síntese e identificação dos compostos orgânicos
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINS
Lincoln BritoMarlon Adriel
Mauren SilveiraMaysa Lima
Taynara C. Pereira
Síntese e identificação dos compostos orgânicos
Profº Drº Gessiel ScheidtCiências do Ambiente
Gurupi - TO
2009
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINS
Lincoln BritoMarlon Adriel
Mauren SilveiraMaysa Lima
Taynara C. Pereira
Síntese e identificação dos compostos orgânicos
Trabalho apresentado ao Curso de
Engenharia de Biotecnologia e
Bioprocessos e Química Ambiental – UFT,
1º período, referente à disciplina de
Ciências do Ambiente, sob orientação do
Profº Drº Gessiel Newton Scheidt
Gurupi - TO
2009
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ÍNDICE
CADEIAS CARBÔNICAS ........................................................................................................ 5
UM POUCO DE FÉ.....................................................................................................................5CARBONO NAS CADEIAS CARBONADAS .......................................................................... 7
SÍNTESE E IDENTIFICAÇÃO DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS .................................... 9
HIDROCARBONETOS ............................................................................................................. 10 PETRÓLEO ........................................................................................................................................ 10 ORIGEM E COMPOSIÇÃO DO PETRÓLEO ................................................................................................... 11 GASOLINA ........................................................................................................................................ 11
CADEIAS AROMÁTICAS ..................................................................................................... 12
HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS ................................................................................ 12 FENOL ............................................................................................................................................. 13 SÍNTESE INDUSTRIAL DE FENOL ............................................................................................................ 13 EXEMPLOS DE FENÓIS ......................................................................................................................... 13
FUNÇÕES OXIGENADAS ..................................................................................................... 14
HIDRATOS DE CARBONO ..................................................................................................... 14 ÁLCOOIS .................................................................................................................................... 14 OBTENÇÃO DE ÁLCOOIS MONOVALENTES ............................................................................................... 15 PROPRIEDADES QUÍMICAS DOS ÁLCOOIS ALIFÁTICOS E CICLOALIFÁTICOS MONOVALENTES ............................... 15 PRINCIPAIS ÁLCOOIS ALIFÁTICOS MONOVALENTES. ................................................................................... 16 OBTENÇÃO DE ÁLCOOIS DIVALENTES (GLICÓIS) ..................................................................................... 17 PRINCIPAIS ÁLCOOIS DIVALENTES ......................................................................................................... 17 ÁLCOOIS ALIFÁTICOS E CICLOALIFÁTICOS POLIVALENTES .......................................................................... 17 ÁLCOOIS MONOÍDRICOS ...................................................................................................................... 17 ÁLCOOIS POLÍDRICOS ......................................................................................................................... 18 OUTROS ÁLCOOIS .............................................................................................................................. 18 ALDEÍDOS E CETONAS ......................................................................................................... 18 ALDEÍDOS ................................................................................................................................. 19 OBTENÇÃO DE ALDEÍDOS ALIFÁTICOS .................................................................................................... 19 OBTENÇÃO DE ALDEÍDOS AROMÁTICOS .................................................................................................. 19 REAÇÕES ......................................................................................................................................... 20 PRINCIPAIS ALDEÍDOS ......................................................................................................................... 20 CETONAS ................................................................................................................................... 21 PROCESSOS DE OBTENÇÃO ................................................................................................................... 21 OBTENÇÃO DE CETONAS ALIFÁTICAS ..................................................................................................... 21 OBTENÇÃO DE CETONAS AROMÁTICAS OU ALIFÁTICO-AROMÁTICAS ............................................................ 22 REAÇÕES ......................................................................................................................................... 22 PRINCIPAIS CETONAS .......................................................................................................................... 23
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ENOL ........................................................................................................................................... 24 ÉTER ........................................................................................................................................... 24 ÁCIDOS CARBOXÍLICOS ...................................................................................................... 24 ÁCIDO CÍTRICO ................................................................................................................................. 25 ÁCIDO ITACÔNICO ............................................................................................................................. 26 ANIDRIDOS DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS ................................................................................................... 26 ÉSTERES .................................................................................................................................... 27 ÉSTERES A PARTIR DE CLORETOS DE ACILA ............................................................................................ 27 ÉSTERES A PARTIR DE ANIDRIDOS DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS .................................................................... 27 APLICAÇÕES ..................................................................................................................................... 28 AMINAS ...................................................................................................................................... 28 PROPRIEDADES .................................................................................................................................. 29 PRODUTOS A PARTIR DAS AMINAS ........................................................................................................ 29 MÉTODOS DE PREPARAÇÃO ................................................................................................................. 30 AMINOÁCIDOS ........................................................................................................................ 32 MÉTODOS DE OBTENÇÃO .................................................................................................................... 32 AMIDAS ...................................................................................................................................... 32 MÉTODOS DE OBTENÇÃO .................................................................................................................... 33 REAÇÕES ......................................................................................................................................... 34 ÁCIDOS HIDROXÂMICOS ...................................................................................................................... 34 IMINOÉTERES OU IMIDOÉTERES ............................................................................................................. 34 HIDRAZIDAS ..................................................................................................................................... 34 NITRILAS ......................................................................................................................................... 35 MÉTODO DE OBTENÇÃO ...................................................................................................................... 35 REAÇÕES ......................................................................................................................................... 35 URÉIA ......................................................................................................................................... 36 SAL .............................................................................................................................................. 36 SABÕES ...................................................................................................................................... 36 POLÍMEROS .............................................................................................................................. 36 TIOL ............................................................................................................................................ 37 SULFETO ................................................................................................................................... 37 ÁCIDOS SULFÔNICOS .......................................................................................................................... 37 COMPOSTOS ORGANOMETÁLICOS ................................................................................. 38
HIDROCARBONETOS NÃO AROMÁTICOS .................................................................... 39
ALCANOS ................................................................................................................................... 39 ALCENOS ................................................................................................................................... 39 ETILENO .......................................................................................................................................... 40 ALCINOS (OU ALQUINOS) .................................................................................................... 40
HIDROCARBONETOS CÍCLICOS NÃO AROMÁTICOS ................................................ 41
CICLOPROPANOS ................................................................................................................... 41 HIDROCARBONETOS HALOGENADOS ............................................................................ 41
CONCLUSÃO .......................................................................................................................... 42
BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................................... 43
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CADEIAS CARBÔNICAS
No final do século XVIII já se produzia em laboratório substâncias como o gesso
(sulfato de cálcio), o ácido sulfúrico e outras substâncias que apresentavam o carbono
na sua estrutura, com menor ou maior grau de dificuldade, mas não se conseguia
reproduzir compostos orgânicos em balões ou tubos de ensaio, mesmo sabendo a
composição do composto, como do simples açúcar, (carbono, hidrogênio e oxigênio).
Supôs-se que os seres vivos possuíam uma força vital capaz de transformar substâncias.
Acreditava-se que a incapacidade de reproduzir os compostos orgânicos estava no fato
de que em tubos e balões não existia a força vital. Essa teoria foi derrubada há 200 anos
pelo alemão Friendrich Wohler que estudou os cianatos de origem mineral e descobriu,
a partir deles, que se poderia preparar uréia, substância que só seria encontrada na urina
e no suor. Em 1862 descobriu que a reação entre a água e o carbureto de cálcio
produziria acetileno, que é um gás inflamável até hoje empregado nos maçaricos
oxiacetilênicos e em sistemas de iluminação.
A parir da descoberta de Wohler conseguiu-se obter várias substâncias orgânicas das
inorgânicas. O ácido acético, o ácido lático e outros compostos foram sintetizados a
partir de materiais inorgânicos. Hoje qualquer substância orgânica pode ser sintetizada,
não sendo, porém, todas economicamente viáveis, sendo extraídas de fontes vegetais e
animais.
UM POUCO DE FÉ
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O DNA é uma molécula precursora da vida, formada por cadeias carbônicas imensas
que podem ser visualizadas até em microscópios de luz comuns se forem coradas,
podendo também ser sintetizado.
A matéria viva tem além do carbono, outros elementos como o hidrogênio, o oxigênio e
o nitrogênio. Esses quatro elementos são chamados de elementos organógenos
(“geradores da vida”).
