sl quimica organica

Química Orgânica

Florence M. Cordeiro de Farias

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Sala de Leitura Química Orgânica

Química Orgânica

Histór ico até a def in ição f inal

A utilização de compostos orgânicos é descrita desde a antiguidade. Pesquisas arqueológicas recentes

comprovaram a presença de vinhos em jarros encontrados em tumbas de faraós (3150 a.C.). Os papiros

egípcios de Ebers (cerca de 1500 a.C.), de Edwin Smith (cerca de 1600 a.C.) e de Brugsch (cerca de 1300

a.C.) descrevem inúmeras fórmulas medicinais cujos constituintes eram principalmente ervas. Os

próprios papiros eram feitos da celulose obtida a partir dos talos da planta papiro do Egito, planta

aquática da mesma família da tiririca, abundante nas margens do Rio Nilo. A Bíblia, no episódio de Noé

(Gênesis), fala no vinho. Os romanos e egípcios utilizavam os corantes índigo e alizarina. O índigo era

obtido a partir de plantas do gênero Indigofera (anil do campo, timbozinho) e atualmente é obtido por

síntese e utilizado principalmente para a coloração de “jeans”. A alizarina era retirada de raízes da rubia .

A alizarina foi o primeiro corante a ser sintetizado (obtido em laboratório) e hoje em dia é utilizado

principalmente como reagente químico.

Apesar dessa grande utilização, até o século XVIII era pouco o conhecimento que se tinha sobre as

propriedades e composição dos compostos orgânicos. A Química já era bastante estudada, mas a parte

que envolvia a composição e estrutura (átomos que existiam nas moléculas e as formas com que se

arrumavam nelas) dos compostos orgânicos era pouco conhecida. A importância da Química Orgânica

estava muito mais em sua fonte de obtenção (na época, animal ou vegetal) e em sua aplicabilidade em

medicina, do que na sua parte estrutural.

Havia pouca produção de materiais orgânicos e, na maioria das vezes, eram feitos domesticamente ou

em pequena escala. Poucas coisas como, por exemplo, a fabricação de sabão, o refino do açúcar,

processos de tingimento e destilação (separação de duas ou mais substâncias por aquecimento) eram

feitas em escalas maiores.

Poucos compostos orgânicos eram conhecidos em sua forma pura. Valerius Cordus (médico e botânico

alemão,1515-1544) descreveu, em 1540, a obtenção do éter por tratamento do álcool com ácido

sulfúrico – método ainda usado –, dentre outros. Em 1780, Scheele (químico farmacêutico sueco, 1742-

1786) desenvolveu um método químico para obter ácidos orgânicos a partir de plantas ou animais e

assim descobriu vários ácidos orgânicos, tais como, por exemplo, os ácidos benzoicos (isolados da

resina balsâmica obtida do benjoim: Styrax benjoin), utilizado hoje em dia para a preservação de

alimentos, e o ácido tartárico (Figura 1), isolado de extratos de uvas fermentadas.

. 2 .


COOH

Ácido Benzóico

HOOCCOOH

OH

OH

Ácido tartárico

Figura 1: Estruturas do ácido benzoico e ácido tartárico.

O que podemos notar é que os compostos orgânicos eram obtidos, até então, de plantas ou animais. As

técnicas existentes na época não permitiam sua caracterização (isto é, como eram constituídos).

Lavoisier (químico francês, 1743-1794) já havia relatado que, diferente dos compostos químicos do

“reino mineral”, os compostos orgânicos eram constituídos principalmente de carbono e hidrogênio e,

frequentemente, também de nitrogênio e fósforo. Passou a ocorrer uma tendência a achar que a

Química Orgânica, embora fosse uma parte integrante da Química, era diferente. Na medida em que era

relacionada aos organismos vivos e aos compostos orgânicos, acreditava-se, eram produzidos apenas

por esses organismos. A Química Orgânica, como uma divisão da Química, foi proposta em 1777 por

Bergman (físico e matemático sueco, 1735-1784) e foi definida como a “Química dos organismos vivos”.

Em 1797, pela primeira vez, é tratada diferencialmente quando Gren (químico alemão,1760-1798)

publica um livro no qual os compostos orgânicos são tratados em um capítulo à parte. Nesse capítulo,

essas substâncias são definidas, na linguagem da época, “como princípios presentes em organismos

animais e vegetais e que não poderiam ser sintetizados artificialmente”.

Essa ideia permaneceu por várias décadas. Vários químicos achavam que a origem desses compostos

(seres vivos) os diferenciava dos compostos minerais. Esses últimos eram obtidos frequentemente em

estados mais puros e obedeciam à Lei das Proporções Constantes (também denominada Lei de Proust,

ela diz que, independente do modo pelo qual uma substância é obtida, a proporção, em massa, dos

elementos que participam de sua composição é sempre a mesma). Como, na época, as técnicas

existentes dificultavam a obtenção de compostos orgânicos puros, a presença de impurezas diversas

levava a resultados diferentes de análise elementar (proporção de cada átomo presente na molécula)

para um mesmo composto, então achou-se que não obedeciam à Lei das Proporções Constantes.

A origem do termo “Química Orgânica” vem da proposta de Berzelius (1779-1848), médico e químico

sueco, em 1807, para referir-se a todos os compostos descobertos a partir de organismos vivos.

Acreditava-se – teoria denominada de Vitalismo – que os compostos orgânicos eram obtidos pela

intermediação de uma força vital que existia apenas em plantas e animais. Esses compostos poderiam

ser extraídos e transformados uns nos outros, mas não poderiam ser obtidos a partir de outros

elementos do reino mineral (que não possuíam a força vital).

. 3 .


A ideia do vitalismo começou a declinar quando Wöhler (1800-1882), médico e químico sueco, em 1828,

sintetizou a ureia (substância anteriormente isolada da urina de animais) a partir do cianato de amônia,

reação que ficou conhecida como Síntese de Wöhler (Figura 2). Na realidade, Wöhler desejava obter

cianato de amônia e, para isso, tratou cianato de chumbo com hidróxido de amônia. Para sua surpresa,

obteve um material sólido, que não mostrou as propriedades típicas dos cianatos. Ao analisar o que

havia ocorrido, descobriu que havia obtido ureia, idêntica àquela anteriormente isolada de urina. Na

realidade, a reação do cianato de chumbo com hidróxido de amônia forma cianato de amônia que, por

aquecimento, gera ureia:

Figura 2: Síntese de Wöhler

Wöhler, então, escreveu para Berzelius dizendo: “Devo contar-lhe que eu posso fazer ureia sem o uso de

rins animais ou humanos”. Realmente, a experiência de Wöhler foi de grande importância, mas ainda

houve o questionamento do fato de que, na realidade, esses compostos deveriam ter a força vital, pois

o hidróxido de amônia e o ácido ciânico (fonte do cianato de chumbo) eram obtidos de fontes animais

(origem orgânica). O reconhecimento de que a teoria da força vital não tem grande aplicabilidade na

Química Orgânica foi ocorrendo gradualmente, na medida em que novos compostos orgânicos foram

sendo reconhecidos e sintetizados.

À medida que o vitalismo perde forças, aquela definição anterior proposta por Bergman (química dos

organismos vivos) deixa de ser adequada e, então, Kekulé (1829-1896), químico alemão,(químico

alemão, 1829-1896) propõe a definição da Química Orgânica como o ramo da Química que estuda os

compostos de carbono. Essa afirmação está correta, contudo, nem todo composto que contém

carbono é orgânico. Por exemplo, o dióxido de carbono, o carbonato de sódio, o ácido carbônico,

dentre outros, não são orgânicos. Mas, todo composto orgânico contém carbono.

Por conveniência, o termo orgânica se mantém até hoje, buscando classificar um grande número de

compostos que possuem uma série de propriedades em comum. Diferente dos outros elementos, o

. 4 .


átomo de carbono tem a capacidade de se ligar infinitamente entre si em um número ilimitado de

combinações, gerando, com essas ligações, milhares de compostos diferentes. Deve-se enfatizar,

contudo, que as divisões da Química nunca foram, nem se espera que venham a ser, mutuamente

exclusivas, pois o campo da Química é um só, e há uma tendência natural para a unificação e remoção

de barreiras artificiais. A divisão em Química Orgânica, inorgânica, analítica, físico-química e bioquímica

se faz buscando uma finalidade didática e em função do enfoque que se deseja dar a um determinado

problema.

Importância

A Química Orgânica está presente em qualquer atividade de nossas vidas. Nesse momento, por

exemplo, ao ler esse texto, tudo está sendo mediado por compostos orgânicos. Para conseguir

enxergar, seus olhos estão utilizando um composto orgânico (o cis-retinal) para converter a luz em um

impulso nervoso. Quando você mexe no “mouse”, no teclado, enfim, faz qualquer movimento (até

dormir) o seu organismo está fazendo uma reação química para transformar a glicose em energia. Para

que você possa raciocinar e entender esse texto ou perceber o mundo, os impulsos nervosos são

transmitidos entre os neurônios através da intermediação de moléculas orgânicas (neurotransmissores,

como, por exemplo, a serotonina).

A vida moderna está repleta de compostos orgânicos. A grande maioria dos medicamentos, vários

pesticidas, as fibras têxteis, os polímeros, os corantes...são moléculas orgânicas.

Como mostrado no breve resumo que se fez sobre a história da Química Orgânica, desde a pré-história

até meados do século XIX, os compostos orgânicos eram obtidos de organismos vivos. Atualmente,

apesar de muitas substâncias orgânicas naturais serem muito complexas e de difícil obtenção

laboratorial e, assim, ainda serem obtidas a partir de plantas ou animais, a maioria dos compostos

orgânicos são obtidos em laboratório. Os compostos são retirados dos organismos vivos (atualmente, o

ambiente marinho também tem se mostrado uma grande fonte de produtos orgânicos), estudados e

depois, se tiverem alguma aplicação, sintetizados. Assim, por exemplo, a gente já comentou que o

índigo, corante azul utilizado em “jeans”, antigamente era obtido de plantas. Porém, sua aplicação

industrial é tão grande que a obtenção da fonte natural não atenderia à demanda mundial. É aí que a

Química Orgânica moderna exerce o seu papel: atualmente, o índigo é obtido através de uma síntese

(chama-se síntese o processo de transformação de moléculas através de reações químicas para se obter

a molécula que se deseja). Dessa mesma forma, tem se sintetizado uma variedade enorme de

compostos orgânicos, cujo isolamento de fontes naturais tornaria o processo inviável economicamente.

Assim, vários compostos obtidos por síntese são exatamente iguais àqueles existentes nos

organismos vivos. Outras vezes, o químico faz algumas modificações nas moléculas naturais, obtendo

. 5 .


compostos semelhantes (denominados derivados), mas que apresentam maior aplicabilidade do que o

produto natural. Por exemplo, o ácido salicílico é isolado do salgueiro (família de plantas do gênero

Salix) e apresenta atividade anti-inflamatória. No entanto, possui também um efeito corrosivo nas

paredes do estômago. Assim, o derivado ácido acetil salicílico (AAS) foi sintetizado e é utilizado como

medicamento anti-inflamatório que possui menos efeito colateral que o primeiro. Repare como eles são

parecidos (Figura 3):

OHCOOH

OCOOH

O

ÁCIDO SALICILICO ÁCIDO ACETIL SALICILICO

Figura 3: Estruturas do ácido salicílico e do AAS

Com o crescimento da Química Orgânica e o acúmulo de informações obtidas hoje em dia, várias

moléculas de grande utilidade são obtidas por síntese química, muitas vezes sem ter nenhuma

correlação com produtos naturais.

Fonte de compostos orgânicos

Mas, se a maioria dos compostos orgânicos atualmente são obtidos por síntese, quais são as matérias-

primas para a sua obtenção?

Os compostos orgânicos utilizados como matéria-prima atualmente são obtidos de produtos naturais

(por exemplo, no Brasil, o álcool é obtido da fermentação - reação química realizada por micro-

organismos – do açúcar da cana e é utilizado para a síntese de éter) e, principalmente, de materiais

fósseis.

Até o século XX, a principal fonte de compostos orgânicos era o carvão mineral (denominado hulha). A

destilação da hulha fornece três frações constituídas respectivamente de: 1) Um material gasoso

constituído principalmente de hidrogênio e dióxido de carbono, que era muito utilizado para

iluminação e aquecimento; 2) Material líquido, denominado de alcatrão da hulha, e que é a fonte de

compostos orgânicos, e 3) Material sólido, denominado coque, utilizado em siderurgia para a obtenção

. 6 .


do ferro gusa (liga de ferro e carbono – designa-se liga uma mistura homogênea de metais) matéria-

prima utilizada para a produção do lingote de ferro.

No século XX, o petróleo passa a constituir a principal fonte de compostos orgânicos.

Além de carbono e hidrogênio, vários outros elementos também estão presentes nos compostos

orgânicos. A tabela periódica a seguir mostra os principais elementos constituintes de compostos

orgânicos, estando em vermelho os elementos presentes em maiores quantidades.

1 14 15 16

H

C N O

Si P S Cl

Br

I

Tabela 1: Tabela Periódica

Assim, o gás metano (principal constituinte do gás natural) possui apenas carbono e hidrogênio. A

sacarose (açúcar comum) possui carbono, hidrogênio e oxigênio. A anfetamina, um estimulante do

sistema nervoso central, possui, além de carbono e hidrogênio, nitrogênio. O colágeno, a elastina e as

glicoproteínas são as fibras responsáveis pela sustentação da derme e contém silício em sua estrutura.

O NAD (nicotinamida-adenina-dinucleotídeo) é um agente oxidante biológico que contém fósforo em

sua estrutura. O cheiro desagradável exalado pelo gambá é devido a dois compostos orgânicos que

contém carbono, hidrogênio e enxofre em sua estrutura. O policloreto de vinila (PVC) utilizado para a

fabricação de canos é constituído de átomos de carbono, hidrogênio e cloro. O halomon é um

composto que contém, além de carbono e hidrogênio, bromo e cloro em sua estrutura. Foi isolado de

uma alga marinha e possui atividade antitumoral (possibilidade de uso na terapia contra o câncer). A

tiroxina é o hormônio produzido pela tiroide e contém, além de carbono, hidrogênio, oxigênio,

. 7 .


nitrogênio e iodo em sua estrutura. Daqui a pouco, quando a gente entender como as moléculas são

representadas, vocês vão ver a estrutura desses compostos.

Ligações Químicas Covalentes

Antes de começarmos a analisar o átomo de carbono e os compostos orgânicos, devemos recordar

sucintamente o processo pelo qual ocorrem as ligações químicas covalentes, isto é, aquelas que se

fazem por compartilhamento de elétrons.

Os elétrons em um átomo estão distribuídos nos orbitais atômicos (orbital é uma dedução matemática

que define a região do espaço onde existe maior probabilidade de se encontrar elétrons). Os orbitais

possuem tamanho e níveis energéticos diferentes (quanto mais afastado do núcleo, maior e mais

energético é o orbital) e, em função disso, são subdivididos nos subníveis s, p, d e f. Para o estudo da

Química Orgânica, vamos nos limitar aos subníveis s e p.

Os orbitais s possuem a forma esférica, isto é, a probabilidade de encontrar elétrons é maior na região

do espaço definida por uma esfera:

Figura 4: a) ORBITAL 1s b) ORBITAL 1s (preto) e 2s (cinza)

Os orbitais p tem a forma de um haltere e, como são três, orientam-se no espaço ao longo dos eixos cartesianos x, y e z (Figura 5):

. 8 .


