtodo instrumental para investigao de grupos funcionais

Teoria

Vibrao de estiramento

Estiramento simtrico

Estiramento assimtrico

Deformao no plano

Deformao fora do plano

A frequncia de uma dada vibrao pode estar relacionada com dois fatores: 1) As massas dos tomos ligados os tomos leves vibram em frequncias maiores do que os mais pesados Grupo grupo Ligao Faixa de frequncia (cm-1) Alquila CH 2853 2962 lcool OH 3590 3650 Amina NH 3300 3500 2) A rigidez relativa da ligao- ligaes triplas so mais firmes (vibram com frequncia maior) que as ligaes duplas, e as ligaes duplas so mais firmes (vibram com frequncia maior) que as ligaes simples. Ligao Faixa de frequncia 2100 - 2260 2220 - 2260 1620 - 1680 1630 - 1780 ~ 1200

C C CN C C C=O C C

Hbridos sp

sp2

sp3

C

H

C

H

C

H

3300 cm-1

3100 cm-1

2900 cm-1

Estiramentos do hidrognio CH: 3040 cm1 CH: ~ 3000 cm1 FH: 4138 cm1 CH: ~ 1340 cm1

Estiramentos de grupos

HMetil

H H C H~ 2962 cm1

C

H

H ~ 2872 cm1

OAnidrido

O C O

O C O

O C

C

~ 1760 cm1

~ 1800 cm1

HAmina

H C H~3400 cm1

N H ~ 3300 cm1O

Nitro

N O

~ 1350 cm1

~ 1550 cm1

Espectros infravermelho de algumas substncias Hidrocarbonetos Alcanos: octano

Hidrocarbonetos Compostos aromticos: tolueno

Hidrocarbonetos Alcenos: 1-hexeno

Hidrocarbonetos Alcinos: 1-hexino

cido propanico

Espectro Infravermelho Grupos Funcionais