Os átomos de carbono podem unir-se formando longas cadeias feitas de milhares de
átomos ligados entre si. Também permite que um composto seja igual a outro em
número de átomos, mas sua estrutura molecular diferente, o que resulta em compostos
com propriedades químicas diferentes (isomeria).
A importância dos isômeros ópticos reside no fato de que muitos deles se encontram
presentes nos organismos vivos. A natureza sempre utiliza na construção das proteínas
uma só variedade de aminoácidos, levógiros ou dextrógiros, pois só assim elas se
tornam estáveis.
A vida se desenvolveu a partir da variedade levógira, de tal modo que os aminoácidos
dextrógiros são extremamente raros na natureza.
Registrou-se a presença de aminoácidos sob as formas dextrógira e levógira nos
meteoritos carbonados, mas é muito pouco provável que eles tenham pertencido a
organismos vivos.
O Dr. Stanley Miller e o Dr. Sidney Fox foram dois dos primeiros cientistas a realizar
experimentos laboratoriais com o propósito de tentar provar que a vida poderia surgir
espontaneamente. Eles projetaram um aparelho de pyrex contendo metano, amônia, e
vapor d'água, mas sem oxigênio. Por essa mistura eles passaram descargas elétricas para
simular choques de relâmpagos.
O resultado foi que nenhuma vida foi produzida, mas a eletricidade combinou alguns
átomos para formar aminoácidos.
Os aminoácidos são compostos que são as mais simples unidades a partir das quais as
proteínas são formadas. Experimentos de Miller/Fox provaram que a vida poderia
eventualmente ter aparecido em algum oceano antigo atingido por relâmpagos? Não,
seus resultados de fato enfraqueceram o caso. A mistura de aminoácidos e outros
simples produtos químicos produzidos não são suficientes para produzir vida. Todas as
formas de vida conhecidas usam aminoácidos que são exclusivamente levógiros (do tipo
"mão esquerda"). Nenhuma forma de vida conhecida pode usar uma combinação de
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ambos "mão esquerda" e "mão direita" aminoácidos. Adicionar sequer um aminoácido
de "mão direita" a uma cadeia de "mão esquerda" pode destruir toda a cadeia. Quando
aminoácidos são sintetizados em laboratório, há sempre uma mistura de 50% das duas
formas. Apenas através de processos altamente avançados e inteligentemente
controlados essas duas formas podem ser separadas.
Um químico calculou a imensa probabilidade contra a combinação de aminoácidos para
formar as proteínas necessárias por meios indiretos. Ele estimou uma probabilidade de
mais de 10 elevado a 67 para 1 (1067:1) contra a formação de mesmo uma pequena
proteína – pelo tempo e o acaso, em uma mistura ideal de substâncias químicas, em uma
atmosfera ideal e fornecido o tempo de 100 bilhões de anos (uma idade de 10 a 20 vezes
maior do que a suposta idade da Terra). Matemáticos geralmente concordam que,
estatisticamente, qualquer probabilidade além de 1 em 10 elevado a 50ª (1:1050) tem
zero chance de alguma vez ocorrer ("e mesmo quando dado o benefício da dúvida!").
Vários pesquisadores altamente qualificados pensam ter provado cientificamente, além
de qualquer dúvida, que as proteínas necessárias para a vida nunca poderiam ter vindo a
existir por acaso ou por qualquer processo natural.
CARBONO NAS CADEIAS CARBONADAS
O carbono apresenta características que o transformam em um elemento especial dentro
das condições terrestres.
Ele pode formar quatro ligações covalentes com outros átomos, formando assim cadeias
carbônicas primárias, secundárias, terciárias ou quaternárias, com quatro maneiras
distintas de se ligar, formando três diferentes estruturas espaciais.
Essa cadeia carbônica formada pelos carbonos pode ser fechada, aberta ou mista. Como
exemplo de aberta está o acetato de n-propila (aroma de pêra) e o butano. Como
exemplo de cadeia fechada está o fenol que é matéria prima para desinfetantes,
plásticos, medicamentos e explosivos, e o ciclopropano que é anestésico e hipnótico.
Como exemplo de cadeia mista está o tolueno que é solvente e matéria prima para
produção de TNT e o eugenol que é a essência do cravo, anestésico e bactericida.
As cadeias carbônicas também podem ser saturadas ou insaturadas. Nas saturadas os
átomos de carbono ligam-se apenas por ligações simples como a acetona e o ácido
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acético. Nas insaturadas há ligações duplas ou triplas entre os átomos de carbono, como
no etileno que é o responsável pelo amadurecimento das frutas e o benzeno que é
matéria prima para produção de plásticos, solventes, tintas, medicamentos e explosivos.
Também podem ser comparadas quanto à homogeneidade, sendo homogêneas ou
heterogêneas. Nas homogêneas nenhum carbono é interrompido, como no hexano e na
glicerina. Nas heterogêneas têm mistura de outros átomos no meio da cadeia de
carbono, podendo ainda ser heterogêneas normais ou ramificadas. Como exemplo das
normais sem bifurcação está a dimetilamina que é a matéria prima para medicamentos e
como exemplo para as ramificadas está o isobutano que é a matéria prima para produção
de plásticos e borrachas sintéticas.
Substâncias orgânicas são geralmente moleculares, portanto, não conduz corrente
elétrica quando em estado sólido, fundidas ou em solução aquosa, tendo por exceção os
sais orgânicos, os ácidos orgânicos e as aminas. Mesmo assim, os ácidos orgânicos são
geralmente fracos condutores. As aminas também são eletrólitos fracos.
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SÍNTESE E IDENTIFICAÇÃO DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS
O desenvolvimento dos processos de síntese levou à descoberta de novas substâncias
sintéticas (não naturais), mas estruturalmente aparentadas com estruturas biológicas.
Medicamentos, pigmentos, plásticos, detergentes, fibras sintéticas, combustíveis,
lubrificantes, resinas e solventes são apenas alguns tipos de substâncias sintéticas que se
pode produzir a um custo acessível.
Inicialmente pensava-se que a síntese de compostos orgânicos só era possível com a
interferência de organismos vivos, no entanto foi demonstrado que estes compostos
poderiam ser sintetizados em laboratório, e a designação “orgânica” perdeu o sentido.
Hoje em dia fala-se em compostos de carbono, pois este elemento é comum a todos eles
e é responsável pelas suas propriedades.
Os compostos orgânicos são classificados de acordo com a presença de grupos
funcionais que são responsáveis pelo comportamento químico característico. Qualquer
composto orgânico é composto por uma cadeia não reativa e por uma parte reativa, a
parte funcional.
Há características que se repetem entre substâncias orgânicas com mesma estrutura
fundamental. Estas características podem ser exploradas para facilitar no fabrico de
substâncias de interesse industrial, baixando custos de processos mais prolongados para
obter uma substância com mesma propriedade, mas de difícil obtenção. Alguns
exemplos são os ácidos fórmico, acético, lático, pirúvico e benzóico que têm diferentes
usos, mas têm fórmula característica OH--C=O (carboxila) nas suas extremidades. Cada
carboxila tem um hidrogênio ionizável. Outra característica é que os compostos
orgânicos têm menos resistência ao calor que outros compostos, que se deve às ligações
covalentes, aumentando a temperatura de ebulição.
Exemplo geral das funções orgânicas:
Hidrocarbonetos: somente têm Carbono e Hidrogênio na sua estrutura.
Álcoois: têm a hidroxila ligada a Carbono saturado (-OH), como por exemplo, o
metanol.
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Fenóis: têm a hidroxila ligada a Cadeia Aromática (-OH), como por exemplo, o enol.
Aldeídos: têm a carboxila ligada a Hidrogênio (H) como, por exemplo, o etanal.
Cetonas: têm a carboxila entre átomos de carbono, como por exemplo, a propanona.
Ácidos Carboxílicos: têm a carboxila e a hidroxila ligadas à cadeia de carbono, como
por exemplo, o ácido acético.
HIDROCARBONETOS
Os hidrocarbonetos são substâncias moleculares binárias, pois são apenas formadas por
carbono e hidrogênio. Dividem-se em dois grupos: os aromáticos e os alifáticos.