Figura 5: a) ORBITAL 2p b) ARRUMAÇÃO ESPACIAL DOS ORBITAIS 2px, 2py e 2pz

Os orbitais 3p e 4p possuem a mesma forma de haltere, só que se encontram mais afastados do núcleo

(e, então, são maiores e mais energéticos). A região do espaço entre os dois lobos do haltere é

denominada nodo e, nessa região, não há probabilidade de se encontrar elétrons. Os orbitais dos

subníveis s não possuem nodo. Para simplificar o desenho dos orbitais, normalmente eles são

apresentados da seguinte forma (Figura 6):

Figura 6: a) Representação dos orbitais s e p; b) Orbitais p orientados nos eixos cartesianos

Quando ocorre uma ligação química covalente, os orbitais atômicos do último nível (orbitais ocupados

pelos elétrons de valência) vão se aproximando, encontram-se, e formam um novo orbital (orbital

molecular) onde vão se posicionar os dois elétrons, que, agora passam a ser compartilhados pelos dois

núcleos dos átomos que se aproximaram, ou seja, os orbitais moleculares são ocupados pelos dois

elétrons que formam a ligação.

. 9 .


Por exemplo, vamos ver como ocorre a formação da ligação entre dois átomos de hidrogênio para

formar a molécula do gás hidrogênio. Para obedecer a regra do octeto, cada átomo de hidrogênio deve

ficar com dois elétrons.

A distribuição eletrônica do átomo de hidrogênio (1H) é 1s1 e, consequentemente, vai ocorrer uma

interação entre dois orbitais s:

1s

σORBITAL MOLECULAR

1s

Figura 7

Observe que a interação entre estes dois orbitais ocorre segundo um mesmo eixo, ou seja, ocorre

uma interação linear dos dois orbitais. O orbital resultante desse tipo de interação é denominado

orbital sigma (σ) e a ligação resultante é denominada ligação sigma (σ). A representação estrutural

de uma ligação química é feita por um traço (-) e, assim, a molécula do hidrogênio é representada com a

seguinte fórmula estrutural: H-H.

Mas, se os orbitais são ocupados por elétrons e esses possuem carga negativa, como os orbitais se aproximam, se cargas iguais tendem a se repelir?

Nota ao professor:

Para uma melhor compreensão do aluno do Ensino Médio, as representações que se seguem não obedecem plenamente à TEORIA DA COMBINAÇÃO LINEAR DOS ORBITAIS ATÔMICOS (CLOA) e, portanto, conceitos relativos à formação de orbitais moleculares somente levam em conta os orbitais ligantes, descartando-se a formação de antiligantes que não se aplicam às necessidades dos alunos nessa fase de aprendizagem.

. 10 .


O que ocorre é uma atração eletrostática (atração entre cargas opostas) entre o núcleo (carga positiva

devido aos prótons) e os orbitais (cargas negativas porque os elétrons estão aí). Assim, o núcleo de um

átomo atrai a nuvem eletrônica do outro até o momento em que a aproximação dos dois orbitais gera

uma repulsão eletrostática, e aí acaba o processo de formação da ligação. Nessa situação, há um

equilíbrio entre as forças de atração e repulsão, resultando numa distância internuclear de maior

estabilidade Essa distância internuclear é o que denominamos de comprimento (ou distância) da

ligação, cuja unidade mais utilizada é o Angstron (Ao; 1 Ao = 10 –10 m). O comprimento da ligação H-H é

de 0,74 Ao.

Em um segundo exemplo, vamos ver como ocorre a formação da ligação da molécula do cloro, onde a

interação acontece entre dois elétrons que ocupam os orbitais 3p (17 Cl: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5) :

σORBITAIS ATÔMICOS 3p

ORBITAL MOLECULAR

3p3p

Figura 8

Observe que, assim como para a formação da molécula de hidrogênio, a interação dos orbitais é linear,

segundo um mesmo eixo. Logo, a ligação que se forma também é uma ligação σ. O comprimento dessa

ligação é de 1,42 Ao.

Na formação da molécula de ácido clorídrico (HCl) ocorre a interação entre um orbital 1s do hidrogênio

com um 3p do cloro:

. 11 .


1s σORBITAL MOLECULAR3p

Figura 9

Como para os outros exemplos, a interação dos orbitais ocorre linearmente, formando uma ligação σ. O

comprimento da ligação H-Cl é de 1,27 Ao.

Nos exemplos vistos acima, todas as ligações ocorreram segundo um mesmo eixo, ou seja, foram

realizadas interpenetrações lineares de orbitais gerando ligações σ. Entretanto, nem sempre isso é

possível, pois quando mais de uma ligação é realizada entre dois átomos, uma delas ocorre segundo um

mesmo eixo, porém as demais, em função do próprio arranjo espacial dos orbitais, não podem ocorrer

dessa forma, visto que os demais orbitais envolvidos não estão alinhados segundo esse mesmo eixo,

mas sim em eixos normalmente paralelos. Sendo assim, a interpenetração não ocorre de forma linear e

as ligações são estabelecidas segundo eixos paralelos, distinguindo-se da sigma (σ) e são

denominadas de ligações pi (π):

Como exemplo, vamos ver a formação da molécula de nitrogênio (7N: 1s2 2s2 2p3). Pela configuração

eletrônica do átomo, há três orbitais p, cada um com um elétron: 2px1 2py

1 2pz1. Os orbitais 2px

1 (essa

escolha 2px foi arbitrária. A ligação poderia ser feita entre os 2py ou 2pz) se superpõem ao longo do eixo

x (eixo internuclear) e formam uma ligação σ:

. 12 .


σORBITAIS ATÔMICOS2p ORBITAL MOLECULAR

Figura 10

E as outras duas ligações?

As outras duas ligações são feitas por entrosamento orbitalar paralelo, perpendicular ao eixo da ligação σ, formando duas ligações π:

ORBITAIS ATÔMICOS2py ORBITAIS ATÔMICOS2pz

Figura 11: a) Representação dos orbitais na molécula de N2; b) Representação da molécula de N2.

Observem que, nesse entrosamento paralelo dos orbitais p, cria-se dois orbitais moleculares π que

originam, na molécula, regiões ricas em elétrons (orbitais π) que se posicionam acima e abaixo do plano

da ligação σ (Figura 11).

Portanto, uma das ligações covalentes entre dois átomos é chamada de sigma (σ) e as demais, entre

esses mesmos átomos, é chamada de pi (π). Assim, numa dupla ligação, é encontrada uma ligação

sigma (σ) e uma pi (π); numa tripla ligação, é encontrada uma ligação sigma (σ) e duas pi (π). Quando

não há presença de duplas ou triplas ligações nas moléculas todas são classificadas como sigma.

. 13 .


Ligações Covalentes Polares e Apolares

Os elétrons nas ligações covalentes não são necessariamente compartilhados igualmente entre os dois

átomos que formam a ligação. Se um átomo for mais eletronegativo (eletronegatividade é a tendência

que possuem determinados átomos de atrair elétrons) que o outro, o átomo mais eletronegativo vai

puxar os elétrons para mais perto dele. Quando isso ocorre, dizemos que a distribuição eletrônica é

polarizada e a ligação é dita covalente polar. Por exemplo, na molécula de H-F, como o flúor é mais

eletronegativo que o hidrogênio, os elétrons da ligação vão estar mais próximos do flúor. Assim, a

ligação H-F é uma ligação covalente polar, na qual o flúor possui uma carga parcial negativa (a carga é

denominada parcial para distingui-la da carga formal, que é a carga real presente nos cátions e ânions).

As formas mais utilizadas para representar essa polarização são os símbolos δ+ δ‐ para representar

cargas parciais ou uma seta orientada no sentido do átomo menos eletronegativo para o mais

eletronegativo:

H Fδ+ δ-

H Fou

Figura 12

Na tabela periódica, a eletronegatividade cresce da esquerda para a direita e de baixo para cima. Linus

Pauling (químico americano, 1901-1994) estudou muito as ligações químicas. A tabela da escala de

eletronegatividade de Linus Pauling é muito utilizada cotidianamente:

E E

F 4,0 I 2,5

O 3,5 C 2,5

N 3,0 S 2,5

Cl 3,0 H 2,1

Br 2,8

Tabela 2: Tabela de eletronegatividade de Linus Pauling

. 14 .


O Átomo de Carbono

Hibridização

Hibridização sp3

O carbono encontra-se situado na família 14 da classificação periódica e possui número atômico igual a

6. Portanto, possui seis prótons em seu núcleo e seis elétrons em sua eletrosfera. Na natureza, são

encontrados três isótopos (isótopos são elementos químicos de um mesmo átomo, cuja diferença entre

eles está no número de nêutrons) do carbono de números de massa 12, 13 e 14, cada um deles com

número de nêutrons igual a 6, 7 e 8, respectivamente. O isótopo 12C está presente em 99% dos átomos

de carbono existentes na Terra, enquanto o 13C é encontrado no 1% restante. O 14C é um radioisótopo

(um radioisótopo é um isótopo instável que emite energia ao se transformar no isótopo mais estável),

que ocorre na Terra na proporção de 1 para 1 trilhão (0,0000000001%) e é muito utilizado em processos

de datação de fósseis. A distribuição eletrônica por subníveis, em ordem crescente de energia para esse

elemento é 1s2 2s2 2p2.

ener

gia

1s

2s

2px 2py 2pz

ORBITAIS ATÔMICOS DO CARBONO (Distribuição Eletrônica)

Figura 13

Se analisarmos a distribuição eletrônica do carbono (acima), e formos fazer o tratamento que estamos

habituados para as ligações químicas (regra do octeto), haveria duas possibilidades:

1) O carbono faria duas ligações usando os orbitais mono-ocupados e aí seria divalente e não

obedeceria a regra do octeto (ficaria com seis elétrons no último nível).

2) O carbono faria três ligações, sendo que em uma delas ambos os elétrons seriam cedidos por outro

átomo.

. 15 .


Entretanto, Kekulé, em 1857, já havia mostrado experimentalmente que nos compostos orgânicos o

carbono é sempre tetravalente (isto é, faz quatro ligações) e essas quatro ligações são covalentes.

Assim, a molécula do metano (CH4) é formada por quatro ligações σ C-H idênticas, como mostrado na

fórmula estrutural plana (fórmula estrutural plana é uma representação molecular em que não nos

preocupamos em mostrar os ângulos que os orbitais moleculares fazem entre si):

C

HH

HH

Figura 14

Como explicar, então, essa tetravalência do carbono?

O modelo que usamos para isso é o que se denomina hibridização de orbitais. Nesse processo, ocorre

uma combinação dos quatro orbitais atômicos do último nível (2s + 2px + 2py + 2pz) formando quatro

novos orbitais atômicos idênticos. Como essa combinação ocorreu entre um orbital s e três orbitais p,

esses novos orbitais são designados sp3:

+ + +

2s 2px 2py 2pz

sp3 sp3 sp3 sp3

Figura 15

Analogicamente, esse processo pode ser comparado ao significado do termo hibridização em Biologia.

Por exemplo, uma mula é um híbrido resultante do acasalamento de duas espécies diferentes: jumento

. 16 .


e égua. Ela não é um jumento, nem uma égua. É uma mula, espécie diferente, resultante da hibridização

de outras duas espécies.

Os orbitais atômicos híbridos sp3 não são orbitais s nem p, mas novos orbitais advindos da hibridização

daqueles.

A distribuição eletrônica nesses novos orbitais segue a regra de Hund (físico alemão, 1896-1997): ao ser

preenchido um subnível, cada orbital desse subnível recebe apenas um elétron. O orbital só receberá

um segundo elétron quando todos os orbitais daquele subnível já possuírem um elétron. Assim, após a

hibridização, cada orbital sp3 do carbono possuirá um elétron:

ener

gia

1s

2s

2px 2py 2pz

ORBITAIS ATÔMICOS DO CARBONO

HIBRIDIZAÇÃO ener

gia

1s

2sp3

ORBITAIS ATÔMICOS HÍBRIDOS DO CARBONO

2sp3 2sp3 2sp3

Figura 16

Com essa nova distribuição eletrônica fica fácil entender que na molécula do metano formam-se quatro

ligações σ resultantes da interação orbitalar de cada um dos orbitais híbridos do carbono com um

orbital s do hidrogênio.

CH

HH

H Quatro ligações σ C-Hresultantes da interaçãodo orbital sp3 do C com os do hidrogênio.

Figura 17

. 17 .


Mas, de que forma (arranjo espacial) esses orbitais se posicionam em torno do núcleo do átomo de

carbono?

Os elétrons têm carga negativa e, por conta da repulsão eletrostática, os quatro orbitais vão querer estar

o mais afastados possível. A figura geométrica com quatro vértices onde estes estão o mais afastados

possível um do outro é o tetraedro e, assim, os quatro orbitais sp3 estão arrumados ao redor do

átomo de carbono em um arranjo tetraédrico:

Figura 18

A interação dos átomos de hidrogênio ocorrerá com o átomo de carbono nesse arranjo e daí resultará

que a molécula do metano possuirá, também, este arranjo:

Figura 19

Assim, a molécula do metano arranja-se espacialmente como um tetraedro e os ângulos formados por

suas ligações são de 109,5o, característico de um tetraedro regular. Isso é bem visualizado no modelo

vareta e bola mostrado abaixo:

. 18 .


109,5o

Figura 20

Para facilitar o desenho dessa representação estrutural do metano, usamos uma fórmula estrutural

conhecida como modelo cunha e traço, em que os dois vértices do tetraedro situados no plano do

papel são desenhados como uma linha comum. O vértice que se projeta para frente desse plano é

desenhado por uma cunha em negrito e o que se projeta para trás é representado por uma cunha

pontilhada:

H

CH H

H

" para atrás" do plano do papel

"para a frente" do plano do papel

Figura 21

Finalmente, deve-se ressaltar que esse modelo de hibridização orbitalar e arranjo tetraédrico em torno

do carbono é aplicável para qualquer composto orgânico no qual o carbono realiza quatro ligações σ.

Isso pode ser visto nos modelos vareta e bola e em cunha e traço para as moléculas do etano e

propano (Figura 22):

. 19 .


HC C

HH

H

HH

HCCC

H

H H

H H

H H

ETANO

PROPANO

Figura 22: Modelo vareta e bola e cunha e traço para as moléculas do etano e propano.

Hibridização sp2:

Assim como já vimos para a molécula de nitrogênio, existem compostos orgânicos que possuem em

sua estrutura ligações π . Esse é o caso, por exemplo, dos gases etileno e acetileno:

HC C

H

H

HC C HH

σσσ

σσ

σ σ σπ

π π

ETILENO ACETILENO

Figura 23

Mas, a ligação π ocorre pelo entrosamento paralelo de orbitais p. No modelo de hibridização proposto

para moléculas do metano, e válido para todos os compostos que possuem carbono que só faz ligação

σ – ou seja, o modelo de formação de orbitais atômicos sp3 – não resta nenhum orbital p com apenas

um elétron, condição necessária para fazer uma ligação π.

Como ocorre a formação dessa ligação? Vamos iniciar explicando a molécula do etileno (com uma

ligação π):

Agora, ocorre uma hibridização entre o orbital 2s e apenas dois dos três orbitais p, gerando três orbitais

atômicos híbridos sp2 (repare que é a combinação de um orbital s com dois p, daí a designação sp2) e

restando um p já ocupado anteriormente:

. 20 .


+ +

2s 2px 2py 2pz

sp2 sp2 sp2 2pz

Figura 24

Na figura acima, o processo foi mostrado sem o envolvimento do orbital 2pz. Essa escolha foi aleatória e

pode ocorrer com qualquer um dos três orbitais p.

Após a distribuição eletrônica nos orbitais híbridos fica fácil entender como ocorre a ligação C=C no

etileno:

ener

gia

1s

2s

2px 2py 2pz

ORBITAIS ATÔMICOS DO CARBONO

HIBRIDIZAÇÃO ener

gia

1s

2sp2

ORBITAIS ATÔMICOS HÍBRIDOS DO CARBONO

2sp2 2sp2

2p

Figura 25

Dos três orbitais sp2, dois vão se ligar ao orbital s do hidrogênio e o terceiro vai se ligar ao outro átomo

de carbono, gerando as ligações σ. O orbital p vai se ligar ao outro orbital p, formando a ligação σ C‐C.

. 21 .