Os aromáticos são os que têm pelo menos um anel benzênico, os alifáticos não
apresentam anel e podem ser abertas ou fechadas. Tanto aromáticos como alifáticos
podem ser ligados por carbonos através de uma ligação simples (alcanos), pelo menos
uma ligação dupla entre carbonos (alcenos) ou pelo menos uma ligação tripla entre
carbonos (alcinos). A maior parte dos compostos que formam o petróleo são
hidrocarbonetos.
Petróleo
Os primeiros registros sobre petróleo datam de a.C. Foi usado como impermeabilização
da Arca de Noé, posteriormente como combustível para iluminação, como juntor de
pedras, no calafetamento de pirâmides, no embalsamento de múmias, e como até hoje
na impermeabilização de moradias. No Império Inca foi usado já como pavimento de
estradas.
O primeiro homem a encontrar petróleo por perfuração foi Edwin Drake, no fim da
década de 1850, nos Estados Unidos.
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Origem e composição do petróleo
Petróleo é um óleo escuro formado por centenas de hidrocarbonetos diferentes e alguma
impureza como Enxofre (S), Oxigênio (O) e Nitrogênio (N).
Originou-se a partir da decomposição, por milhares de anos, de animais e vegetais
mortos, numa atmosfera pobre em oxigênio, altas temperaturas e pressões.
A idade de uma jazida pode variar entre 10 milhões a 400 milhões de anos.
Sua composição varia de acordo com a região, podendo, portanto variar seus produtos,
com vário s pontos de ebulição para cada parte refinada. A gasolina é um subproduto do
petróleo, tendo vários tipos de gasolina, conforme o tipo de petróleo.
Gasolina
Gasolinas têm muitos hidrocarbonetos de cadeia normal. Para se obter a gasolina
podem-se fazer dois processos. Em um, o processo é pela reforma catalítica na qual se
converte alcanos lineares em alcanos ramificados de modo a aumentar artificialmente a
octanagem da gasolina, e o outro é o craqueamento, no qual se aproveita as frações mais
pesadas destinadas à obtenção de óleo diesel ou querosene e quebram-se essas frações.
Alcano de cadeia longa nonano + propano + etino + carbono + hidrogênio gasoso
C15H32 C9H20 C3H8 C2H2 C H2
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CADEIAS AROMÁTICAS
É formada por um ciclo de seis carbonos com três ligações alternadas, formando o
benzeno. Tem uma característica química peculiar. Na ligação aberta, a distância entre
um carbono e outro por ligação simples é diferente da distância entre dois carbonos
ligados por dupla ligação. No benzeno, no qual a cadeia é fechada, a distância não varia,
mesmo tendo simples sucedidas de duplas.
HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS
Nem sempre a substância aromática tem cheiro. O benzopireno, o criseno e o
fluoranteno são aromas cancerígenos encontrados em produtos de fumantes. A sacarina
foi descoberta ao acaso e o aspartame que também foi descoberto ao acaso não tem
cheiro, mas têm sabor açucarado.
Sacarina
Em 1879 o químico Constantine Faheberg almoçou no seu laboratório sem lavar as
mãos. Seu sanduíche estava com gosto extremamente doce. Ele identificou a substância
responsável por essa propriedade e a batizou de sacarina. Ela é tão doce que apenas
quatro colheres de sopa dessa substância bastam para adocicar uma piscina olímpica
cheia de água.
Aspartame
Em 1965, o cientista John Shlatter trabalhava na produção de um remédio contra úlcera
quando houve uma explosão no seu laboratório. Substâncias espirraram, ensopando o
químico. Ao ler um livro mais tarde, notou o gosto adocicado na ponta dos dedos ao
lambê-lo para virar a página.
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Fenol
Quando fenóis são ionizados, apresentam características ácidas de ácidos fracos.
Quando são somados aos nitros (-NO2) ou halogênio, a acidez aumenta. Quando o fenol
é somado a alquila (hidrocarboneto não aromático), a acidez diminui.
Serve como matéria prima para um grande número de produtos comerciais, variando da
aspirina até uma variedade de plásticos. A produção mundial de fenol é de mais de três
milhões de toneladas por ano.
A síntese de laboratório mais importante de fenóis é através da hidrólise dos sais de
arenodiazônio, com uma etapa de diazotação e outra de hidrólise. Os grupos presentes
no anel são improváveis de serem afetados.
Síntese industrial de fenol
Hidrólise do clorobenzeno
O clorobenzeno é aquecido a 350ºC (sob alta pressão) com hidróxido de sódio aquoso.
A reação produz o fenóxido de sódio, o qual, na acidificação, produz o fenol. Há
formação também de benzeno.
Hidroperáxido de cumeno
Método que converte dois compostos orgânicos relativamente baratos - benzeno e
propeno - em dois compostos mais caros - fenol e acetona. A única outra substância
consumida é o oxigênio do ar. A maior parte da produção mundial de fenol é baseada
nesse método. A síntese começa com a alquilação de Friedel-Crafts do benzeno com o
propeno para produzir o cumeno (isopropilbenzeno). Na primeira reação o cumeno é
oxidado ao hidroperáxido de cumeno. Na reação secundária o hidroperáxido é tratado
com ácido sulfúrico 10% e sofre um rearranjo hidrolítico que produz fenol e cetona.
Exemplos de fenóis
Fenol: matéria prima para desinfetantes, resinas, explosivos, medicamentos.
Orto – cresol: creolina.
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Hidroquinona: usado na revelação fotográfica
Pentaclorofenol: usado para a preservação de madeira.
FUNÇÕES OXIGENADAS
HIDRATOS DE CARBONO
São compostos ternários formados de carbono, hidrogênio e oxigênio e que seguem à
fórmula Cn(H2O)n.
Os hidratos de carbono são chamados de carboidratos. Exemplo de carboidratos
conhecidos: glicose e frutose que são isômeros de fórmula C6H12O6. A sacarose (açúcar
comum) é formada por uma molécula de glicose e uma de frutose.
A fermentação de açúcares resulta em etanol.
ÁLCOOIS
Os álcoois são caracterizados pela terminação –OH, ligados à cadeia de carbono
saturado ( com ligação simples), em qualquer parte da cadeia, no final, começo ou
meio.Quando a hidroxila é única é chamado de monoálcool. Quando há duas hidroxilas
ligadas ao mesmo átomo de carbono forma uma estrutura instável que perde água e
forma acetona.
Propano-2,2-diol Água + Acetona
C3H8O2 H2O C3H6O
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Obtenção de álcoois monovalentes
Hidrólise de halogeneto de alquila é uma reação reversível em que reagem com água
somente os halogenetos de alquila terciários, que são os mais reativos.
OH(-) + R –XHO-R + X (-)
Adição de água aos alcenos processa-se na presença de ácido sulfúrico podendo ou não
formar também um monoéster desse ácido inorgânico.
Reação de aminas primárias com ácido nitroso é uma reação usada na obtenção de
álcoois especiais e também forma produtos secundários.
RNH2 + HONO R-OH + N2 + H2O
Redução de aldeídos leva a formação de álcoois primários e redução de cetonas leva a
formação de álcoois secundários.
Redução de ácidos e ésteres com ajuda de hidretos de lítio e alumínio.
Na reação de compostos de Grignard com aldeídos, cetonas e ésteres, os aldeídos e
cetonas produzem, respectivamente, álcoois secundários e terciários. Os ésteres
produzem álcoois terciários, uma vez que cetonas formadas também são mais reativas
do que ésteres de partida. O excesso do composto de Grignard leva à formação de
álcoois terciários.
Hidrólise de ésteres em forma de cera ou gorduras catalisadas por ácidos ou bases
(saponificação) produzindo também carboxilatos de sódio ou potássio. As reações de
ésteres são reversíveis quando feitas em meio ácido.
Propriedades químicas dos álcoois alifáticos e cicloalifáticos monovalentes
Os álcoois são compostos muito reativos e a partir deles diversas classes de outras
substâncias orgânicas podem ser obtidas.
A desidratação de álcool dá origem a olefinas ou éteres.
A reação com ácidos halogenídricos produz halogenetos de alquila.
A oxidação com ácido crômio ou permaganato em meio ácido possibilita transformar
álcoois primários em ácidos carboxílicos e álcoois secundários em cetonas. Os álcoois
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terciários submetidos a este processo ou não são alterados ou sofrem rompimento da
cadeia carbônica.