Figura 26

Observe que o entrosamento paralelo dos orbitais p gera uma nuvem eletrônica acima e abaixo do

plano definido pela ligação σ C-C.

Da mesma forma que vimos para o arranjo espacial dos orbitais sp3, os orbitais sp2, devido à repulsão

das cargas entre seus elétrons, posicionam-se no centro de um triângulo equilátero (ângulo de 120o

entre eles) e o orbital p fica perpendicular ao plano desse triângulo. A esse tipo de arranjo designamos

trigonal planar e a ligação C=C terá sempre esse arranjo (Figura 27):

Figura 27: a) Representação do C sp2: três orbitais sp2 arrumados em um triângulo equilátero e um orbital p perpendicular a esse triângulo; b) Ângulo de 120º entre os orbitais sp2 e de 90º entre um orbital sp2 e o orbital p;

c) Arranjo orbitalar na molécula do etileno: H2C=CH2

Por que a ligação C=C é planar? Já comentamos que a ligação p ocorre por um entrosamento paralelo

de orbitais p. Para que fiquem paralelos, eles têm de estar no mesmo plano. Esse paralelismo tem uma

consequência importante para todas as moléculas que têm ligação π. Repare que na formação de

ligações σ o entrosamento orbitalar é linear, resultando em uma ligação que dizemos possuir simetria

cilíndrica, como podemos ver para a ligação C-C do etano: ACHO QUE NÃO DAR PARA EXCLUIR O

SÍMBOLO SIGMA POIS SÓ NESSA LIGAÇÃO O ENTRPOSAMENTO DA LIGAÇÃO È LINEAR.

. 22 .


C CH

H

HH

HH

Figura 28

As ligações que possuem simetria cilíndrica possuem rotação livre e é isso o que ocorre, na realidade.

As moléculas não são entidades estáticas, estão sempre em constante movimento e as ligações

simples giram o tempo todo.

Mas, o que ocorreria se a ligação C=C girasse? Os orbitais p perderiam seu paralelismo, ou seja, não

aconteceria entrosamento orbitalar. Em outras palavras, a ligação química se quebraria (Figura 29). Por

conta disso, as ligações π não possuem rotação livre.

Figura 29: Quebra da ligação π em um suposto movimento de rotação

Hibridização sp:

Vamos ver agora o que ocorre com a molécula do acetileno que possui uma ligação tripla CΞC:

Como já vimos, uma ligação tripla significa uma ligação � e duas �. Para isso ocorrer, dois orbitais p

devem ficar fora do processo de hibridização, ou seja, a combinação orbitalar (hibridização) deve

ocorrer entre um orbital s e um orbital p. Por conta disso, os dois orbitais híbridos resultantes são

designados sp.

C C HH

. 23 .


+

2s 2px 2py 2pz

sp sp 2pz2py

Figura 30

A distribuição eletrônica do átomo de carbono após a hibridização sp mostra que existem dois orbitais

híbridos sp que farão duas ligações σ (no caso do acetileno, uma será com o carbono e a outra com o

hidrogênio) e dois orbitais p, que por entrosamento paralelo dois a dois formarão as duas ligações π.

Lembre-se que os dois orbitais p são perpendiculares entre si e, consequentemente, após a formação

das duas ligações π essas também serão perpendiculares entre si. Assim, a molécula do acetileno

possui duas nuvens eletrônicas abaixo e acima do plano da ligação σ e outras duas nuvens eletrônicas

localizadas na frente e atrás desse plano:

Figura 31

Por analogia ao arranjo tetraédrico do carbono com orbitais híbridos sp3 e trigonal planar do carbono

com orbitais híbridos sp2, os orbitais híbridos sp se arranjam de forma linear, um do lado oposto ao

outro, pois é nessa arrumação que as duas nuvens eletrônicas estarão o mais afastadas possível.

Já comentamos sobre a característica peculiar do átomo de carbono de realizar ligações C-C

infinitamente, gerando compostos diferentes ou, como costumam dizer os químicos, com uma

variedade enorme de cadeias carbônicas. É importante ficar claro que em uma mesma cadeia

carbônica podemos ter ligações simples (orbital sp3), duplas (orbital sp2) e triplas (orbital sp). Não

. 24 .


precisamos fazer toda a análise orbitalar para prever como essas cadeias estão arrumadas no espaço.

Basta observar os tipos de ligações que os átomos de carbono estão fazendo: se o carbono só possuir

ligações simples, essas são todas σ e o carbono é tetraédrico (sp3); se o carbono possuir ligação dupla,

uma é σ e a outra π e o carbono é trigonal planar (sp2); se o carbono possuir ligação tripla, uma é σ e as

outras duas são π e o carbono é linear (sp).

Por exemplo, na molécula ao lado, os carbonos que

eu chamei de 1 e 2 são sp2 e trigonal planares. Os

carbonos 3 e 6 são sp3 e tetraédricos, enquanto os

carbonos 4 e 5 são sp e lineares.

Figura 32

Não é apenas no átomo de carbono que ocorre a

hibridização de orbitais. O modelo de hibridização pode ser

aplicado para explicar a ligação em qualquer átomo. Por

causa disso, outros átomos ligados ao carbono também

podem estar hibridizados. Na molécula da supercola, por

exemplo, o carbono e o nitrogênio da ligação CΞN são sp, o

oxigênio e o carbono da ligação C=O são sp2 e o carbono e

oxigênio da ligação C-O são sp3.

O comprimento das ligações também é diferente, em função do tipo de ligação. Observe que uma

esfera (orbital s) está mais próxima do núcleo atômico que um haltere (orbital p). Por conta disso,

quanto maior for o caráter s do orbital híbrido, mais curta vai ser a ligação (vai estar mais perto do

núcleo). Assim, as ligações triplas onde a ligação σ (é ela quem define o comprimento da ligação por

conta do entrosamento linear) é formada pelo carbono sp (50% de s + 50% de p) são mais curtas que as

ligações duplas (sp2: 33,3% s + 66,7% p), que, por sua vez, são mais curtas que as ligações simples (sp3:

25% de s + 75% de p). Observe abaixo o comprimento (em vermelho) e os ângulos (em azul) das

ligações para o etano, etileno e acetileno: O QUE FOI EXCLUÍDO?

HC

H CH

CC

C HC

H H

HH

12

34

56

HC

H CCN

O

O C HH H

Super-cola

Figura 33

. 25 .


Figura 34

Resumindo, em termos de comprimento de ligação: C-C > C=C > C�C

Representação dos Compostos (“Desenhando As Moléculas”)

Quando estudamos Química Orgânica, o que buscamos é entender a maneira pela qual os átomos se

encontram nas moléculas (arranjo molecular), ou seja, como eles estão ligados entre si, as

propriedades químicas que são consequência dessa arrumação e a maneira pela qual as estruturas

moleculares se modificam quando ocorre uma reação química.

Para alcançar esses objetivos, o primeiro passo deve ser o entendimento das representações que

utilizamos para tentar descrever as moléculas. Em outras palavras, precisamos entender e aprender o

que queremos dizer quando representamos as moléculas por fórmulas. Devemos nos lembrar sempre

que a representação de uma coisa não é a coisa. Assim, por exemplo, a foto do namorado ou da

namorada não é o namorado ou a namorada: é a representação dele ou dela.

Os químicos utilizam diversas maneiras para representar as moléculas. Não existe uma mais correta que

a outra. O tipo de representação que usamos vai depender do problema que estamos analisando.

A fórmula molecular, por exemplo, apenas informa quais são e a quantidade dos átomos presentes em

uma molécula. Ela não informa nada sobre a estrutura (como os átomos estão ligados na molécula)

molecular. Por causa disso, é muito comum que duas moléculas diferentes possuam a mesma fórmula

molecular. Por exemplo, o álcool etílico (aquele que nós conhecemos simplesmente por álcool) e o éter

metílico são dois compostos completamente diferentes. Mas, repare que os dois possuem a mesma

fórmula molecular (C2H6O). Compostos diferentes que possuem a mesma fórmula molecular são

denominados isômeros.

. 26 .


Figura 35

Como a fórmula molecular não informa nada sobre a estrutura molecular, não conseguimos, a partir

dela, entender o comportamento da molécula. Mas ela é muito útil quando, por exemplo, estamos

realizando cálculos estequiométricos (cálculo das quantidades de substâncias envolvidas em uma

reação química).

No entanto, na maioria das vezes em que estamos lidando com a Química, precisamos tentar entender

como as moléculas se comportam e, para isso, é fundamental que se represente como os átomos estão

unidos entre si dentro da molécula, isto é, precisamos representar a conectividade dos átomos. As

fórmulas que mostram essa conectividade são denominadas fórmulas estruturais. Compostos que

possuem fórmulas estruturais diferentes são diferentes.

Existem várias maneiras de se representar a fórmula estrutural de uma molécula. As mais usadas estão

mostradas a seguir para o álcool etílico:

Figura 36

. 27 .


As fórmulas estruturais condensadas e as fórmulas de traços mostram a conectividade dos átomos,

mas não mostram a geometria molecular (as moléculas são entidades tridimensionais e têm uma

arrumação no espaço). Observe, ao analisarmos a fórmula em traços, que a cadeia carbônica é

apresentada linearmente e não nos preocupamos com os ângulos das ligações. As fórmulas

condensadas e de traços nos dão basicamente as mesmas informações sobre a molécula.

A fórmula estrutural plana nos fornece mais informações sobre a geometria da cadeia carbônica. Na

realidade, tendo em vista os ângulos de 109,5º do carbono sp3, as cadeias carbônicas se arrumam como

um zigue-zague (“sobe e desce”) e esse tipo de fórmula estrutural representa isso. Na fórmula

estrutural espacial, além da representação em zigue-zague das cadeias carbônicas, são também

mostradas as cunhas que representam os átomos que estão se posicionado nos outros dois vértices do

tetraedro. Nesse tipo de representação estrutural buscamos mostrar toda a geometria molecular.

A fórmula estrutural em traços (também chamada fórmula em bastão) é centrada na representação

das ligações e não dos átomos (repare que na representação do álcool etílico usando essa fórmula só

desenhamos o oxigênio e o hidrogênio ligados a ele).

As fórmulas em traços são desenhadas da seguinte maneira:

1a etapa: Desenhe a cadeia de carbono como traços e em zigue-zague. Não represente o símbolo do

carbono (C) nem do hidrogênio (H) quando ele estiver ligado ao carbono. Entretanto, você não pode

esquecer nunca que o carbono é tetravalente. Assim, cada vértice da cadeia em zigue-zague representa

o átomo de carbono e se mais nada estiver escrito nela, significa que ali existem dois hidrogênios,

sendo um localizado para frente do plano criado pela cadeia e outro para trás desse plano, de acordo

com a geometria do tetraedro.

2a etapa: Todos os átomos que não são carbonos devem ter os seus símbolos mostrados, bem como o hidrogênio que não está ligado ao carbono.

Vamos entender isso com a fórmula em traços do álcool etílico:

. 28 .


O H

As extremidades da cadeia representamum átomo de carbono

Cada vértice do zigue-zaguerepresenta um átomo de carbono

Este átomo de carbonotem três hidrogenios ligadosa ele, pois só estamos mostrandouma ligação (traço) e 4-1=3

Este átomo de carbonotem dois hidrogenios ligadosa ele, pois estao sendo mostradasduas ligaões : C-C e C-O e 4-2=2

Este hidrogênio deve ser desenhado porqueele não está ligado ao carbono.

Figura 37

Por uma questão de simplificação, é muito comum a gente não desenhar o traço que representa a

ligação do hidrogênio com o heteroátomo (chamamos de heteroátomo a todo átomo da cadeia

carbônica que não é carbono ou hidrogênio):

As ligações duplas devem ser representadas por dois traços e as triplas por três traços:

OH

OH

H H

O

O H

H

H

H C CH

H

HH

H

Figura 38

Preste atenção que, no caso da ligação dupla, a cadeia foi desenhada em zigue-zague e, na ligação

tripla, fomos fiéis ao ângulo de 180o (repare que desenhamos essa parte da molécula linearmente). Isso

porque é muito difícil distinguir desenhando um ângulo de 109,5o de um de 120o. O Importante é você

sempre lembrar que nessa parte da cadeia os carbonos possuem um arranjo trigonal planar.

OH Observe que não desenhamos o traçoque representa a ligação O-H

. 29 .


É muito comum a gente misturar a forma de representação em traços com a condensada na parte da

molécula que temos os heteroátomos:

H

H H

O

OH

H

H

COOH ou CO2H

Figura 39

Outra coisa que você vai ver muito são representações deste tipo:

NH2

, e aí fica a pergunta: ué, o carbono não é tetraédrico? Esse nitrogênio não está para

frente ou para trás do plano da cadeia carbônica? A resposta é: está sim. O que estamos dizendo nessa

representação é:

1) Não sabemos se o arranjo espacial desse nitrogênio (mais tarde vamos entender que ele estar para a

frente ou para trás do plano pode gerar compostos diferentes); ou

2) Para o estudo que estamos fazendo não faz diferença saber para que lado está o átomo de

nitrogênio.

As cadeias carbônicas não são sempre abertas. Elas também podem ser cíclicas e os ciclos também são

representados em traços:

CC

C CC

H HHH

HH

H HH

H

CC

CCC

CH

HH

H

HH

Figura 40

As representações em traços possuem a vantagem de facilitar os desenhos das moléculas. Em virtude

da propriedade do carbono de realizar ligações C-C infinitamente, existem moléculas enormes e se

fossemos desenhar todos os átomos, além da perda de tempo, o resultado ia ser extremamente

confuso. Por exemplo, a molécula da palitoxina (Figura 41), uma toxina marinha extremamente

. 30 .


venenosa isolada de corais da espécie Palythoa (ainda bem que até hoje não encontramos esse coral

nos nossos mares!), tem fórmula molecular C129H221O54N3:

Figura 41: a) Corais marinhos da espécie Palythoa caribaeorum; fórmula estrutural em traços da palitoxina.

Imagine o trabalho que daria desenhar a fórmula estrutural espacial dessa molécula. Tente e veja... você

vai desistir rapidinho!

Agora que já sabemos interpretar a representação das moléculas orgânicas, podemos visualizar (e

entender o que as representações querem dizer) as fórmulas estruturais das substâncias citadas no

início desse texto (Figura 42), quando aprendemos sobre os átomos que aparecem com mais frequência

nos compostos orgânicos (lembra, foi quando vimos os elementos da tabela periódica que mais

aparecem nos compostos orgânicos).

. 31 .


Cl Cl Cl Cl

Policloreto de vinila (PVC)

Polímero utilizado para afabricação de canos

ON

H

O

NH2

OH

HH

OHH

O

P O P

O

HHH

OHH

O

OH

N

NN

N

O

O

O

O

NH2

Nicotinamida-adenina-dinucleotídeo (NAD)

Cl

Cl Br

Br

Cl

Halomon

Medicamento utilizadoem quimioterapia (tratamento de cancer)

OI

HO

II

I

CO2H

NH2

Tiroxina

Hormônio produzido pelatiróide

O O

OHOH

HO

HOO

HO

OH

OHOH

Sacarose (açucar comum)

NH2

Anfetamina

(estimulante do SNC)

SH SH

2-buteno-tiol 3-metil-2-buteno-tiol

(substâncias exaladas pelo gambá)

Figura 42: Exemplos de representações de algumas moléculas orgânicas importantes.

Toda ciência, talvez para que as pessoas que trabalham com ela possam se identificar como um grupo,

possui uma linguagem própria. Com a Química não é diferente. Daqui a pouco nós vamos aprender a

nomear os compostos orgânicos. Mas, antes disso, devemos saber como se classificam as cadeias

orgânicas:

- Em função da presença ou não de ciclo (também chamamos de anel), a cadeia é classificada em cíclica

ou acíclica (ou aberta):

. 32 .


Figura 43

- Em função da presença de ligações π entre os átomos de carbono, as cadeias são classificadas em

saturadas ou insaturadas. As cadeias insaturadas são as que possuem ligação π entre átomos de

carbono.

Figura 44

. 33 .


Esta definição causa certa polêmica entre os químicos. A molécula de cadeia aberta constituída apenas

por átomos de carbono e hidrogênio tem sempre a fórmula molecular CnH2n+2, isto é, o número de

hidrogênios é sempre o dobro do de carbonos:

Figura 45

As moléculas desse tipo são ditas saturadas. A partir daí, insaturadas seriam aquelas que não obedecem

a essa regra. Observe nas moléculas:

Figura 46

A presença de uma ligação π diminui em 2 (C4H10 x

C4H8) o número de hidrogênios e diz-se que a

molécula tem uma insaturação. A presença de duas

ligações π (duas ligações duplas ou uma tripla)

diminui em 4 o número de hidrogênios e a molécula

tem duas insaturações. Mas, observe uma cadeia

cíclica:

Figura 47

. 34 .


Também diminui em dois o número de hidrogênios, ou seja, a molécula tem uma insaturação e essa

cadeia cíclica seria dita insaturada, embora não tenha nenhuma ligação π.

Afinal, insaturação é quando tem ligação π entre átomos de carbono ou é diminuição do número de

hidrogênios em relação à molécula saturada? Para evitar essa confusão, tem sido uma tendência

designar cadeia insaturada apenas aquelas que possuem ligações π entre carbonos e, para o enfoque

de diminuição de hidrogênios, dizemos “cadeias com deficiência de hidrogênio”, caso em que se

incluem as cadeias cíclicas.

- Quanto à presença ou não de heteroátomos (lembrem-se: heteroátomos são átomos diferentes de

carbono e hidrogênio) na cadeia, estas são chamadas de cadeias homogêneas ou heterogêneas:

Figura 48

Normalmente, os ciclos contendo heteroátomos chamamos de heterociclos. Os outros seriam os

homociclos, que em geral a gente se refere apenas como ciclos (não usamos o prefixo “homo”).

. 35 .


- As cadeias carbônicas podem ainda ser classificadas em ramificadas ou não ramificadas. Analise a

molécula abaixo:

Figura 49

Observe que o segundo carbono possui ligado a ele – além, é claro, do resto da cadeia – uma cadeia

menor, constituída de dois átomos de carbono. Essa cadeia menor nós chamamos de ramificação (em

analogia aos ramos de uma árvore que saem do tronco principal), e as cadeias que as contêm são

designadas ramificadas. A cadeia maior é chamada de cadeia principal.

Não é obrigatório que se desenhe a cadeia principal na horizontal. Essa é apenas a forma mais comum.

O importante é você saber que a cadeia principal é sempre a que contém maior número de átomos

de carbono. Abaixo, por exemplo, estão mostradas três representações da mesma molécula cuja cadeia

principal (destacada em vermelho) tem 6 átomos de carbono:

Figura 50

É importante que se tenha claro que só chamamos de ramificação cadeias carbônicas. Heteroátomos

ligados à cadeia carbônica não são considerados ramificações:

Cadeia ciclica insaturadaramificada ( o ciclo é a cadeia principal)

OH

Cadeia ciclica insaturadanão ramificada

N

Cadeia aciclica saturadanão ramificada

Figura 51

1 23

4

5

. 36 .


Em função do número de ramificações, o carbono sp3 é classificado em metílico, primário, secundário,

terciário ou quaternário. Carbono metílico não está ligado a nenhum carbono. Carbono primário está

ligado a um carbono, o secundário a dois, e assim sucessivamente:

OP

PP P

Q

TS PM

O

O

OP

S

SS

S

Q

M

M = METÍLICO

P = PRIMÁRIO

S= SECUNDÁRIO

T = TERCIÁRIO

Q = QUATERNÁRIO

Figura 52

Forças Intermoleculares

Até agora nós conversamos sobre as ligações que constituem as moléculas orgânicas. Mas, vamos

lembrar que nunca a gente se depara com uma única molécula. Quando eu pego um vidro de uma

substância qualquer, orgânica ou inorgânica, lá dentro, mesmo que o vidro seja bem pequenino, tenho

milhares de moléculas. Por exemplo, um mol de água pesa 18g. Como a densidade da água é igual a 1,

então 18g correspondem a 18 mL, ou seja, em 18 mL de água eu tenho 6,02 x 1023 (o no de Avogrado)

moléculas de água! E aí vem a pergunta: será que essas moléculas interagem entre si ou uma não está

nem aí para a outra?

As moléculas interagem entre si através do que chamamos de forças ou ligações intermoleculares.

Para que a gente possa entender o que são essas forças, precisamos estudar o que vem a ser

polaridade de uma molécula.

Nós já vimos que uma ligação covalente polar é aquela em que o compartilhamento de elétrons não é

igual para os dois átomos porque o mais eletronegativo puxa os elétrons para mais perto dele. Com

isso, é criado um dipolo interno (uma parte fica com caráter positivo e outra com caráter negativo) na

ligação e, consequentemente, na molécula:

. 37 .


OH O H

δ+

δ−

δ+C-O

O-HLIGAÇÕES POLARES ÁLCOOL ETÍLICO : MOLÉCULA POLAR

Figura 53

Observe que nós não consideramos a ligação C-H como um dipolo interno. A diferença de

eletronegatividade dos dois é tão pequena que praticamente não se cria esse dipolo. Na linguagem

química, a gente diz que a ligação C-H é apolar.

Entretanto, nem toda molécula que tem ligação polar é uma molécula polar. Nesse caso, nós temos que

avaliar dois aspectos: o arranjo espacial e o tamanho da molécula.

Arranjo espacial: vamos ver o que acontece com a molécula de CO2:

O sentido de um dos dipolos é oposto ao do outro. Assim, os dipolos se anulam e a molécula, apesar de

ter ligações polares, é apolar. Lembre-se que no CO2 o carbono faz duas ligações π (uma com cada

oxigênio) e, então, é hibridizado sp, logo, linear.

Na molécula CCl4 (tetracloreto de carbono) acontece uma coisa parecida. O arranjo da molécula é

tetraédrico e, lembrando-se da forma com que somamos vetores, os dois vetores resultantes estão em

sentido oposto, e assim se anulam. Então, embora ela tenha quatro ligações polares, é uma molécula

apolar:

Cl

ClCl

Cl

Os vetores resultantes das duas somasvetoriais se anulam

Figura 55

Outro fator que devemos analisar é o tamanho da molécula. Às vezes, uma molécula tem ligações

polares, mas a cadeia carbônica é tão grande que a molécula acaba se comportando como uma

O C O

Figura 54

. 38 .


molécula apolar. As gorduras (triglicerídeos), por exemplo, têm propriedades apolares, apesar de

possuírem várias ligações C-O e C=O (polares):

O

O

O

O

O

O

Triglicerídeo

Figura 56

Bem, agora que a gente já sabe reconhecer se uma molécula é polar ou apolar, podemos entender as

forças intermoleculares. Essas forças ocorrem devido à interação entre as cargas reais ou parciais

(aquelas advindas da polaridade) de uma molécula interagindo com as cargas reais ou parciais de outra

molécula. Essa interação ocorre pela atração de uma carga positiva com uma negativa e ela é maior

quanto maior for a magnitude da carga e menor for a distância entre elas. Essas forças intermoleculares

são de cinco tipos: interação íon-íon, interação íon-dipolo, interação dipolo-dipolo, interação

dipolo-dipolo induzido, interação dipolo-induzido-dipolo-induzido.

A interação íon-íon é aquela que nós conhecemos como ligação iônica. Ela ocorre, por exemplo, entre

os íons cloreto e sódio no NaCl (sal de cozinha) e no lauril éter sulfato de sódio, um agente de limpeza

muito usado em xampus. São interações muito fortes:

Figura 57

OSO

O- Na+

Lauril eter sulfato de sodio

interação ío-íon

Na+ Na+

Na+

Na+Na+

Cl-

Cl- Cl-

Cl-

. 39 .


As interações íon-dipolo induzido são as que ocorrem entre uma espécie com carga real (cátion ou

ânion) e a carga parcial de outra molécula, como mostrado na interação do cátion de sódio com a carga

parcial negativa do átomo de oxigênio da água. Essas interações são moderadamente fortes.

Na+ OH

Hδ−

δ+

δ+

Figura 58

As interações dipolo-dipolo, como o próprio nome diz, são as que ocorrem entre o polo criado pela

carga parcial positiva de uma molécula com a carga parcial negativa de outra. É uma interação fraca. É a

que ocorre entre duas moléculas polares, mas sem carga. Veja na acetona:

δ−

δ+

δ+

O

Oδ−

Figura 59

Um tipo especial de atração dipo-dipolo é chamada de Ligação Hidrogênio. Nessa interação, o

hidrogênio é ligado a um átomo muito eletronegativo: F, O ou N é o polo positivo que é atraído pelo

polo negativo F, O ou N, de outra molécula (para ajudar a memorizar, lembrem-se de uma buzina: fon-

fon!):

OH

HO

H

H

Figura 60

. 40 .


Por exemplo, a dupla hélice do DNA é estabilizada pelas ligações hidrogênio entre as bases

nitrogenadas presas às duas cadeias:

Figura 61: a) Ligação hidrogênio entre as bases nitrogenadas (guanina e citosina) do DNA.

Como o hidrogênio é um átomo pequeno, as cargas parciais conseguem se aproximar muito,

resultando em uma atração mais forte que a dipolo-dipolo clássica.

A interação dipolo-dipolo induzido ocorre quando uma molécula polar se aproxima de uma outra,

apolar. Ao se aproximar, o dipolo da molécula polar faz com que ocorra uma distorção da nuvem

eletrônica da molécula apolar, induzindo um dipolo instantâneo:

OH

H

δ−

δ+δ+

I Iδ−

δ−δ+

δ+

Figura 62

É uma interação mais fraca que a dipolo-dipolo.

A interação dipolo-induzido-dipolo-induzido (também chamada Força de London) ocorre entre

moléculas apolares e é a mais fraca delas. Como os elétrons estão em movimento constante, em um

determinado momento, uma molécula apolar – por exemplo, o etano (CH3CH3) – pode ter uma

distribuição não igualitária dos elétrons na ligação, ou seja, pode ser criado um dipolo momentâneo.

Esse dipolo pode, então, criar outro dipolo em uma molécula vizinha e esses dipolos se atraem:

. 41 .


δ− δ+

δ−

δ−

δ+

δ+

H3C CH3δ− δ+

δ−

δ−

δ+

δ+

H3C CH3

Figura 63

Essas duas últimas interações, que envolvem a formação de dipolo induzido, são chamadas juntas de

Forças de van der Waals. Essas forças são mais fracas, mas em moléculas grandes, isto é, com grande

superfície de contato entre elas, as Forças de van der Waals tem efeitos importantes. Por exemplo, são

Forças de van der Waals que seguram a lagartixa na parede (Figura 64): os dedos das lagartixas

terminam em milhões de filamentos pequenos, cada um com comprimento de cerca de 100

milionésimos do metro. Essas pequenas estruturas, por sua vez, estão subdivididas em mil partes ainda

menores, invisíveis a olho nu. Quando os répteis pressionam suas patas contra uma superfície, os

filamentos se espalham e cobrem uma área relativamente grande. Como os filamentos aumentam a

superfície de contato, um número maior de Forças de van der Waals atua entre a pata do animal e a

parede, garantindo uma adesão segura.

Figura 64: Filamentos existentes na pata da lagartixa

. 42 .


Propriedades Físicas: Ponto De Fusão, Ponto De Ebulição E Solubilidade.

Ponto de fusão

Ponto de fusão (P.F.) é a passagem de uma substância do estado sólido para o líquido. Quando estão

no estado sólido, as substâncias estão arrumadas ordenadamente em um cristal, ou seja, estão bem

pertinho umas das outras. Em outras palavras, as atrações entre elas estão maximizadas. Para que

elas fundam (passem para o estado líquido), as atrações intermoleculares devem ser enfraquecidas (o

que ocorre com o aquecimento), para que elas se mexam mais livremente, embora continuem sendo

atraídas entre si. Assim, quanto mais fortes forem as interações intermoleculares, mais difícil vai ser

separar as substâncias umas das outras, e então temos que aquecer mais, ou seja, maior vai ser o ponto

de fusão. Por causa disso, os sais (compostos com ligações iônicas) tipicamente fundem em

temperaturas muito maiores que compostos polares (com interações dipolo-dipolo), que, por sua vez,

fundem em temperaturas maiores que compostos apolares (com interações do tipo van der Waals). Isso

pode ser visto na tabela abaixo:

NaCl P.F. = 801oC Ligaçoes iônicas

H2O P.F.= 0oC Ligação hidrogênio

H

O

P.F. = ‐99oC Dipolo‐Dipolo

P.F. = ‐130oC Forças de van Der Waals.

Tabela 3

Ponto de Ebulição

Já o Ponto de Ebulição (P.E.) é a temperatura em que um composto passa do estado líquido (no qual as

moléculas estão mais afastadas) para o gasoso (no qual as moléculas estão mais afastadas ainda. No

estado gasoso praticamente não existem interações intermoleculares), isto é, é a temperatura em

que o composto ferve. Novamente, o que vai definir o grau de aproximação entre as moléculas são as

interações intermoleculares. Quanto mais fortes forem essas interações, mais alto vai ser o ponto de

ebulição. Observe os dois compostos mostrados na figura abaixo:

. 43 .


P.E. = 39oC P.E. = 117oC

OOH

Figura 65

Repare que os dois têm o mesmo no de átomos de carbono, oxigênio e hidrogênio (lembrem-se: têm a

mesma fórmula molecular – C4H10O e, então, são isômeros), mas o primeiro tem um ponto de ebulição

muito menor que o segundo. Por quê? Porque no primeiro caso, as interações intermoleculares são

principalmente do tipo dipolo-dipolo, mais fracas que no segundo exemplo, no qual as moléculas

interagem entre si principalmente por ligações hidrogênio. Ora, se as moléculas estão unidas por uma

ligação mais forte, eu vou ter que dar mais calor para romper essas interações. Em outras palavras, o seu

ponto de ebulição é maior.

Solubilidade

Solubilidade é outra propriedade física que depende das interações intermoleculares. Mas, a coisa aqui

é um pouco diferente do que a gente viu para os pontos de fusão e ebulição, pois agora vamos misturar

moléculas de tipos diferentes, as moléculas do soluto e do solvente. Por exemplo, quando a gente

prepara “água com açúcar” o que fazemos é misturar as moléculas do açúcar (o soluto) com a água (o

solvente). A esse processo nós damos o nome de dissolução.

O que ocorre no processo de dissolução é que as interações intermoleculares existentes entre as

moléculas do soluto-soluto são substituídas por interações entre as moléculas do soluto - solvente.

Vamos então imaginar as situações que podem ocorrer:

1. Se o meu soluto é polar, ele deve fazer entre si interações, por exemplo, dipolo-

dipolo. Será que um solvente apolar, que faça tipicamente ligações tipo van der

Waals vai conseguir separar as interações dipolo-dipolo, mais fortes? Não.

2. Mas, se o meu soluto polar for misturado com um solvente polar que faça os

mesmos tipos de interações intermoleculares, aí provavelmente as interações

dipolo-dipolo das moléculas do soluto podem ser separadas e eu teria a dissolução.

3. Se o meu soluto é apolar e eu coloco um solvente polar, será que aí eu consigo

dissolver um no outro? Não, pois agora é o meu soluto que não vai conseguir vencer

as interações intermoleculares da molécula do solvente (não esqueça que as

moléculas do solvente também interagem entre si!).

. 44 .


4. Já no caso em que tanto o soluto quanto o solvente são apolares ocorre a

dissolução, pois as interações devem ser do mesmo tipo.

A partir dessas observações, pode-se, com cuidado, aplicar uma regra que diz: “semelhante dissolve

semelhante” ou, em outras palavras, “polar dissolve polar e apolar dissolve apolar”. Mas, por que a

gente deve ter cuidado ao aplicar essa regra?