A reação de álcoois com sódio ocorre com desprendimento de hidrogênio:
ROH + Na R-ONa + ½ H2
Os compostos R-ONa são denominados alcóxidos de sódio.
Os álcoois podem ser transformados em ésteres, através de reações diretas com ácidos
carboxílicos ou por meio da reação com cloretos de acila.
A reação com isocianato de fenila ou outros isocianatos leva á formação de ésteres do
ácido carbâmico, denominados uretanas.
Principais álcoois alifáticos monovalentes.
Os mais importantes da classe são o metanol e o etanol. Diversos álcoois saturados são
encontrados no óleo de fúsil, obtido como fração superior, quando se faz a destilação do
álcool a partir da fermentação de carboidratos. Assim é obtido álcool n-propílico,
isobutílico, isoamílico e álcool amílico ativo (butil-secundário carbinol).
Esses álcoois são usados como solventes e na síntese de outras substâncias orgânicas.
O n-butanol, empregado como solvente no preparo de ésteres e na obtenção do butanol
e ácido butírico pode ser preparado industrialmente por meio de fermentação de
carboidratos efetuada pela bactéria Clostridium acetobutylicum em anaerobiose.
Também pode ser preparado através de substâncias sintéticas. O acetaldeído é
submetido à condensação aldólica dando origem ao aldeído crotônico posteriormente
reduzido ao álcool pó meio de H2/Cu a 200ºC.
O álcool insaturado mais simples é o etanol denominado álcool vinílico. Dado o
equilíbrio tautômero existentes nesses casos, ele se transforma no acetaldeído. Tais
formas alcoólicas são denominadas enólicas.
O propen-3-ol-1, conhecido como álcool alílico é o álcool alifático insaturado mais
importante. Apresentando uma hidroxila especialmente reativa, os álcoois alílicos têm
sido usados a partir de 1948 como intermediários da síntese do glicerol. Pode ser
preparado tratando-se cloreto de alila com uma mistura de carbonato e hidróxido de
sódio.
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Obtenção de álcoois divalentes (Glicóis)
Hidrólise de dihalogenetos vicinais com bases fracas, primeiro transformando-se os
dihalogenetos em diacetato, depois hidrolisando em álcool.
Hidrólise de cloridinas que é de reação mais rápida e emprega-se um único equivalente
de base por mol de cloridina. É usado para obter o etileno-glicol.
Hidrólise ácida de epóxidos através da protonação de oxigênio seguida de um ataque
nucleofílico por parte da água.
Oxidação de alcenos com soluções alcalinas de KMnO4.
Principais álcoois divalentes
Etileno glicol é o mais importante desta classe. Obtém-se pela hidrólise do óxido etileno
com água a 200ºC. O glicol é um líquido muito higroscópico usado como ingrediente
para radiadores de automóveis para evitar-se o congelamento da água.
Ao ser aquecido com ácido sulfúrico a 4%, dá origem ao dioxano, éter cíclico solúvel
em água usado como solvente.
Ao reagir com ácido tereftálico, dá origem a polímeros usados como fibras têxteis
denominadas terilene ou dracon.
Outro polímero obtido através do etileno glicol é o carbowax, pela reação de etileno
glicol com óxido de etileno.
Outro glicol importante é o tetrametilenoglicol preparado de acetileno e formaldeído;
sua desidratação leva à formação de butadieno 1,3.
Álcoois alifáticos e cicloalifáticos polivalentes
O glicerol, ou glicerina é o álcool alifático trivalente mais importante. Obtido pela
primeira vez por hidrolisação de óleo de oliva.
Álcoois monoídricos
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O mais importante é o álcool etílico (metilcarbinol). È usado em solventes, colas, tintas,
lacas, medicamentos, explosivos bebidas e muito mais.
Sua obtenção é através da fermentação de carboidratos, tendo como matéria prima o
melaço a beterraba, os cereais e resíduos de madeira.
Álcoois polídricos
A glicerina é o mais conhecido. É um triálcool que se junta a ácidos graxos. Seus
ésteres são base das gorduras e óleos. É produzido por reações com o propileno. Tem
propriedades emolientes e demulcentes sendo usado na farmácia e obtenção de
cosméticos, é ingrediente de muitas tinturas, elixires, anestésicos e dentifrícios.
Outros álcoois
Mentol é um álcool terpênico que contém três átomos assimétricos de carbono. É
produzido do óleo de menta e utilizado como aromatizante sem dentifrícios,
perfumarias, medicamentos, bebidas e confeitarias.
ALDEÍDOS E CETONAS
Possuem dupla ligação com o oxigênio. Nos aldeídos essa dupla ligação é no final da
cadeia, na sua extremidade, nas acetonas é em qualquer lugar da cadeia, a não ser nas
extremidades.
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ALDEÍDOS
Geralmente, os aldeídos mais simples são designados tomando-se por base os ácidos
carboxílicos correspondentes. Como exemplo o aldeído butírico. Compostos com dois
grupos formila de dialdeídos, com três, trialdeídos e assim por diante.
Obtenção de aldeídos alifáticos
Oxidações de álcoois primários ou por desidrogenações catalíticas também produzem
aldeídos.
A formila é facilmente transformada em carboxila, por oxidação, por isso é difícil a
obtenção de aldeídos puros por esse processo, porém se o resultado for um aldeído
volátil, pode-se logo ser separado da mistura reagente. È o caso do acetaldeído, cujo
ponto de ebulição é de cerca de 20ºC.
Ozonólise de alcenos.
Adição de água ao acetileno, catalisada por sais de mercúrio é especialmente utilizado
para produção de acetaldeído.
Redução de cloretos de acila por hidrogênio molecular.
Obtenção de aldeídos aromáticos
Oxidação de álcoois primários.
Ozonólise de alcenos.
Reação de Rosenmund.
Tratamento de hidrocarbonetos aromáticos com uma mistura de CO e HCl.
19
Reações
Adição de hidrogênio, conduzindo a álcoois primários.
Adição de HCN, levando á formação de cianidrinas.
Podem ser adicionados aos aldeídos os bissulfitos, dando origem aos compostos
bissulfíticos, que são insolúveis em água.
Os aldeídos reagem com compostos de Grignard dando origem a álcoois secundários.
Adição de acetiletos com formação de álcoois acetilênicos.
A reação com hidroxilamina (hidroxiderivado do amoníaco) leva à formação das
aldoximas, compostos bem cristalizados, usados na identificação dos aldeídos.
Os aldeídos reagem com a hidrazina e seus derivados, dando origem às hidrazonas.
Reações com semicarbazimas dão origem às semicarbazonas.
As oximas, hidrazonas e semicarbazonas são hidrolisadas em meio ácido, regenerando
os aldeídos de partida.
Carbânios (espécies reativas com um carbono negativo) podem adicionar-se a aldeídos,
através de um ataque nucleofílico á dupla cadeia carbonílica.
Além da redução dos aldeídos aos álcoois primários, podem ser transformados nos
hidrocarbonetos correspondentes, empregando-se almágamas de zinco em ácido
clorídrico.
Alguns oxidantes podem transformar os aldeídos nos ácidos correspondentes.
A halogenação de aldeídos alifáticos possuindo átomos de hidrogênio no carbono alfa
conduz aos derivados halogenados correspondentes.
Principais aldeídos
O aldeído fórmico, também conhecido como formaldeído ou metanal é obtido pela
oxidação do metanol por meio do ar, tendo como catalisador uma mistura de óxido de
ferro e óxido de molibdênio, em temperaturas de aproximadamente 600ºC.
A concentração de soluções aquosas de formaldeídos pode ocasionar a formação de
outro tipo de polímero, as polioximetilenas. A acetilação dessas hidroxilas terminais
20
proporciona estabilidade aos polímeros. Esses produtos são usados como
termoplásticos, possuindo elevado ponto d efusão.
A condensação de formaldeído com fenol, melanina ou uréia, originando resinas
sintéticas, consome a maior parte do formaldeído preparado industrialmente.
O formol tem aplicação como desinfetante e preservativo de espécies biológicas.
Reagindo com amoníaco, o aldeído produz a urotropina, usada como diurético.
O benzaldeído foi usado na segunda guerra mundial como poderoso explosivo, mas
também é empregado na indústria de perfumes.
O acetaldeído é obtido industrialmente pela hidratação de acetileno ou pela oxidação do
etanol, por meio do ar, com catalisadores de prata. É usado como redutor de sais na
produção de espelhos e como matéria prima no preparo do etanol, ácido acético e cloral.
CETONAS
São compostos que apresentam o grupo carbonila ligado a dois radicais (alifático) iguais
(cetonas simples) ou diferentes (cetonas mistas).
Processos de obtenção
Obtenção de cetonas alifáticas
Podem ser produzidos por oxidação de álcoois secundários;
Pela ozonólise de alcenos do tipo R2C=CR2;
Pela adição de água aos alcinos;
Pela pirólise de sais de cálcio ou bário de ácidos carboxílicos;
Pela reação de nitrilas alifáticas com compostos de Grignard. O composto que se forma
é hidrolisado com água ou ácidos diluídos à cetona correspondente;
Pela reação de halogenetos de acila com compostos orgânicos de cádmio.
21
Obtenção de cetonas aromáticas ou alifático-aromáticas
Podem ser produzidos pela oxidação de álcoois secundários;
Pela ozonólise de alcenos;
Pela reação de cloretos de acila com hidrocarbonetos aromáticos.
Reações
As reações químicas mais importantes das cetonas são:
Adição de hidrogênio, levando à formação de álcoois secundários; os mesmos redutores
usados para aldeídos podem ser usados nestas reações.
Analogamente aos aldeídos, as cetonas reagem com o HCN, dando cianidrinas.
Reagem com o bissulfito, formando compostos bissulfíticos;
Reações com compostos de Grignard conduzem a álcoois terciários
Os acetilenos em meio alcalino adicionam-se ás acetonas, com formação de álcoois
acetilênicos.
Analogamente aos aldeídos, as cetonas reagem com hidroxilamina para dar oximas,
cetoximas.
A hidrazina e derivados (especialmente a fenilidrina e a 2,4-dinitrofenilidrazina) reagem
com as cetonas, de maneira análoga aos aldeídos.
A semicarbazina conduz à formação de semicarbazonas.
A reação de cetonas com álcoois, sob catálise ácida, conduz a cetais e
intermediariamente formam semicetais. Estes reagem com uma segunda molécula de
álcool, eliminando água e formando cetais.
Carbânios de natureza diversas podem efetuar um ataque nucleofílico às cetonas.
A condensação alcoólica pode também ser processada com cetonas, desde que possuam
hidrogênio no carbono α (vizinho ao grupo carbonila). Essa reação processa-se com
mais dificuldade do que com aldeídos. No caso da própria acetona, obtém-se o
diacetona-álccol, facilmente desidratado ao óxido de mesetila.
22
Com o HCl como catalisador, tem-se o óxido de mesetila diretamente e o diacetona
álcool é logo desidratado.A condensação de uma outra molécula de acetona produz a
forona.
O aquecimento em tubos fechados de acetona com hidrazina e etóxido de sódio
transforma as cetonas nos hidrocarbonetos correspondentes:
R2C=O + H2N-NH2 R2C=N-NH2 R2CH2 + N2
Ao contrário dos aldeídos, as cetonas só são oxidadas por óxidos fortes, tais como
permaganato, ácido crômio e ácido nítrico. O resultado é o rompimento da cadeia
carbônica com formação de vários ácidos carboxílicos:
R-CH2-CO-CH2-R’ R-CH2-COOH + R’-COOH + R’-CH2-COOH + R-COOH
Uma importante reação com cetonas, processando-se igualmente com aldeídos, é o
tratamento delas com compostos carbonílicos com trifenil-alquili-denofosforanos,
levando à formação de alcenos.
Principais cetonas
O representante mais importante é a acetona.
A metiletilcetona é obtida pela desidrogenação do álcool butílico secundário, ou pela
oxidação do butano, e é empregada como solvente para alguns lubrificantes.
A metilisobutilcetona pode ser obtida pela redução catalítica do óxido de mesetilo.
Uma cetona cíclica importante é a cicloexanona, cuja oxidação produz o ácido adípico,
usado na fabricação do nylon.
Algumas cetonas aromáticas são matérias prima para síntese de compostos orgânicos
como a acetofenona, a benzofenona e a dipnona.
Tautometria
Tautometria é o equilíbrio dinâmico que ocorre entre uma cetona ou aldeído e o enol
correspondente. As duas formas diferem pela posição de um átomo de hidrogênio.
CH3-C (H) =O CH2=CH-OH
CH3-CO-CH3 CH2=CH (OH)-CH3
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ENOL
Quando a hidroxila liga diretamente a um carbono de ligação dupla não aromática. Não
são álcoois nem fenóis.
ÉTER
Têm a mesma forma molecular dos álcoois, porém a forma como se ligam é diferente. O
oxigênio é ligado à cadeia de carbono por ligação simples e nunca pela extremidade da
cadeia de carbono, ficando o hidrogênio ligado diretamente ao carbono, não mais ao
oxigênio.
É um líquido incolor de cheiro característico. Foi descoberto pela adição de álcool
etílico e ácido sulfúrico por Valerius Cordus no século XVI. O método de obtenção é o
mesmo até hoje.
Aquecendo-se cinco partes de álcool etílico a nove partes de ácido sulfúrico a 140ºC
obtém-se o chamado éter sulfúrico.
É extremamente volátil e seus vapores são mais densos que o ar.
Na indústria o éter é usado como solvente de resinas e óleos, no preparo de pólvora e de
seda artificial. Também pode ser usado como anestésico, mas irrita o trato respiratório.
Como é um dos compostos da cocaína, sua comercialização é fiscalizada.
ÁCIDOS CARBOXÍLICOS
Podem ter uma ou mais carboxilas COOH. São formados por ametais e hidrogênio
Quando apresentam cadeia pequena são líquidos, incolores e solúveis em água,
24
realizadas as ligações com esta através das ligações de hidrogênio ionizando e formando
íons liberando H3O+ mais o ametal eletro negativo.
Quanto maior a cadeia carbônica, menor o grau de acidez dos ácidos e menor o grau de
solubilidade em água.
Ácidos sem oxigênio são chamados hidrácidos, ácidos compostos por oxigênio são os
oxiácidos.
Força dos ácidos
É medida pela capacidade de ionização. Isto é, capacidade de reagir com a água
totalmente ou não. Ácidos fracos não reagem totalmente. Ácidos fortes reagem mais da
metade e mais rápido. Hidrácidos fortes: HCl, HBr, HI. Hidrácidos fracos: HCN, HF,
H2S.
Oxiácidos fortes são aqueles em que a diferença entre o número de átomos de oxigênio
e de hidrogênio na molécula é igual ou maior que dois. Como exemplo, o ácido
sulfúrico H2SO4(4-2=2). Oxiácidos fracos são aqueles em que a diferença entre o
número de átomos de oxigênio e de hidrogênio na molécula é menor que dois. Como
exemplo, o ácido hipocloroso HClO(1-1=0).
Exemplos de ácidos
Ácido metanóico: presente no veneno de formigas.
Ácido etanóico: confere sabor azedo ao vinagre.
Ácido esteárico: presente em óleo e gorduras.
Ácido terefitálico: matéria prima para fabricação de garrafas pet.
Ácido salicílico: usado na fabricação de medicamento AAS. Ocorre em vegetais do
gênero Salix.
Ácido cítrico
O ácido cítrico que até 1923 era obtido a partir de citrato de cálcio, passou a ser obtido
por um novo processo de fermentação, que quebrou o poder desse cartel e tornou os
preços consideravelmente menores que aqueles praticados antes de 1923. Hoje, quase
todo o ácido cítrico é produzido por fermentação.
O primeiro relato de isolamento e cristalização do ácido cítrico a partir do suco de limão
foi em 1784. Crimaux e Adams em 1880 sintetizaram o ácido cítrico a partir do glicerol.
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Molliard em 1922 descobriu que culturas de A. Niger produziam ácido cítrico sob
condições de deficiência de fosfato no meio de cultura.
Bioquímica da fermentação do ácido cítrico
O ácido cítrico é produzido em meios de cultura por A. niger com pH entre 1.8 e 2.0. O
produto final da glicólise é o ácido pirúvico que, na presença de oxigênio, é
metabolizado em acetil-CoA., condensando-se em oxalacetato para formar citrato. Esse
composto é excretado, não entrando no ciclo de Krebs por interferência do pH muito
ácido do meio.