Olhe, por exemplo, a molécula abaixo, chamada ácido linoleico:

O

OH

Ácido Linoleico

Figura 66

O óleo de soja é constituído principalmente de ácido linoleico e mais outras moléculas bem parecidas,

com uma cadeia carbônica grande e um grupo polar no final da cadeia. Aí, a gente poderia pensar: bom,

como tem aquele grupo polar e que faz ligação hidrogênio (repare que tem um hidrogênio ligado ao

átomo de oxigênio), então vai se dissolver em água que também é polar e também faz ligação

hidrogênio. Mas a gente sabe muito bem que se eu misturar água com óleo eles não vão se dissolver!

Ora, o que acontece é que a cadeia carbônica é muito grande e praticamente sem nenhuma polaridade.

Só um pedacinho da molécula tem polaridade, o que não é suficiente para separar as moléculas de

água umas das outras. Temos que nos lembrar sempre (como a gente já falou quando estudamos

polaridade das moléculas) que o tamanho das moléculas tem de ser analisado sempre que formos

avaliar a questão de polaridade e apolaridade.

Bom, até agora nós já estudamos as ligações químicas, o átomo de carbono, as ligações

intermoleculares e, no decorrer disso, vimos vários exemplos de moléculas orgânicas. Já citamos várias

vezes, também, que existe uma infinidade de moléculas orgânicas. Aí, a gente pode se perguntar: como

é que eu vou fazer para estudar e entender as propriedades químicas de todos estes compostos? Não

dá!!!

Felizmente, não é necessário aprender as propriedades químicas de cada composto orgânico

isoladamente. Os químicos orgânicos já perceberam que uma determinada arrumação de átomos leva a

propriedades químicas muito parecidas, independente de como a cadeia carbônica se arruma. Por

exemplo, os dois compostos mostrados na figura abaixo são diferentes, mas tem propriedades muito

parecidas.

. 45 .


OH OH

Figura 67

Por exemplo, a polaridade da ligação O-H e sua capacidade de realizar ligação hidrogênio faz com que

eles tenham pontos de ebulição parecidos e maiores do que, por exemplo, de compostos similares, mas

que só tenham carbono e hidrogênio na sua estrutura.

À medida que formos estudando mais Química Orgânica, vamos perceber que as interações entre

cargas positivas e negativas são um dos fatores mais importantes para que ocorram as reações

químicas. Assim, normalmente as reações ocorrem nos locais polares das moléculas. No exemplo que

estamos discutindo, as reações ocorrem nas ligações O-H e C-O. As ligações C-C e C-H não são muito

reativas. Na realidade, em termos de reações químicas, não faz muita diferença o número ou a forma

com que estão arrumadas as ligações C-C e C-H.

De fato, os compostos mostrados na figura abaixo tem comportamento químico muito semelhante.

OH

OH

OHOH

Figura 68

Com isso, em termos de propriedades químicas, as moléculas devem ser vistas como compostas por

duas partes:

Com isso, em termos de propriedades químicas, as moléculas devem ser vistas como compostas por

duas partes:

1) A cadeia carbônica, que como já vimos, tem grande influência nas propriedades físicas (P.E.,P.F.,

solubilidade), mas não interfere muito nas propriedades químicas (como vão reagir, isto é, na

reatividade);

. 46 .


2) O grupo funcional, que é a parte da molécula responsável pela sua reatividade química. Nos

exemplos que a gente está discutindo todos os compostos têm o grupo funcional O-H, mas diferentes

cadeias carbônicas (que a gente vai representar por R). Assim, todos os compostos do nosso exemplo

são alcoóis (compostos orgânicos cujo grupo funcional é o OH) e são representados como ROH. Todos

os alcoóis têm reatividade química semelhante.

Esse conceito é muito importante e geralmente organizamos o estudo da Química Orgânica por grupo

funcional. Assim, a partir de agora vamos estudar com mais detalhes os principais grupos funcionais. A

tabela abaixo mostra os grupos funcionais que vão ser apresentados a partir de agora:

FÓRMULA GENÉRICA EXEMPLO NOME

RH ALCANOS (na realidade, alcanos não possuem grupo funcional).

RCH=CHR (estes R podem ser hidrogênio)

ALCENOS (o grupo funcional é a ligação dupla C=C).

RR (estes R podem ser hidrogênio)

ALCINOS (o grupo funcional é a ligação tripla CΞC).

ArH

ARENOS (um ciclo de seis átomos de carbono com três ligações

duplas tem reatividade química diferente dos alcenos e assim são

outro grupo funcional, representados por Ar. Arenos, também chamados de anéis

aromáticos, podem ter grupos alquil ou outros grupos funcionais

ligados ao anel aromático).

RX (X é a letra que usamos em Química Orgânica para

representar os halogênios)

Cl HALETOS DE ALQUILA

(O grupo funcional é a ligação C-Halogênio).

ROH OH ALCOÓIS (o grupo funcional é o O-H).

ArOH OH

FENÓIS (quando o O-H está ligado a um anel aromático, a reatividade muda muito em comparação com os alcoóis e então é outro grupo

. 47 .


funcional).

ROR O ÉTERES (o grupo funcional é C-O-C).

RNH2 NH2

AMINAS (o grupo funcional é o NH2. Estes dois hidrogênios

podem ser substituídos por outros grupos alquil).

R

O

H O

H

ALDEÍDOS (o grupo funcional é o C=O, com pelo menos um

hidrogênio ligado ao carbono).

R

O

R

O

CETONAS (o grupo funcional é o C=O, com dois grupos alquil – ou

anel aromático - ligados ao carbono).

R

O

OH H

O

OH

ÁCIDOS CARBOXÍLICOS (o grupo funcional é o COOH).

R

O

Cl

O

Cl

CLORETOS DE ÁCIDO (o grupo funcional é o COCl).

R

O

O

O

R

O

O

O

ANIDRIDOS DE ÁCIDOS (o grupo funcional é COOCO).

R

O

OR

O

O

ÉSTERES (o grupo funcional é COOR).

R

O

NH2

O

NH2

AMIDAS (o grupo funcional é o CONH2. Os hidrogênios ligados ao nitrogênio podem ser substituídos

por alquil ou anel aromático).

RCΞN CN

NITRILAS (o grupo funcional é o CN).

Tabela 4

. 48 .


Funções Orgânicas

1. Hidrocarbonetos

Hidrocarbonetos, como o próprio nome já diz, são compostos que possuem apenas carbono e hidrogênio em sua estrutura. O esquema abaixo mostra a classificação dos hidrocarbonetos:

HIDROCARBONETOS

ALIFÁTICOS

ALCANOS (ou parafinas)CnH2n+2

ALCENOS (ou alquenos ou olefinas)CnH2n

ALCINOS (ou alquinos)CnH2n-2

ALICÍCLICOSCICLOALCANOSCICLOALCENOSCICLOALCINOS

R-H

AROMÁTICOSAr-H

Figura 69

A gente conhece por aromáticos um grupo especial de hidrocarbonetos, que tem propriedades muito

diferentes devido às suas características estruturais. Daqui a pouco nós veremos um pouco mais quais

são essas características. Por enquanto, aqui estão duas regras que devemos aplicar para saber se um

composto é aromático:

- Os compostos aromáticos sempre são cíclicos e têm ligações duplas alternadas com ligações simples

em toda a volta do anel E:

- Todo composto aromático tem um número tal de elétrons π (cada ligação dupla tem dois elétrons π),

que se a gente aplicar a fórmula 4n+2 = no de elétrons π, a resolução dessa equação deve dar, para os

compostos aromáticos, um valor de n inteiro (essa regra a gente conhece por Regra de Huckel).

. 49 .


Analise, por exemplo, a Figura 70. Os dois primeiros compostos são aromáticos, enquanto o terceiro,

apesar de ser cíclico e possuir ligações duplas alternadas, não é aromático, pois n na regra 4n+2 = no de

elétrons π não é um no inteiro. Já o quarto exemplo não é aromático, porque as ligações duplas não

estão em toda a volta do anel.

3 ligações duplas = 6 elétrons π

4n + 2 = 64n = 4n = 1 (no. inteiro)

5 igações duplas = 10 elétrons π

4n + 2 = 104n = 8n = 2 (no. inteiro)

4igações duplas = 8elétrons π

4n + 2 = 84n = 6n = 6/4 (no. não inteiro)

AROMÁTICO AROMÁTICO

ALIFÁTICO

3 ligações duplas = 6 elétrons π

4n + 2 = 64n = 4n = 1 (no. inteiro)

ALIFÁTICO

Figura 70: Exemplos de aplicação da regra de Hückel.

Alcanos Os alcanos são os hidrocarbonetos saturados de fórmula geral CnH2n+2.

Os alcanos ocorrem na natureza em depósitos de gás natural e no petróleo. O gás natural é constituído

principalmente de metano (CH4) e o petróleo é uma mistura complexa de vários hidrocarbonetos. Como

esses hidrocarbonetos presentes no petróleo têm aplicações muito diferentes, a gente precisa separar

o petróleo em misturas mais simples (dizemos que separamos o petróleo em várias frações, cada uma

delas com utilizações diferentes). Essa separação é feita por destilação e, no caso do petróleo, essa

destilação recebe o nome específico de refinação (refinaria de petróleo é o local onde se faz essa

destilação). Todas as frações obtidas no refinamento do petróleo contêm alcanos.

. 50 .


Os alcanos são compostos apolares e estão entre os menos reativos diante dos reagentes mais comuns

de um laboratório de Química (lembrem-se que nós já comentamos que a reatividade normalmente

está associada à existência de ligações polares nas moléculas). O próprio nome parafina, outra

designação usada para os alcanos, vem de uma expressão latina que significa “pouca afinidade”.

Mas a gente tem que tomar cuidado quando dizemos “pouco reativos”. Estamos nos referindo

basicamente a reações químicas nas quais misturamos duas ou mais substâncias com o intuito de obter

outras substâncias diferentes. Para isso, realmente, os alcanos não são muito utilizados.

Por outro lado, os alcanos sofrem reações de combustão – queima na presença de oxigênio ––

(Esquema 1), e essa é uma das reações mais praticadas por todos nós. Realizamos reações de

combustão quando acendemos um fogão a gás, ligamos um motor a gasolina, acendemos um isqueiro

Mas, reparem: o “produto” que a gente quer nessas reações é o calor (ou melhor dizendo, a energia) e

não o dióxido de carbono (CO2) e água.

CnH2n+2 + O2 CO2 + H2O + CALOR

Esquema 1: Reação de combustão

Outra reação que a indústria petroquímica (indústria que utiliza as frações do petróleo como matéria-

prima) realiza muito com os alcanos é a chamada pirólise (quebra pela ação do calor) ou

craqueamento. Como a gente já viu, o petróleo dá origem a muitos produtos diferentes, mas a

quantidade em que esses produtos se encontram no petróleo em geral não atendem às necessidades

do mundo atual. Assim, as indústrias pegam as frações do refino que têm hidrocarbonetos mais

pesados (frações que destilam com P.E. maior que o da gasolina) e quebram esses hidrocarbonetos em

moléculas menores (mais leves), isto é, fazem o craqueamento para obter mais gasolina e outros

hidrocarbonetos menores e assim atender à demanda do sistema de consumo atual.

Bem, agora, antes da gente começar a ver as outras funções orgânicas, precisamos aprender a dar

nomes aos compostos orgânicos. Por quê?

Vamos imaginar como nós nos comunicaríamos se as coisas não tivessem nomes. Seria impossível

transmitir nossas ideias ou dúvidas ou esclarecimentos! E lógico, os nomes têm que ser palavras. Mas a

gente podia pensar: já que as fórmulas estruturais constituem uma perfeita identificação para cada

substância, por que os químicos não dispensam os nomes formados por palavras e utilizam as fórmulas

. 51 .


estruturais na comunicação em suas várias formas? Mas isso é impossível! Teríamos, no mínimo, que

decorar todas as estruturas. Além disso, tente, por exemplo, descrever a palitoxina (Figura 41), aquela

substância enorme isolada de corais e que fomos apresentados quando aprendíamos a desenhar

fórmulas estruturais em bastão, sem usar o seu nome. Conseguiu? Claro que não.

Por conta disso, os químicos perceberam que deveria ser desenvolvido um sistema organizado, um

conjunto de regras, para dar nomes às substâncias. A IUPAC (International Union of Pure and Applied

Chemistry) assumiu a responsabilidade de recomendar um sistema para nomear as substâncias. Na

realidade, a gente não diz que um composto possui nome: o termo correto é nomenclatura. Dar nome

a um composto orgânico consiste em nomenclaturar ou nomenclar esse composto.

Obs.: A União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) tem por objetivo intermediar

mundialmente aspectos das ciências químicas e contribuir para a aplicação da Química ao serviço da

humanidade. Por ser uma organização internacional, não governamental, a IUPAC atua como referência

em questões globais que envolvem as ciências químicas.

Em princípio, a nomenclatura utilizada para os compostos orgânicos tem como parâmetros três

aspectos de relevância:

1) Todo composto orgânico possui átomos de carbono.

2) Suas cadeias podem ou não apresentar ligações π entre átomos de carbono e podem ser cíclicas ou

não.

3) Os compostos orgânicos são classificados segundo o grupo funcional presente na molécula.

A partir dessas características pode-se estabelecer a base para a nomenclatura de qualquer substância

orgânica. Observe o esquema a seguir:

Composição da nomenclatura orgânica:

O prefixo encontra-se associado ao número de átomos de carbono existentes na cadeia principal do

composto.

O intermediário indica se a substância possui somente ligações simples entre os átomos de carbono ou

se há também a presença de duplas ou triplas ligações entre esses.

PREFIXO + INTERMEDIÁRIO + SUFIXO

. 52 .


O sufixo indica a que função pertence a substância.

Os prefixos que indicam o no de carbonos estão mostrados na tabela a seguir:

Número de átomos de carbono Prefixo

1 met

2 et

3 prop

4 but

5 pent

6 hex

7 hept

8 oct

9 non

10 dec

11 undec

12 dodec

Tabela 5: Prefixos utilizados para a designação do no de átomos de uma cadeia carbônica.

O prefixo correspondente aos compostos até quatro carbonos (Met, Et, Prop e But) infelizmente tem

de ser decorados, pois são nomes mantidos por tradição, sem nenhum aspecto lógico. Os outros

prefixos são de origem grega ou latina, tem correlação com o número e são os mesmos usados para as

figuras geométricas.

Quando se tratar de um composto cíclico, antes desses prefixos que indicam o no de átomos de carbono

colocamos a palavra ciclo.

O intermediário nos diz se o composto possui ligação dupla ou tripla, conforme mostrado na tabela

abaixo:

. 53 .


Ligações entre os átomos de carbono Intermediário

C C an

C C en

C C in

Tabela 6: Designações usadas para a indicação do no de insaturações em uma cadeia carbônica.

Cada função orgânica é nomenclaturada por um sufixo específico. À medida que formos conhecendo

essas funções seremos apresentados ao sufixo usado para designá-las.

Para os alcanos, usa-se o sufixo “ano”, conforme exemplificado na figura a seguir:

CH4 Metano

Etano

Propano

Butano

M et signif ica que tem um carbono

Ano signif ica que só tem ligação e é um alcano.

Ciclo-propano

Ciclo-butano

Figura 71

Quando nós aprendemos sobre cadeias carbônicas vimos que elas podem ser ramificadas. Vamos ver

agora como fazemos para dar a nomenclatura dos compostos que possuem ramificação.

As ramificações são designadas genericamente de grupo alquil, alquenil, alquinil ou aril, em função do

tipo de hidrocarboneto que lhes deram origem. Grupos alquil são partes da estrutura molecular que

correspondem a um alcano menos um hidrogênio. Assim, ao metano (CH4) corresponde o grupo metila

. 54 .