Ácido itacônico
Pode ser produzido removendo-se o ácido aconítico presente no caldo da cana de açúcar
na forma de aconitato de cálcio, que depois é convertido em ácido itacônico por
aquecimento. Também é produzido através de fermentação por Aspergillus terreus.
É usado na fabricação de polímeros (acrílico, por exemplo), por co-polimerização. O
ácido itacônico confere a propriedade aos polímeros de reter e aceitar tintas de
impressão. Também pode ser usados na fabricação de xampus, herbicidas, acidulantes
de alimentos e detergentes.
Anidridos de ácidos carboxílicos
São óxidos ácidos como o trióxido de enxofre (SO3) ou anidrido sulfúrico que ao reagir
com água, produz ácido sulfúrico.
SO3 + H2O H2SO4
Os anidridos não são óxidos, mas compostos termóticos de carbono, hidrogênio e
oxigênio que correspondem aos ácidos carboxílicos desidratados. O ácido etanóico (ou
acético), por exemplo, quando desidratado, forma o anidrido acético. Os ácidos
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monocarboxílicos formam anidridos de estrutura aberta e os dicarboxílicos formam
anidridos de estrutura fechada.
Os ácidos carboxílicos reagem com cloretos de acila na presença de piridina para
fornecer anidridos de ácidos carboxílicos.
ÉSTERES
Os ésteres são compostos resultantes da união de um álcool e um ácido carboxílico,
como por exemplo, metanol mais ácido etanóico resultando em etanoato de metilo e
água. Este processo chama-se esterificação. Sua característica é possuir sempre um
oxigênio com ligação dupla à cadeia carboxílica e um oxigênio com ligação dupla
ligado ao mesmo átomo de carbono que o de ligação simples. Isso ocorre devido à
substituição de um grupo orgânico no lugar do hidrogênio da carboxila.
Ésteres a partir de cloretos de acila
Os ésteres podem ser sintetizados a partir da reação de cloretos de acila com álcoois. Os
cloretos de acila são muito mais reativos do que ácidos carboxílicos, portanto reagem
mais rapidamente e sem ajuda de catalisadores.
Ésteres a partir de Anidridos de ácidos carboxílicos
Os anidridos de ácidos carboxílicos também reagem com álcoois para formar ésteres na
ausência de um catalisador ácido. A reação de um álcool com anidrido ou um cloreto de
acila é frequentemente o melhor método para sintetizar um éster. Estes reagentes evitam
a utilização de um ácido forte, como é necessário para a esterificação catalisada por
ácido. Um ácido forte pode causar reações laterais dependendo de quais outros grupos
27
funcionais estão presentes. Os ésteres também podem ser sintetizados através de
transesterificação.
Aplicações
Essências artificiais de frutas são preparadas com acetatos, butiratos, caprilatos,
valeratos, etila e amilas.
Na formulação de perfumes, fragâncias e cosméticos, entram benzoatos, cinamatos,
salicilatos, ésteres e alquílicos.
De uso medicinal encontram-se os benzoatos (miticidas), carbamatos (sedativos) e
ésteres de dipropileno glicol (cremes, loções, herbicidas, repelentes de insetos).
Para plásticos e fibras sintéticas, usam-se os polímeros dos ésteres dos ácidos acrílicos,
metacrílicos, metilpropenóico, meléico, succínico, ftálico, tereftálico; de álcoois (como
o vinílico e o alílico) e da celulose (acetatos).
O nitrato de eritritol, a nitroglicerina e a nitrocelulose são explosivos.
Ésteres de ácidos graxos como a glicerina, os óleos e gorduras são usados na
alimentação direta ou na fabricação de margarinas, na indústria de tintas e vernizes
(óleo de tungue, oiticica) e na indústria saponífera.
Os acetatos estão presentes nos ésteres como solventes diversos.
AMINAS
As aminas são compostos em que o nitrogênio está ligado a três átomos de carbono ou a
carbono e hidrogênio. Podem ser consideradas resultantes da substituição de um, dois
ou três átomos de hidrogênio da amônia, NH3, por grupos alifáticas-aminas alifáticas –
ou aromáticos- aminas aromáticas. Conforme o número de átomos de hidrogênio
substituídos no NH3 classifica-se em primárias, secundárias, terciárias. Além destas
existem aminas acíclicas, como a cicloexilamina, e heterocíclicas, em que o nitrogênio
faz parte do ciclo, como a piperidina ou a morfolina.
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As aminas constituem de carbono, hidrogênio e azoto. O azoto é a designação do grupo
composto por Nitrogênio (N) ligado à cadeia carboxílica.
Propriedades
As aminas são os compostos nitrogenados mais importantes, especialmente se forem
incluídos entre elas os aminoácidos. Todas têm em comum propriedades básicas,
podendo dar sai com ácidos fortes. O mesmo par de elétrons do nitrogênio que lhes dá
as propriedades básicas, torna as aminas reagentes nucleofílicos importantes.
Produtos a partir das aminas
A alquilação dá todos os compostos possíveis, inclusive a base de amônio quaternário.
As aminas primárias dão, com o ácido nitroso, álcoois, com perda de nitrogênio. As
aminas secundárias dão nitrosaminas, sem desprendimento de gás:
(C2H5)2NH+ HNO2 (C2H5)2N-NO + H2O
As nitrosamidas são compostos amarelos oleosos que, aquecidos com uma gota de ácido
sulfúrico concentrado e um cristal de fenol, dão uma solução verde, que passa a azul
profundo, pela adição de solução de hidróxido de sódio. Essa operação é conhecida
como reação de Liebermann, do nome do químico alemão Karl Liebermann.
As aminas terciárias dissolvem-se em ácido nitroso, a frio; a quente, produzem aldeído
ou cetona e nitrosamina.
Com as aminas aromáticas primárias, o ácido nitroso dá sais de diazônio (anilina). A
reação do ácido nitroso serve para distinguir várias classes de aminas.
Com cloreto de benzenossulfonila dão benzenossulfonilderivados, mas somente as
aminas primárias e secundárias. Esta é a base do teste de Hinsberg que permite não só
distinguir , mas separar aminas das três classes.
Com cloreto de nitrosila, aminas primárias dão cloretos de alquila, e aminas secundárias
dão nitrosaminas:
(C2H5)2NH + NOCl (C2H5)2N-NO + HCl
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Com reagentes de Grignard, as aminas libertam o alcano correspondente, adicionando o
grupo MgI. A hidrólise regenera a amina.
Com isocianato de fenila, dão uréias substituídas, que são cristalinas e servem para
caracterizar as aminas.
Com formaldeído e composto carbonílico, dão as bases de Mannich, muito importantes
em sínteses orgânicas.
Com sulfeto de carbono, aminas primárias e secundárias dão ácidos ditiocarbônicos.
Aminas secundárias não reagem com cloreto mercúrico.
Com clorofórmio em meios alcalinos, aminas primárias dão isonitrilas, de cheiro
característico, nauseabundo.
Com compostos carbonílicos dão as bases de Schiff. As da anilina são chamadas anis.
Com aldeídos, contendo pelo menos um hidrogênio no carbono vizinho da carbonila, as
aminas secundárias dão enaminas.
Todas as aminas são oxidáveis, mas se comportam de maneira diferente, conforme sua
classe, a natureza do grupo alquila (ou arila) e o oxidante.
Métodos de preparação
Geralmente as secundárias e terciárias são preparadas a partir das primárias, ou com
estas, como produto intermediário da reação.
Métodos que envolvem redução de compostos nitrogenados preexistentes ou formados
na reação. Nitro, nitroso, azo, hidrazino, e azido derivados, nitrilas, amidas, hidrazidas,
isocianatos, oximas, hidrazinas, benzilaminas, sais de amônio quaternário, N-óxidos e
outros compostos podem ser reduzidos cataliticamente ou por meio de hidretos
metálicos.