(CH3), ao etano (C2H6) corresponde o grupo etil (C2H5) e assim sucessivamente. A tabela abaixo mostra

alguns exemplos de nomenclatura dos grupos alquil, onde o traço mostra o átomo que se liga à cadeia

carbônica principal:

ALCANO NOMENCLATURA GRUPO ALQUIL NOMENCLATURA

CH4 Metano ‐CH3 METIL

Etano CH3CH2 ‐ ETIL

Propano CH3CH2CH2‐

n‐PROPIL

iso‐PROPIL

(ou sec‐PROPIL)

Butano CH3CH2CH2CH2‐

n‐BUTIL

sec‐BUTIL

Iso‐Butano

CH3CCH3

CH3

iso‐BUTIL

terc‐BUTIL

Tabela 7: Nomenclatura utilizada para a designação de grupos alquil.

Observem que no caso do propano, e para todos os alcanos com mais de três carbonos, o alcano pode “perder hidrogênio” de carbonos distintos, gerando grupos alquil diferentes que, lógico, pois são coisas diferentes, devem ser nomenclaturados de forma diversa. A recomendação IUPAC para esses casos é mais complexa e acabamos usando nomes triviais, como, por exemplo, iso-propil. Denominamos nomenclatura trivial ou vulgar aquela consagrada pelo uso, mas que, na maioria das vezes, não é consagrada pela IUPAC.

Assim, quando a gente coloca a letra n na frente da nomenclatura do radical alquila, estamos dizendo que a ligação à cadeia carbônica se faz no carbono primário. Se for ao carbono secundário usa-se sec e no terciário usa-se terc.

O termo iso significa “grupamento igual”. Observe que no isopropil o carbono que se liga à cadeia carbônica possui duas metilas (dois grupamentos iguais) ligadas a ele.

. 55 .


Para nomenclaturar um alcano ramificado, o primeiro passo é definir quem é a cadeia principal. Já

vimos que é a maior cadeia contínua (linear) que for possível encontrar na estrutura. É bom sempre

lembrar que “linear” é uma forma de dizer. A cadeia dos alcanos são arrumadas em zigue-zague com os

ângulos entre as ligações de cerca de 109,5o.

Depois de localizarmos a cadeia principal, precisamos dizer em quais carbonos estão os substituintes.

Para isso, a cadeia carbônica é numerada começando pela extremidade que resultará em menores

números para as posições em que há substituições. A figura abaixo (Figura 72) mostra como aplicamos

essa regra:

12 3 4123

4

1 1

2

3

45

67

8

9

102

3

4 5

6 7 8

9

10

112

2

3 4

5 345

6 7

86

78

CORRETO ERRADO

SUBSTITUINTE EM C-2 SUBSTITUINTE EM C-3

SUBSTITUINTES EM C-4 E C-6

SUBSTITUINTES EM C-5E C-7

DOIS SUBSTITUINTES EM C-3 E UM EM C-6

DOIS SUBSTITUINTES EM C-6 E UM EM C-3

Figura 72: Método para a determinação da cadeia principal de um alcano.

Depois de localizados os substituintes, a nomenclatura é feita da seguinte forma: grupo alquil,

precedido da numeração do carbono em que ele se encontra, seguido do nome do alcano. Assim, a

nomenclatura do primeiro exemplo mostrado seria:

. 56 .


Figura 73

Algumas pessoas usam os números para indicar a posição do substituinte apenas quando ele é

realmente necessário. Observem o exemplo acima: só há uma possibilidade de colocação do grupo

metil e, assim, não está errado dizer apenas metilbutano.

Já no exemplo:

A numeração é imprescindível, pois se dissermos apenas

metil-pentano não teremos como saber se o composto é o 2

ou o 3-metil-pentano:

Quando existem dois ou mais substituintes diferentes, esses devem ser colocados em ordem alfabética

e não de numeração. Assim, no segundo exemplo, teríamos:

E não 4-metil-6-etildecano (afinal, o “e” vem antes do “m”).

1234

2-metilbutano

Usa‐se hífen para separar o número e o nome todo é escrito como uma única palavra.

123

4

5

2-metilpentano 12

34

5

3-metilpentano

1

2

3

45

67

8

9

10

6-etil-4-metildecano

Figura 74

Figura 75

Figura 76

. 57 .


Se os substituintes forem iguais, usamos os prefixos multiplicativos: di, tri, tetra... mas esses não são

considerados na colocação em ordem alfabética. Veja isso na nomenclatura das moléculas mostradas

abaixo:

A segunda classe de grupos funcionais que vamos estudar é a dos alcenos. No entanto, essas

substâncias possuem algumas características estruturais que só vamos compreender após estudarmos

outro fenômeno muito importante, que é o de isomeria.

Isomeria

Isômeros são compostos diferentes que possuem a mesma fórmula molecular. Como exemplo, com a

fórmula molecular C2H6O podemos desenhar duas moléculas:

Figura 79

Evidentemente, já estamos cansados de saber que são compostos distintos. O primeiro é o álcool

etílico, o álcool encontrado na cerveja, que é um líquido. O segundo, o éter metílico, é um gás que tem

sido testado como gás refrigerante em substituição aos freons (freons são compostos orgânicos

halogenados que eram utilizados como gases refrigerantes em “sprays”, geladeiras e cujo uso

indiscriminado levou à formação do buraco de ozônio). Esses dois compostos são isômeros.

Os isômeros podem ser de dois tipos: isômeros de constituição e estereoisômeros.

12 3 4

6 7

8

3,3,6-trimetiloctano 1

2

3456

789

6-etil-4,4-dimetilnonano

OH O

Figura 77

Figura 78

. 58 .


Isômeros de constituição são isômeros cuja sequência de átomos ligados (quem se liga com quem)

são diferentes. Alguns livros mais antigos costumam chamar esse tipo de isomeria de “isomeria plana”.

Esse termo deve ser evitado, pois como já estamos carecas de saber, os alcanos, por exemplo, não tem

nada de planaridade! A Figura 80 mostra exemplos de isômeros de constituição.

C5H12

Observe que o primeiro composto nãopossui ramificação, enquanto o segundo tem umametila no C-2.

C6H12

Note que o primeiro composto é um alcenoe o segundo é um ciclo-alcano

OO

C4H10O

Veja que no primeiro composto o oxigênioestá ligado a dois grupos etil e no segundo está ligadoa um metil e um propil.

Figura 80: Exemplos de isômeros de constituição

Antigamente, a isomeria constitucional era classificada em vários subtipos. No entanto, como isso é

motivo de várias confusões devido a interpretações diferentes, a tendência tem sido a de abandonar

essa subdivisão. No entanto, como tem gente que ainda usa, devemos entender o que é, caso apareça

em algum texto. Vamos ver como se faz essa classificação:

Isomeria de função

Ocorre entre compostos de mesma fórmula molecular que pertençam a funções químicas distintas,

como exemplificadas abaixo:

Figura 81

OO

H

ALDEÍDO CETONA

. 59 .


Isomeria de cadeia ou de núcleo

Ocorre entre compostos de mesma fórmula molecular e mesma função química que possuam cadeias

carbônicas distintas:

CADEIA NORMAL CADEIA RAMIFICADA

Figura 82

Isomeria de posição

Ocorre entre compostos de mesma fórmula molecular, mesma função química e mesma cadeia

carbônica, porém, que possuam diferenças entre si na posição de grupamentos funcionais, ramificações

ou insaturações.

Figura 83

Isomeria de compensação ou metameria

Ocorre entre compostos de mesma fórmula molecular e mesma função química, em que o heteroátomo

encontra-se em diferentes posições.

OO

OXIGÊNIO LIGADOA METIL E PROPIL

OXIGÊNIO LIGADOA DOIS ETIL

Figura 84

OHOH

GRUPO FUNCIONAL NO C-1

GRUPO FUNCIONAL NO C-2

RAMIFICAÇÃO EM C-2

RAMIFICAÇÃO EM C-3

. 60 .


Estereoisômeros, por outro lado, são isômeros que possuem a mesma conectividade (a sequência dos

átomos ligados na molécula são exatamente as mesmas), mas cujas estruturas variam na forma com

que se arrumam no espaço.

Os estereoisômeros podem ser de dois tipos: enantiômeros e diastereoisômeros.

Qualquer coisa tem uma imagem no espelho (exceto os vampiros, é claro!). E qualquer coisa só é igual a

outra se essas imagens forem sobreponíveis. As mãos são exemplos clássicos de imagens especulares (a

mão esquerda é a imagem no espelho da mão direita e vice-versa) que não são sobreponíveis, e a nossa

mão direita não é igual à esquerda (Figura 85). As coisas que não são sobreponíveis à sua imagem

especular são denominadas quirais (quiral, em grego “cheir”, quer dizer mão).

Isso também é verdade para as moléculas. Sempre que uma molécula for diferente de sua imagem

especular, isto é, se as duas não forem sobreponíveis, temos um tipo de estereoisomeria que

denominamos de enantiomeria (e dizemos que as duas moléculas são enantiômeros).

Observe as moléculas abaixo (imagens especulares entre si) e veja que elas não são sobreponíveis:

Figura 85

Quaisquer outros tipos de compostos que sejam isômeros espaciais (estereoisômeros), mas que não são

imagem especular um do outro são ditos diastereoisômeros. Olhe, por exemplo, as duas moléculas

abaixo:

Br Br

Figura 86

. 61 .


Convençam-se de que elas são enantiômeros. Uma é a imagem especular da outra e são compostos

diferentes. Agora, olhem esta:

Br

Figura 87

Não é imagem especular de nenhuma das outras duas. Mas, a sequência de átomos das três são

idênticas. Logo, essa última é um diastereoisômero (isômero espacial que não é a imagem especular) de

cada uma das outras duas.

Um tipo especial de diastereoisômeros são os chamados isômeros geométricos.

Como a gente já viu, as ligações π ocorrem por sobreposição paralela de orbitais p. Por causa disso, elas

não giram livremente, pois a ligação dupla se quebraria. Analise a molécula do n-butano:

Como a ligação σ se faz pela interação linear segundo

um eixo, as ligações têm rotação livre e o n-butano está

o tempo todo se interconvertendo nas duas formas

espaciais mostradas no desenho (representado pelas

duas setas em sentido contrário). Isto é, as duas formas

são representações da mesma molécula.

Já no caso do 2-buteno: , como essa rotação é impossível, não ocorre uma

interconversão de um no outro. São duas moléculas diferentes. São dois diastereoisômeros.

Diastereoisômeros que existem por causa da impossibilidade de rotação de suas ligações são

denominados isômeros geométricos.

Observe agora os ciclos abaixo:

Rotação livre Rotação livre

n-Butano

Figura 88

. 62 .


Figura 89

Esses sistemas cíclicos, embora não tenham ligação π, também não tem rotação livre por conta da

própria geometria do anel. Preste atenção que seria impossível eu colocar um grupo alquil que está

para frente do plano do tetraedro (lembra-se do que significa a linha grossa?) para trás desse plano sem

quebrar o ciclo. Então, os dois ciclobutanos e os dois cicloexanos mostrados acima também são

exemplos de isômeros geométricos.

Bem, agora, depois dessa pausa para entender o que são isômeros, vamos retornar ao estudo das

funções orgânicas.

Alcenos (Ou Alquenos) Ou Olefinas

Alcenos são hidrocarbonetos que possuem uma ou mais ligações duplas em sua estrutura, ou seja, o

grupo funcional (parte da molécula que é responsável por suas propriedades químicas) de um alceno é

a C=C. O eteno, alceno mais simples que existe: H2C=CH2, por exemplo, reage com cloro ou bromo

formando compostos oleosos. Por causa disso, logo que se descobriu a propriedade desse composto,

ele recebeu o nome de gás oléfiant que significa “gás fazedor de óleo”. A extensão desse nome para

todos os compostos dessa classe é que explica o termo olefinas, sinônimo de alcenos.

Os alcenos mais simples (com apenas uma ligação dupla) são mais raros na natureza que os alcanos. O

eteno (também conhecido por etilideno) é produzido no processo de amadurecimento de frutas.

Quando a gente quer que a banana amadureça mais rapidamente, a embrulhamos em jornal para que o

eteno que vá sendo liberado, aos poucos se dissipe mais lentamente. Por questões de facilidade de

transporte e de armazenamento, as frutas são colhidas verdes e colocadas para amadurecer pela ação

do gás eteno.

. 63 .


Apesar dos alcenos serem mais difíceis de ser encontrados na natureza, são matéria-prima fundamental

para uma porção de indústrias. A obtenção deles é feita pelo craqueamento das frações

mais pesadas obtidas no refinamento do petróleo (se você não se lembra o que é isso, dê uma olhada

mais acima nesse texto, quando falamos dos alcanos).

Essa importância dos alcenos é porque as ligações C=C reagem entre si formando polímeros. Polímeros

são moléculas enormes (macromoléculas) obtidas por ligações de várias moléculas menores

(monômeros), que podem ou não ser iguais (quando os monômeros não são iguais são chamados de

copolímeros). No mundo de hoje, os polímeros com certeza são o material mais importante para a

confecção de várias coisas. A Figura 90 mostra alguns exemplos.

MONÔMERO POLÍMERO APLICAÇÃO (exemplo)

Propeno

(Nome comum=Propileno)Polipropileno

Seringa de InjeçãoBrinquedosAuto-peças(parachoque,pedais,..)

Eteno

(Nome comum=Etileno) Polietileno

Sacola plástica desupermercadoGarrafa térmicaFrasco de detergente

Cl

2-cloro-eteno(Nome coum = cloreto de vinila)

Cl Cl Cl Cl Cl

Policloreto de vinila (PVC)

EncanamentosFilmes plásticos paraembalagem de alimentosGarrafões de água

Figura 90: Exemplos de polímeros e suas aplicações

As regras de nomenclatura que a gente aprendeu para os alcanos serve de base para o caso dos

alcenos, mas temos que prestar atenção em vários aspectos em que há diferenças:

‐ A cadeia principal de um alceno é a maior que contém a ligação dupla.

. 64 .


Por exemplo, no , a cadeia principal é a que está destacada com vermelho,

com seis carbonos, e não a outra que possui oito carbonos.

‐ A cadeia principal é sempre numerada a partir da extremidade mais próxima à ligação dupla.

- A parte do nome que se refere à cadeia principal é formada de maneira parecida com a utilizada para

os alcanos, com duas diferenças:

- Ao invés de “ano” usamos o sufixo “eno”.

- Precisamos especificar a posição da ligação dupla, o que é feito por um número que deve ser colocado

imediatamente antes da terminação “eno”. A Figura 92 mostra alguns exemplos da nomenclatura de

alcenos:

12

3 4

56

ETENO PROPENO BUT-1-ENO BUT-2-ENO

2-METIL-PROPENO

21 3

2 41

3

241 3

2,3-DIMETIL-BUT-1-ENO

241

3

3-METIL-CICLOEXENO

Figura 92: Exemplos de aplicação das regras de nomenclatura em alcenos

1

2 3

4

5

6

NOTA: A colocação do no que indica a posição da ligação dupla imediatamente antes do sufixo “eno” é a recomendação da IUPAC. Porém, muitas vezes você irá encontrá-la no início ou no fim da cadeia principal. Por exemplo, tem gente que escreve 2-buteno ou ainda buteno-2. Isso não é problema. O importante na nomenclatura é que ela nunca permita que você fique em dúvida sobre qual é a estrutura do composto.

Figura 91

. 65 .


Quando a ligação dupla é um substituinte (grupo alquenil), usa-se o sufixo “enil”, como se pode ver na

Figura 93:

METENIL-CICLOEXENO ETENIL-BENZENO

Figura 93: Exemplos de nomenclatura de grupos alquenil.

Os grupos alquenil mostrados abaixo são muito mais conhecidos por sua nomenclatura normal do que

pela estabelecida pelas regras da IUPAC (Figura 94):

Figura 94: Nomenclatura comum (trivial) de grupos alquenil

Isomeria Cis X Trans

Nós já vimos que a impossibilidade de rotação da ligação π faz com que os alcenos do tipo:

e sejam moléculas diferentes. Mas, como dar a nomenclatura delas para

que a gente possa saber quem é quem?

Quando dois substituintes iguais estão do mesmo lado, dizemos que a molécula é cis. Quando estão de

lados opostos, dizemos que a molécula é trans. Assim, teríamos:

C H 2

M E T ILE N O ou M E T IL ID E N O M e tilen o -C ic lop e n tan o

C H C H 2

V IN IL V in il-b en z e n o

E s ta m o lécu la é m a is co n he c id a a in da c o m o e s tire no

C H C H 2

A L IL

H 2CA lil-c ic lo -he p ta no

. 66 .


t rans-But-2-eno cis-But-2-eno

tr ans-Hex-3-eno cis-Hex-3-eno

Figura 95

Pode não parecer tão óbvio, mas é claro que só existe isomeria cis x trans quando temos dois tipos de

substituintes no carbono da ligação dupla e que cada um deles seja diferente entre si. Repare nos

exemplos abaixo:

1-propeno

Não existe isomeria cisx trans porque o C-1 está ligado adois hidrogênios - substituintes iguais.

Não existe isomeria cisx trans porque o C-1 está ligado aduas metilas - substituintes iguais.

2-metil-but-2-eno

Figura 96

Mas, a nomenclatura cis x trans é muito fácil quando os substituintes são iguais. E, essa molécula é cis ou trans?

Figura 97

. 67 .


Isso antigamente causava muita confusão. Afinal, são três substituintes diferentes! Por conta disso,

criou-se a nomenclatura E, Z para ser aplicada a isômeros geométricos de alcenos e ela é feita da

seguinte maneira:

Em cada carbono da ligação dupla a gente analisa qual substituinte tem maior peso atômico. Quando

os substituintes de maior peso atômico estão para o mesmo lado, diz-se que a molécula é Z (essa letra

vem da palavra alemã “zusammen”, que quer dizer junto. Uma brincadeira fácil de guardar é: Z significa

“zunto”). Caso contrário, a molécula é E (do alemão “entgegen”, que significa oposto). Essas letras

devem ser colocadas entre parênteses.

Bom, é claro que você está pensando: que coisa doida! Não adiantou nada essa regra, pois nesse

exemplo todos os substituintes do C-1 são carbono de mesmo peso atômico! Bom, como empatou, vai-

se para o átomo do lado. Um substituinte é CH3 (carbono ligado a hidrogênio) e o outro é CH2CH3

(carbono ligado a dois hidrogênios e um carbono). Como o carbono tem maior peso atômico, quem

ganha é o grupo etil. No outro carbono da ligação dupla, um substituinte é carbono (CH3CH2CH2) e o

outro hidrogênio. Quem ganha é o metil. Como o etil de C-1 está do lado oposto ao propil do C-2, a

molécula é E. Veja outros exemplos na Figura 98:

(E)-3-metil-hept-2-eno (Z) - 3-metil-pent-2-eno

Cl

Br

I

(Z) - 1-bromo-1-iodo-2-cloro-propeno

Figura 98: Exemplos de aplicação da nomenclatura E, Z para alcenos.

Atualmente aconselha-se a usar a nomenclatura E, Z para os isômeros geométricos de alcenos, e a cis,

trans para os ciclo–alcanos. Nesse caso, a regra é muito parecida: quando os substituintes (mesmo

diferentes) estão para o mesmo lado (os dois para cima ou para baixo do plano do tetraedro), a

molécula é cis. Se estão em lados opostos, é trans. Alguns exemplos são mostrados a seguir (Figura 99):

NOTA: A nomenclatura E, Z tem outros desdobramentos (por exemplo, quando ossubstituintes também são insaturados), mas isso foge aos objetivos deste texto.

. 68 .


trans-1,2-dimetil-ciclobutano cis-1,2-dimetil-ciclobutano

trans-1-etil,2-metil-cicloexano cis-1-etil,2-metil-cicloexano

Figura 99: Nomenclatura de isômeros geométricos em ciclo-alcenos

Polienos

Para a designação de compostos com mais de uma ligação π (polienos) usamos os prefixos di, tri, tetra,

como nos exemplos a seguir (Figura 100):

Buta-1,3-dieno Octa-1,4,6-trieno Ciclo-octatetraeno

Figura 100: Nomenclatura de polienos

Os polienos são muito mais abundantes na natureza do que os alcenos com apenas uma ligação dupla.

Olhe alguns exemplos na Figura 101:

2,6,101-trimetil-Dodeca-2,6,911-tetraeno (Nome comum: α-farneseno)

Encontrado na cera que envolve ascascas de maçã

cis -2-etenil,1-but-1-enil-ciclopentano(Nome comum: multifideno)

Composto responsável pela atração sexual em sargaços (tipo de alga marinha)

Figura 101: Exemplos de polienos naturais.

. 69 .


Em função da posição das ligações duplas, os polienos são classificados em:

- Isolados, que são aqueles em que as ligações duplas são afastadas por um ou mais carbonos

saturados (Figura 102). Eles têm um comportamento químico igual ao dos alcenos, com apenas uma

ligação dupla.

- Alenos (ou cumulados) onde duas ligações duplas são feitas a partir de um carbono sp. Essas duas

ligações duplas são perpendiculares entre si (lembrem-se que os orbitais p são definidos espacialmente

segundo os eixos x,y e z, que são perpendiculares entre si - Figura 102).

- Conjugados, onde as ligações duplas são separadas por apenas uma ligação simples. O termo

conjugação vem da palavra latina “conjugatio”, que significa união (Figura 102).

L im on en o

S ub s tâ nc ia en con trada n a la ran ja e resp onsáve l pe lo se u che iro .

D IE N O IS O LA D O

H

HC C

H

H

P rop a-1 ,2 -d ien o

A L E N O

M uito u tilizad o com orag en te em qu ím ica o rgân ica

β - C a ro tenoP ig m e nto e ncon tra do em vários le gu m e s e fru ta sco m o ce no ura , be te rrab a , m ang a e m am ão .É o p recu rso r d a v ita m in a -A (se tran s form a em v itam inaA no o rga n ism o)

P O L IE N O C O N JU G A D O

Figura 102: Polienos isolado, cumulado e conjugado.

Os polienos conjugados recebem uma atenção especial em Química Orgânica devido às suas características estruturais:

. 70 .


Vamos analisar como estão arrumados os orbitais p na formação das duas ligações π:

Como existem orbitais p em todos os carbonos vizinhos, no final ocorre

uma interação também desses orbitais do C-2 e C-3 (em vermelho no

desenho) e a gente diz que os elétrons estão deslocalizados no

sistema de quatro orbitais p. Essa deslocalização eletrônica é um fator

que estabiliza a molécula, isto é, as moléculas que possuem ligações

conjugadas têm um conteúdo energético menor do que os polienos

isolados e os alenos.

O exemplo mostrado foi para um dieno, mas isso pode ser estendido a qualquer polieno.

Um polieno natural muito importante é a borracha, que é o produto da coagulação adição do látex da

seringueira (Figura 104). Como a demanda mundial por borrachas com as mais diversas propriedades

de maleabilidade e resistência térmica é grande, além do produto natural não atender em quantidade à

necessidade atual, desenvolveu-se métodos de copolimerização do 1,3-butadieno com vários outros

monômeros, criando vários tipos de copolímeros que conhecemos por borracha sintética.

Borracha natural

Figura 104

Figura 104: estrutura moléculas da borracha natural (as “cobrinhas” na extremidade da cadeia significam que essas cadeias estão se repetindo)

Sistemas muito conjugados são coloridos. Observe alguns exemplos mostrados na Figura 105. Os

carotenos estão presentes em vários vegetais e causam as cores que variam do amarelo, laranja e

vermelho. A clorofila, substância responsável pela fotossíntese, é a causa da cor verde das plantas. A

melanina é um composto presente principalmente nos nossos olhos, pele, cabelo e pelos. Sua

concentração varia de pessoa para pessoa e é determinada geneticamente: quanto maior ela for, mais

escura será a pele, pelo ou cabelo das pessoas.

=

12

34

12

3

4

Figura 103

. 71 .


β- Caroteno (cenoura, manga, mamão, beterraba)

O

HO

O OHBixina (urucum)

Licopeno (tomate e melancia)

CAROTENÓIDES:

N N

NN

OO O

Mg

OO

Clorofila

OO

NN

O

Parte da molécula de Melanina

Figura 105: Exemplos de polienos conjugados naturais

Outra função orgânica que apresenta ligações π é a dos alcinos, que vamos estudar agora.

Alcinos (ou Alquinos)

Alcinos são hidrocarbonetos insaturados cujo grupo funcional é a ligação tripla CΞC com fórmula geral

CnH2n-2. Por ser constituída de duas ligações π, a reatividade química deles é muito parecida com a dos

alcenos.

Os alcinos são menos abundantes na natureza, mas existem grandes quantidades de produtos naturais

que contêm, além de outros grupos funcionais, a ligação CΞC. Alguns exemplos são o éster

diidromatricaria, primeiro produto natural contendo ligação tripla isolado (1826) da flor de camomila; a

capilina, existente em crisântemos e com atividade contra fungos; e o icitiotereol, veneno isolado de

. 72 .


sapos dendrobates (também conhecido por sapo-garimpeiro) que causa desde irritações na pele até

convulsões em mamíferos, dependendo da quantidade. Devido a esse efeito, é usado como veneno de

flechas por índios da Bacia do Baixo Amazonas (Figura 106).

Figura 106: Exemplos de alcinos naturais.

O etino, muito mais conhecido como acetileno: H-CΞC-H, é o alcino mais simples e também o mais

importante no mundo atual. Foi descoberto na Inglaterra (1836) e muito utilizado em iluminação (em

queimadores apropriados, o acetileno produz luz muito mais clara do que qualquer outro combustível).

Devido a sua grande capacidade de queima, liberando muito calor, é o gás utilizado em maçaricos de

solda.

Nas indústrias, é utilizado para a obtenção de outros compostos, que são matérias-primas importantes.

Por exemplo, o cloreto de vinila que, como já vimos, é o monômero do PVC, obtido a partir do acetileno.

O acetato de polivinila (PVA) é um polímero cujo monômero (acetato de vinila) é obtido também a

partir do PVA. A “cola branca” (cola escolar) e a “cola amarela” (cola de madeira) são exemplos de coisas

formadas por PVA (Figura 107).

. 73 .


O

O

OOO

O

PVA

O

O

Acetato de vinila

Figura 107: Monômero e polímero de PVA

O acetileno, assim como o eteno, também é utilizado para o amadurecimento de frutas.

O acetileno é obtido facilmente a partir do carvão mineral (coque): reação do carvão com óxido de

cálcio (cal virgem) em um forno elétrico (alta temperatura) produz carbeto de cálcio: CaC2 (um produto

sólido, parecido com uma pedra); o carbeto de cálcio, ao reagir com a água produz acetileno (Esquema

2):

CaC2 + 2 H2O HC CH + Ca(OH)2

Esquema 2: Obtenção do acetileno

Uma propriedade pouco comum do gás acetileno é que ele se decompõe com relativa facilidade

quando comprimido, causando explosões violentas e perigosas. Por causa disso, não é comercializado

na forma de cilindros de alta pressão, como oxigênio, nitrogênio e hidrogênio, etc.; são usados cilindros

de baixa pressão (parecido com os bujões de gás de cozinha, só que bem maiores) que contêm um

material absorvente (geralmente lã de vidro) e acetona: o acetileno é muito solúvel em acetona quando

levemente comprimido e isso permite que grande quantidade de gás seja armazenado sem usar

pressões altas.

A nomenclatura de alcinos é feita da mesma forma que para os alcenos, só que agora usando-se o

sufixo “ino”. A cadeia principal também é a maior cadeia que contiver a ligação tripla, a numeração

dessa cadeia se inicia pela terminação mais próxima à tripla e a numeração se inicia pelo átomo de

carbono que estiver mais próximo da ligação tripla:

. 74 .


Etino Propino Hex-2-ino3-Propilocti-1-ino

Figura 108

Evidentemente não existe isomeria cis, trans (ou E,Z) em alcinos.

Embora não seja a nomenclatura recomendada pela IUPAC, mais comumente usamos uma nomeação

baseada no acetileno:

Dimetil-acetilenoMetilacetileno Isopropil-metil-acetileno

Figura 109

Quando existem no mesmo composto ligações duplas e triplas, normalmente atribui-se a menor

numeração à dupla. No entanto, a decisão deve ser feita em conjunto de duplas e triplas, mesmo que a

tripla fique com menor número que a dupla. Veja os exemplos abaixo:

1

2

3

4

56

Hex-1-en- 5-ino

1 23 4

5 6

7

8

Octa-(Z) -3,7-dien-1-ino

12

34

56

Hexa-(E)-1,3-dien-5-ino

Figura 110

. 75 .


Aromáticos

O benzeno é um composto muito especial em Química Orgânica. É um composto

extremamente estável e, por causa disso, benzenos substituídos são encontrados

amplamente na natureza e muito utilizados nas indústrias químicas.

O benzeno foi descoberto em 1825 por Faraday (químico inglês, 1791-1867) quando foi isolado como

subproduto da combustão do óleo de baleia usado na iluminação pública das ruas londrinas. Como ele

percebeu que o composto possuía o mesmo no de átomos de carbono e hidrogênio denominou-o de

“hidrogênio carburetado”. Conta a história que alguns químicos defendiam a ideia de denominá-lo

“feno”, do grego “phainen”, que significa brilho ou brilhar, pois o mesmo havia sido obtido nos resíduos

da queima do gás utilizado para iluminação. Esse nome não pegou, mas é interessante notar que o

grupo aril (da mesma forma que grupo alquil designa o alcano menos um hidrogênio, o grupo aril

significa o aromático menos um hidrogênio) derivado do benzeno: C6H5- é chamado de fenil.

Em 1834, Mitscherlich deduziu que a sua fórmula molecular era C6H6 e

denominou-o de benzina, porque observou suas propriedades semelhantes às

do ácido benzoico, já conhecido e isolado da resina do benjoim.

Esses compostos com relação C/H baixa eram tipicamente encontrados em

óleos produzidos por plantas. Por causa disso, os químicos antigos chamavam

esses compostos de "aromáticos", devido ao agradável aroma que, em geral,

essas substâncias possuem. Dessa forma, eles eram distinguidos dos

"alifáticos", compostos onde a relação H/C é bem mais alta, que eram obtidos,

por exemplo, na degradação química de gorduras. Hoje, o termo “aromático”

não possui nenhuma correlação com odor.

Mas, somente em 1866 a estrutura correta do benzeno foi proposta por Kekulé, aquele mesmo químico

alemão que definiu Química Orgânica como a Química que estuda os compostos de carbono (lembra-

se?). Aí, fica a pergunta: caramba, por que foi tão complicado (levou muito tempo porque havia muita

discussão) para se descobrir a estrutura do benzeno?

Benzeno

O OH

Ácido Benzóico

Figura 111

Figura 112

. 76 .


O problema é que o benzeno apresenta características químicas muito diferentes do que seria

normalmente de se esperar. Olhe bem a estrutura que foi desenhada: repare que são ligações duplas

alternadas com ligações simples.