Os compostos carbonílicos podem reagir com aminas, dando bases de Schiff, que são
reduzidas pelo ácido fórmico, dando aminas terciárias, com pelo menos, um grupo
metila:
R-NH2 + H2CO R- N(CH3)2 + CO2
R-N = CH2 + 2HCOOH R-N(CH3)2 + CO2
30
Do mesmo tipo é a obtenção através da metilação redutiva, de aldeídos ou cetonas por
meio de formiato de amônio ou formamida e hidrólise ácida do formilderivado.
Métodos de hidrólise ou solvólise de diversos compostos, entre os quais uréias, ureatos,
isocianatos, isotiocianatos, amidas, imidas, cianamidas, sais de iminas, p-
nitrosodialquilaminas. Um método muito usado nesse grupo é a decomposição pela
hidrazina NH2-NH2.
Métodos que dão um produto intermediário, o qual, no curso da própria reação, dá a
amina. São muitas as reações desse tipo, sendo a mais importante a de halogenetos
orgânicos com a amônia, que resultam na amina primária, mas que não param aí, dando
a seguir a secundária, que dá a terciária, que por fim, passa ao sal de amônio
quaternário.
Com grande excesso de amônia obtém-se, nos casos mais favoráveis, uma mistura com
grande predominância de amina primária. É o método de Hofmann.
Métodos de adição nucleofílicas, nos quais compostos não saturados, carbonílicos,
epóxidos, compostos α, β -não saturados (carbonílicos, carboxílicos, nitrilas) e outros,
reagem com a amônia ou aminas, dando compostos de adição com a função amina ou
amina e outra.
Métodos de adição de compostos organometálicos, tendo como exemplo da adição de
nitrilas seguida da redução com hidreto de lítio e alumínio.
Métodos de rearranjos moleculares, tendo como exemplo rearranjo de Hofmann com
hipobromito, rearranjo de Curtius com hidrazita, e rearranjo de Schmidt com azida.Um
rearranjo diferente é a transposição benzidínica, que transforma hidrazobenzeno em
benzidina.
Métodos de reação com degradação de compostos contendo a função amino, como a
descarboxilação de aminoácidos.
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AMINOÁCIDOS
Quimicamente, aminoácidos ou ácidos aminados são todos os compostos que contêm
em uma mesma molécula a função amino, NH2, e a função ácida COOH.
São constituintes das proteínas e de toda a matéria viva. Há milhares de aminoácidos
possíveis, mas apenas cerca de duas dezenas são resultantes de metabolismo animal e
vegetal. Todos os aminoácidos naturais são levógiros. Só se conseguem obter por
síntese química em laboratório a forma dextrógiras dos aminoácidos.
Métodos de obtenção
A forma mais antiga de obtenção da forma dextrógira de α−aminoácidos é a síntese de
Strecker, devida ao químico alemão Adolf Strecker que em 1850, obteve aminoácidos
através da aminação das cianidrinas, que serve para preparar Gly, Ala, Ser, Val, Met,
Glu, Leu, e Phe, mas não serve para os outros, pois não têm estrutura compatível com
essa síntese.
Também podem se produzir aminoácidos através de adição de hidroxilamina ou
hidrazinas e depois redução.
Um composto muito usado para a preparação de aminoácidos é ao éster do ácido
nitroacético, que se condensa facilmente com aldeídos ou cloretos de acila, podendo ser
reduzido, o que permite obter quase todos os aminoácidos, a partir de aldeídos
alifáticos, aromáticos, ou heterocíclicos, com dois átomos de carbono a menos.
Para obtenção de β− aminoácidos, um bom método é o da adição de amoníaco aos
ácidos α, β− insaturados.
AMIDAS
Na combinação entre aminoácidos, que produz as proteínas, a eliminação de água leva à
formação do grupo amida. A ligação entre os grupos é chamada ligação peptídica.
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As amidas são os ácidos em que foram substituídos um ou todos seus grupos hidroxilas
OH por nitrogênio. Em resumo, são compostos da reação de um ácido carboxílico com
amônia ou aminas primárias ou secundárias, com substituição da hidroxila pelo resíduo
amina. Na realidade, a reação direta de ácidos com aminas não é um bom método de
preparação. Usam-se, geralmente, derivados mais ativos do que os ácidos, como os seus
cloretos ou anidridos, cujo carbono sofre o ataque nucleofílico da amina com facilidade:
R-CO Cl + H2NR’ R-CO NHR’ + HCl
Amidas são usadas na fabricação de xampus, sabonetes líquidos e cremosos, géis,
cremes para barbear e em preparações cosméticas. Têm a propriedade de recompor a
gordura natural da pele e do cabelo que são retirados pela ação de tensoativos e
detergentes, como no que existe no produto comercial HOMYDE D 90®.
Monoetanolamida de babaçu não é solúvel em água, mas é dispersa na água quente e
nos detergentes usuais, sendo um produto biodegradável.
Métodos de obtenção
A carbodiimida é um reagente usado que dá bom rendimento de amida a baixa
temperatura.
A monólise de ésteres também é usada através do propionato de etila com NH3
resultando em propionamida.
Também pode ser obtida através da hidrólise de nitrilas. Neste caso a reação inversa
pode ocorrer, obtendo-se nitrilas desidratando as amidas correspondentes com
pentóxido de fósforo.
Outros métodos são também utilizados em menor escala como a redução de ácidos
hidroxâmicos, hidrazidas e outros derivados, ou a oxidação de algumas aminas com
dióxido de manganês, ou cetonas com polissulfeto de amônio.
Todas as amidas, exceto as formamidas, são sólidos cristalinos.
33
Reações
A mais importante reação das amidas é a hidrólise, que produz o ácido correspondente.
São ao mesmo tempo ácidos e bases fracas, podendo dar sais como o de mercúrio.
Com sódio em álcool, são reduzidas a aminas.
Com o ácido nitroso, dão o ácido carboxílico.
Com o bromo e o hidróxido de potássio, produzem a amina primária, com um átomo de
carbono a menos do que os da amida. Esta é a degradação de Hofmann, um dos
métodos de se eliminar um carbono terminal de uma cadeia.
Ácidos hidroxâmicos
São compostos análogos às amidas, em que um hidrogênio da hidroxilamina HONH2,
em vez da amônia é substituído pelo grupo acila.
Iminoéteres ou imidoéteres
São produtos de reações de nitrilas com álcoois, em meio anidro, em presença de gás
clorídrico seco. Com água, os iminoéteres são hidrolisados a ésteres. Quando tratados
com amônia, em solução alcoólica, dão amidinas.
Hidrazidas
São produtos de reação de hidrazinas com ésteres ou cloretos de ácidos.
Com o ácido nitroso, dão azidas, que por sua vez, reagindo com álcool metílico, dão
amidas do ácido acético e uma amina com um átomo de carbono a menos do que os do
ácido de da hidrazida original. Este é o método de Curtius de preparação de aminas
primárias e serve para eliminar um carbono terminal.
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Nitrilas
São os cianetos de alquila ou arila, R-CN. São compostos importantes em síntese
orgânica porque o grupo CN entra facilmente em cadeia carbônica, onde causa um
aumento de um átomo de carbono, podendo depois ser convertido em outro grupo
funcional.
Método de obtenção
O método de preparação mais simples é a reação direta do cianeto de potássio com um
halogeneto orgânico:
CH3-Cl + KCN CH3-CN (acetonitrila ou cianeto de metila)
Outro método é a reação do ácido cianídrico com um aldeído ou cetona, dando
cianidrinas.
Reações
Nitrilas hidrolisadas dão amidas que, por sua vez, dão ácidos.
Podem ser reduzidas dando a amina correspondente
Com o alcoolato (alcóxido) de sódio, dimerizam, dando iminonitrilas.
Com amônia, dão amidinas.
Com anidridos, dão amidas terciárias.
Reduzidas com cloreto estanoso e ácido clorídrico, dão um produto cuja hidrólise forma
o aldeído correspondente.
35
URÉIA
A uréia é uma amida derivada do ácido carbônico. É a principal forma de excreção de
nitrogênio dos mamíferos. A uréia pura é um sólido branco, inodoro, com ponto de
fusão a 135ºC e que não atinge seu ponto de ebulição porque se decompõe antes.
Devido ao alto conteúdo de nitrogênio, a uréia é usada em fertilizantes e rações animais.
Também é usada na fabricação de resinas para revestimento de assoalhos.
A sua produção industrial é feita por catálise entre amônia e dióxido de carbono
2NH3 + CO2 CO(NH2)2 +H2O
SAL
São derivados de um ácido pela substituição do hidrogênio ionizável por cátions
(geralmente metálicos).
Por exemplo, o ácido etanóico resulta em etanoato de sódio, o ácido benzóico resulta
em benzoato de sódio.
SABÕES
Sais de metal alcalinos com ânions de ácidos carboxílicos de cadeia longos ou ácidos
graxos. Estes sais são sabões. A extremidade do ânion tem a estrutura polar devido ao
elétron extra no átomo de oxigênio e tende a se juntar com a água, também polar.
POLÍMEROS
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Os polímeros são compostos químicos de elevada massa molecular relativa, resultantes
de reações químicas de polimerização. A polimerização é uma reação em que moléculas
de um composto, monômero, se ligam umas às outras, para dar origem a uma nova
substância, o polímero.
A seda, o algodão e a madeira são polímeros naturais. As fibras artificiais, a borracha
sintética, o vidro acrílico, os plásticos são polímeros artificiais.
TIOL
Função orgânica também chamada de tioálcool. O prefixo tio vem do grego e significa
“enxofre”
São compostos no qual o átomo de oxigênio de um álcool foi substituído por um átomo
de enxofre. São conhecidos na indústria por mercaptanas. Do latim mercurium captans
que significa “captador de mercúrio” por esses elementos terem alta afinidade pelo
mercúrio. Algumas mercaptanas são usadas como antídoto nos casos de envenenamento
por mercúrio.
Os tióis são características substãncias produzidas por gambás.
SULFETO
É semelhante ao éter, mas o átomo de enxofre toma o lugar do átomo de oxigênio.
Fazem parte deste grupo os sulfóxidos e dissulfetos presentes em alho e cebola, que têm
cheiros característicos e provocam irritação nos olhos.
Ácidos sulfônicos
Quando a reação entre o ácido sulfúrico e um hidrocarboneto resulta em água, tem-se
também a formação de ácido sulfônico. São ácidos orgânicos não carboxílicos. O
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hidrogênio –SO3H é ionizável. Esses compostos podem reagir com bases metálicas,
dando origem aos sulfonados iônicos.
Os primeiros detergentes foram fabricados por meio dessa reação. Um hidrocarboneto
de cadeia longa (mais de dez carbonos) era sulfonado, e o ácido sulfônico, neutralizado
por uma base forte (NaOH ou KOH). O sulfonado iônico resultante imita o
comportamento de um sabão. Como nos sabões a longa cadeia do hidrocarboneto
corresponde à parte apolar (que se junta aos materiais apolares) e a extremidade iônica
se junta à água.
A segunda guerra mundial dificultou a importação de óleos vegetais pelos países
europeus, onde eram utilizados na fabricação de sabão. Com a escassez desses óleos, a
saída foi produzir compostos que faziam o mesmo papel dos sabões: eram os
detergentes.
O enxofre também tem muitas propriedades usadas na indústria:
A sulfanilamida (bactericida), a sacarina (adoçante), 3-metilbutanotiol (odor de gambá)
ciclamato de sódio (adoçante)
COMPOSTOS ORGANOMETÁLICOS
São metais que formam ligações covalentes com átomos de carbono. Exemplo: tetraetil
de chumbo: quatro radicais etil ligados a um átomo de chumbo. Compostos que
apresentam o metal magnésio são chamados de compostos de Grinard e também se
apresentam como os compostos com chumbo, associados à cadeia carbônica.
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HIDROCARBONETOS NÃO AROMÁTICOS
São caracterizados por terem o anel cíclico incompleto, faltando todas as ligações que o
une, ou por não terem o anel.
Em 1960, o náufrago de um navio petroleiro quase erradicou as algas Fucus da costa
inglesa. Isso aconteceu devido à presença de hexano, hidrocarboneto capaz de imitar a
ação do hormônio sexual fucosserrateno, confundindo os espermatozóides dessa
espécie, que se perdiam ao tentar encontrar os gametas femininos.
Outros exemplos de substâncias nas quais estão presentes os hidrocarbonetos não
aromáticos são o aroma do limão (limoneno), os ferormonas e o isoctano (gasolina).
ALCANOS
Os alcanos eram denominados parafinas (“pouca afinidade”) por não reagirem
facilmente em solução. São caracterizados por possuírem apenas ligações covalentes
simples entre os carbonos e obedecerem à fórmula geral CnH(2n+2), formando uma série
homóloga.
Como exemplo pode-se ter o propano encontrado no GLP (C3H8 gás liquefeito de
petróleo), o hexano (C6H14 próprio petróleo) e o farnesano (C15H32) que é o aroma de
cerveja.
ALCENOS
Também chamados de alquenos ou alefinas (formador de óleo). Pelo eteno é capaz de
formar compostos oleosos com halogênios.
Possuem ao menos uma ligação dupla entre átomos de carbono. Com mais de uma
dupla, tem-se os alcadrienos (duas duplas) e os alcatrienos (três duplas).
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“Os alcenos que têm apenas uma dupla ligação tem fórmula geral CnH2n, isto é, dois
átomos de hidrogênio a menos que a fórmula geral que rege os alcanos. Conclusão: a
cada dupla ligação que surge na molécula, dois átomos de hidrogênio são eliminados”
Etileno
É um hormônio vegetal. Quando plantas, frutas e flores são expostas a esse alceno, seu
crescimento é acelerado e as frutas amadurecem mais rápido.
ALCINOS (OU ALQUINOS)
Possuem ao menos uma tripla ligação entre carbonos. Alcadiinos possuem duas triplas
ligações entre carbonos e alcatriinos possuem três triplas ligações entre carbonos.
Os alcinos não são muito comuns na natureza. Obedecem á fórmula geral CnH(2n-2). A
cada tripla ligação que surge na molécula, quatro novos átomos de hidrogênio são
eliminados. A folha de picão contém um alcino que tem atividade antibiótica.
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HIDROCARBONETOS CÍCLICOS NÃO AROMÁTICOS
Molécula de hidrocarboneto que não apresenta extremidade de maneira que seus átomos
formam um ciclo.
A pripioca tem um aroma agradável que é formado pela eudesmona. Como esse
composto possui átomos na forma de cadeia cíclica também, diz-se que é formado por
cadeia mista.
CICLOPROPANOS
Obedecem à regra geral CnH2n. Há dois átomos de hidrogênio a menos na fórmula dos
alcanos, portanto, o surgimento de um ciclocarbônico na molécula elimina dois átomos
de hidrogênio em relação ao “alcano-parente”: Propano: C3H8; Ciclopropano: C3H6 e
Pentano: C5H12; Ciclopentano C5H10.
HIDROCARBONETOS HALOGENADOS
São resultantes da substituição de um ou mais átomos de hidrogênio de um
hidrocarboneto por átomos de elementos do grupo dos halogênios.
São exemplos o freon (tripode CFC) CF2Cl2, o clorofórmio CHCl3, o tricloroeteno
(líquido usado na lavagem a seco) C2HCl3 e o perfluorodecolina (“sangue natural” que
solubiliza o gás oxigênio 500x mais que em água. Pode-se respirar nessa solução e fazer
transfusões sanguíneas para qualquer pessoa, independentemente do tipo sanguíneo).
C10F18.
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CONCLUSÃO
Os compostos orgânicos estão presentes em todas as etapas de nossa vida, podem ser de
grandes utilidades nas mais diversas áreas como na agricultura, medicina, entre outras.
Porém também pode causar grandes danos ambientais, destruindo ou contaminando,
regiões inteiras, sendo assim é de suma importância que toda a sociedade conheça e
aprenda a utilizar estes compostos, para que não tenhamos impactos ambientais, e
possamos aproveitar todas as potencialidades dos mesmos.
Os princípios dos métodos de formação dos compostos orgânicos são a base para o
esclarecimento de formação de novos produtos, que tanto em pesquisa acadêmica como
em produção industrial proporcionam novas perspectivas de transformações orgânicas.
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BIBLIOGRAFIA
Solomons, G. Fruhle, B.C. Química orgânica vol2. LTC
Ciscato. Pereira. Planeta química
http://www.christiananswers.net/portuguese/q-eden/origin-of-life-port.html
Enciclopédia Britânica do Brasil
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