Os alcenos (inclusive os polienos) realizam classicamente um tipo de reação: sofrem ataque na ligação

dupla de reagentes ricos em elétrons (chamados eletrófilos. “Filo” significa amigo e então eletrófilo é

um “amigo de elétrons”, isto é, compostos que reagem com quem tem muito elétron, caso das ligações

insaturadas). Esses eletrófilos fazem reações de adição, transformando as ligações duplas em simples,

como no exemplo mostrado abaixo:

+ Br2

Br

Br

Figura 113

Novamente, por correlação, pensaríamos: as ligações duplas do benzeno vão sofrer reação de adição de

bromo. Mas isso não aconteceu. Além da reação ser mais difícil, precisando do uso de um catalisador

(substância que se adiciona em uma reação só para aumentar a sua velocidade, o catalisador não entra

no produto da reação), o produto foi o de uma reação de substituição de hidrogênio por bromo e não

de adição igual ao dos alcenos:

+ Br2FeBr3 Br

+ HBr

Catalisador

Figura 114

E mais: só se obteve um produto, o que indicava que todas as ligações tinham a mesma reatividade (as

ligações duplas reagiam igual às simples!). Mais tarde, descobriu-se outro fato intrigante: a gente já viu

que ligações simples são maiores que ligações duplas, mas, no benzeno, todas as ligações têm o mesmo

comprimento! Para ser mais preciso, todas medem 1,39 Ao.

Outra coisa também causava muita surpresa: além da combustão (a estabilidade – conteúdo energético

de uma molécula – pode ser pela quantidade de energia liberada na queima até CO2 e água), outro

. 77 .


processo de avaliação da estabilidade é o calor de hidrogenação. Para isso, adiciona-se H2 a ligações

duplas e mede-se a quantidade de energia liberada (calor de hidrogenação).

Quando fizeram isso para o cicloexeno, observaram que o calor de hidrogenação era de 28,6 kcal/mol

(lê-se: quilocaloria por mol). Traduzindo: para cada mol de cicloexeno que é hidrogenado são liberadas

28,6 kcal:

+ H2

H

H

28,6 kcal/mol

Figura 115

O raciocínio dos químicos foi, então: se o benzeno tem três ligações duplas, eu vou encontrar um calor

de hidrogenação de 28,6 x 3 = 85,8 kcal/mol. Além de novamente ter de se usar um catalisador para

fazer essa reação, encontrou-se um valor de 49,3 kcal/mol, bem menor do que o esperado. Em outras

palavras, o conteúdo energético da molécula do benzeno é menor do que se esperava, isto é, o

benzeno tinha uma estabilidade excepcional.

Com essas características peculiares, várias estruturas cíclicas foram propostas para o benzeno, mas

nenhuma explicava completamente suas propriedades observadas experimentalmente. A estrutura

aceita atualmente baseou-se na proposta de Kekulé que, segundo conta a história, foi enunciada a

partir de um sonho.

“Eu estava sentado à mesa a escrever o meu compêndio, noutro sítio. Virei a cadeira para a lareira e comecei a dormitar. Outra vez começaram os átomos às cambalhotas em frente dos meus olhos. Desta vez os grupos mais pequenos mantinham-se modestamente à distância. A minha visão mental, aguçada por repetidas visões desta espécie, podia distinguir agora estruturas maiores com variadas conformações; longas filas, por vezes alinhadas e muito juntas; todas torcendo-se e voltando-se em movimentos serpenteantes. Mas olha! O que é aquilo? Um das serpentes tinha filado a própria cauda e a forma que fazia rodopiava trocistamente diante dos meus olhos. Como se se tivesse produzido um relâmpago, acordei;...passei o resto da noite a verificar as consequências da hipótese. Aprendamos a sonhar, senhores, pois então talvez nos apercebamos da verdade". - Augusto Kekulé, 1865” (Texto retirado do livro : BOYD, E.; MORRISON, R. Mol. In:______. Química orgânica. 12. ed. Lisboa: Fundacao Calouste Gulbenkian, 1995. cap. 14.3, p. 701.).

. 78 .


Mas, lembrem-se do dito popular: “quem conta um conto, aumenta um ponto”. Muitas pessoas já dizem

que ele sonhou com cobras, mas na sua palestra original ele fala em “movimentos como os da

serpente”. A figura da “cobra mordendo o próprio rabo” é um símbolo relacionado à alquimia

(conhecemos como ouroboro) e que, dentre as várias interpretações dadas a ele, pode representar a

ideia de renovação em um estado mais elevado (e associada a movimento).

Outros historiadores acreditam que o sonho de Kekulé foi uma paródia sobre a “paródia dos macacos”,

que já era bem conhecida na época. Essa ilustração, com ligeiras modificações, apareceu na capa de

uma revista de gozações alemã, em que zombavam sobre os textos publicados na “Revista da

Sociedade Química Alemã”. Observem que alguns macacos seguram os pés de seus colegas com ambas

as mãos (representando as ligações duplas entre os carbonos) e outros seguram com uma mão só. As

bananas aparecem nas figuras mais modernas, provavelmente indicando os átomos de hidrogênio.

Kekulé propôs, então, que o benzeno consistia de um sistema cíclico com seis átomos de carbono e que

ocorria um equilíbrio rápido (ou seja, uma molécula se transformava quase que instantaneamente uma

na outra; o equilíbrio químico é sempre representado por duas setas em sentidos contrários) de tal

modo que não se podia distinguir as ligações:

Figura 116

Hoje em dia sabe-se que não é um equilíbrio. Vamos ver a arrumação dos orbitais, que fica mais fácil

entendermos:

Figura 117

1 2

3

45

6

. 79 .


Hoje em dia sabe-se que não é um equilíbrio. Vamos ver a arrumação dos orbitais, que fica mais fácil

entendermos:

Da mesma forma que a gente já viu para os polienos conjugados, os elétrons não estão fixos em cada

uma das ligações π. Αfinal, olhando para o desenho ao lado, por que os elétrons iriam escolher o que

está à sua direita e não à sua esquerda para se ligar? Ora, tanto faz. Poderia ser tanto uma estrutura

quanto a outra, daquelas duas propostas no equilíbrio por Kekulé. Na realidade, os elétrons estão

deslocalizados por todos os orbitais p (evidentemente os carbonos do benzeno são hibridizados sp2),

ou seja, o sistema é todo conjugado. Essa deslocalização eletrônica por todo o anel gera uma nuvem

eletrônica acima e abaixo do plano desse ciclo.

Assim, não é um equilíbrio, conforme pensou Kekulé. Na realidade, o benzeno é um híbrido (não é uma

coisa nem outra, mas o somatório delas; é a mesma ideia de hibridização de orbitais) que, por questão

apenas de arranjarmos uma forma de desenhar a representação da molécula, é apresentada dessa

maneira.

Dizemos que o benzeno é um híbrido de ressonância (dizemos que temos estruturas de ressonância

quando a única diferença entre elas está na posição dos elétrons) das duas estruturas de Kekulé. A

notação apropriada para ressonância é com uma seta de duas pontas, conforme mostrado na Figura

118:

Figura 118: Representações das estruturas de Kekulé para o benzeno.

A representação com o círculo significa a nuvem eletrônica. Não existe uma representação mais

correta que a outra, embora a que mostra a nuvem esteja mais próxima do modelo proposto. Usa-se

uma ou outra, em função do que estamos discutindo.

Resumindo, e para ficar bem clara toda essa discussão: escrevemos as duas estruturas para o benzeno,

porque essa é uma maneira útil (e muito usada) de simbolizar a ressonância (também chamada de

mesomeria), para nos ajudar a compreender vários aspectos. No entanto, precisamos compreender

que o benzeno NÃO é ora uma, ora outra das duas estruturas: ele é AMBAS as estruturas

. 80 .


simultaneamente, ou ele é um HÍBRIDO das duas estruturas. Daí o significado do círculo dentro do

hexágono.

As duas estruturas diferentes que compõem o híbrido de ressonância são chamadas de formas

canônicas ou estruturas de ressonância ou contribuintes de ressonância.

Naturalmente, a gente conclui que nenhuma das ligações C-C do benzeno é dupla e nenhuma é

simples; todas ficam num meio termo entre duplas e simples e são todas iguais.

O ponto mais importante de tudo isso é que a ressonância contribui para estabilizar a molécula,

isto é, para diminuir sua energia potencial. Aquela diferença de calor de hidrogenação entre o

esperado e o encontrado que a gente já discutiu, é o que chamamos de energia de ressonância do

benzeno.

Bem, agora que a gente já compreendeu a molécula do benzeno, podemos estender essas

propriedades a outras moléculas. Vários compostos, hidrocarbonetos ou não, são aromáticos.

Quando a gente diz que é aromático, estamos afirmando que o composto possui essa estabilização

extra. Mas, como vou saber se á aromático ou não? Só se aparecer um anel igual ao do benzeno? A

resposta para essa última questão é não. Para ser aromático o composto deve:

- Ser cíclico. É claro, pois senão não teríamos a nuvem eletrônica fechada.

- Ser planar, pois, caso contrário, não teríamos o entrosamento de todos os orbitais p.

- Cálculos mais avançados de matemática, que não nos interessam, mostram que além dessas

condições, a estrutura deve obedecer à regra de Hückel. Nós já fomos apresentados a ela. É aquela que

diz que todo sistema aromático possui um no tal de elétrons π que ao resolvermos a equação 4n+2= no

de elétrons π, o resultado dê um valor inteiro para n.

A Figura 119 mostra alguns exemplos de compostos aromáticos. Observe bem que várias funções

orgânicas podem estar presentes nos compostos aromáticos:

. 81 .


Figura 119: Exemplos de compostos aromáticos

Agora, vamos aprender como se faz a nomenclatura dos hidrocarbonetos aromáticos: a nomenclatura

dos anéis aromáticos derivados do benzeno com apenas um substituinte é feita colocando-se o

prefixo com o nome de substituinte seguido da palavra benzeno, como nos exemplos a seguir:

. 82 .


MetilbenzenoNome comum : TOLUENO

1-metil-etilbenzenoIsopropilbenzenoNome comum :CUMENO

EtenilbenzenoVinilbenzenoNome comum: ESTIRENO

Figura 120

Quando o anel aromático possui dois substituintes, esses são indicados ou por número ou por um

prefixo especial: 1,2 ou orto (o); 1,3 ou meta (m); 1,4 ou para(p). Veja:

1,2-dimeti-lbenzeno; o-dimetil-benzeno nome comum: o-xileno

1,3-dimeti-lbenzeno; m-dimetil-benzeno nome comum: m-xileno

1,4dimeti-lbenzeno; p-dimetil-benzeno nome comum: p-xileno

Figura 121

Quando os sistemas aromáticos são substituintes (na presença de outras funções ou quando a cadeia

carbônica é a cadeia principal) os grupos aril são nomeados, da mesma forma, com o uso do sufixo “il”.

Veja a tabela abaixo e observe que o grupo aril derivado do benzeno é designado fenil e o derivado do

tolueno é o benzil:

. 83 .


AROMÁTICO NOMENCLATURA GRUPO ARIL (Ar) NOMENCLATURA

Benzeno C6H5‐ FENIL

Tolueno C6H5CH2‐ BENZIL

Tabela 8: Nomenclatura dos grupos aril

A Figura 122 mostra exemplos desta nomenclatura :

Figura 122: Exemplos de nomenclatura nas quais os aromáticos são tratados como substituintes

Os compostos aromáticos policíclicos (com mais de um anel fundido) são conhecidos por sua

nomenclatura comum:

F Figura 123

NH2

2-fenil-hept-1-eno FenilaminaNome comum: ANILINA

NH2

Benzilamina

Naftaleno Antraceno Fenantreno

. 84 .


Os compostos aromáticos mais simples são obtidos do alcatrão da hulha e do craqueamento do

petróleo. São muito utilizados como matérias-primas de polímeros e como tintas e vernizes.

O benzeno é matéria-prima importante para a síntese de outros compostos aromáticos (anilina, fenol,

etc.), de borracha sintética, tintas, etc. Não deve ser confundido com o que chamamos de benzina, que

é uma mistura de hidrocarbonetos. Apesar de muito utilizado, o benzeno é extremamente tóxico. Sua

forma hexagonal permite que ele entre nos pares de bases do DNA e cause mutações genéticas. Os

riscos com exposição por pouco tempo incluem problemas com o sistema nervoso, com o sistema

imunológico e anemia. A longo prazo, com a exposição constante, há perigos de câncer, principalmente

leucemia.

O tolueno foi isolado pela primeira vez do bálsamo de tolu (pau-de-incenso) e atualmente suas

principais fontes de obtenção são carvão e petróleo. É utilizado como matéria-prima para a produção

de derivados do benzeno, sacarina, detergentes, entre outros.

Os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PHA), principalmente o

benzopireno, estão muito associados à poluição (fumaça). É encontrado

na fumaça de chaminés, do cigarro, em alimentos defumados e no carvão.

A medida de sua concentração no ar é uma das técnicas de medida de

poluição. Assim como o benzeno, causa câncer.

Até agora, nós estudamos os compostos orgânicos que contêm apenas carbono e hidrogênio, bem

como os aromáticos que, como você já deve ter percebido, não é uma função orgânica, mas uma

propriedade química que pode ser encontrada em compostos orgânicos os mais diversos.

Vamos agora aprender um pouco sobre os compostos orgânicos que contêm heteroátomos.

2. Haletos Orgânicos

Como o próprio nome já nos diz, haletos de alquila ou arila são compostos orgânicos que possuem

um halogênio (X) ligado a um grupo alquila (RX) ou arila (ArX). O grupo funcional (aquela parte da

molécula que é responsável por sua reatividade) é a ligação C-X.

Benzopireno

Figura 124

. 85 .


Atualmente, um número enorme de compostos orgânicos halogenados são manufaturados para uso

comercial. Já falamos muito do cloreto de vinila, mas não custa lembrar que ele é o monômero para a

obtenção do PVC. Você consegue imaginar o mundo de hoje sem o PVC? Em função de aditivos que se

adiciona no processo de polimerização, o PVC pode ser rígido ou flexível, brilhante ou opaco, colorido

ou não, transparente ou fosco.

Com todas essas possibilidades, o PVC é utilizado em vários materiais, tais como: equipamentos

médico-cirúrgicos: bolsas de sangue (é o material que melhor conserva o sangue), tubos para

hemodiálise, embalagens de medicamentos; materiais de construção: telhas, portas e janelas, pisos,

encanamentos; embalagens de alimentos: garrafões de água, de óleo, filmes plásticos para

armazenamento.

Compostos orgânicos clorados também são muito utilizados como inseticidas. Mas, como está

comprovado que eles se acumulam no meio ambiente e são tóxicos, seu uso está cada vez diminuindo

mais. O DDT (Dicloro-Difenil-Tricloroetano) e o lindano (usado para matar piolhos e lêndeas) são

exemplos de inseticidas desta classe:

Lindano

ClCl

ClCl

Cl

ClClCl

Cl

ClCl

DDT

Figura 125

Compostos fluorados também têm importância como polímeros. O Teflon é um polímero fluorado

cujo monômero é o tetrafluoroetileno (F2C=CF2) e é muito utilizado em materiais antiaderentes

(utensílios de cozinha).

Os cloro-fluoro-carbonos (CFC´s), conhecidos por freons, foram até pouco tempo muito utilizados

como gases refrigerantes e propelentes de aerossóis. Até o início do século XX, os gases utilizados para

fins de refrigeração eram a amônia (NH3), cloreto de metila (CH3Cl) e dióxido de enxofre (SO2), todos

tóxicos. Quando, em 1932, descobriu-se os freons, o mundo comemorou. Eles eram inertes e não

tóxicos. Rapidamente foram utilizados como gases refrigerantes em geladeiras e ar-condicionados.

. 86 .


Mas, em 1980, constatou-se que eram os responsáveis pelo buraco de ozônio. Os freons são estáveis e

inertes na troposfera, mas ao atingirem a estratosfera reagem com o ozônio, que é o nosso filtro

protetor das radiações ultravioletas do sol. Com isso, em 1° de janeiro de 1989 entrou em vigor o

chamado Protocolo de Montreal, no qual vários países signatários (inclusive o Brasil) se

comprometeram a substituir as substâncias que estavam reagindo com o ozônio. Desde 2003, no

Brasil, o CFC-12 (era o mais usado em geladeiras) está sendo substituído pelo R-134 A, sigla do 1,1,1,2-

tetrafluoretano, que parece não causar danos à camada de ozônio:

Cl

F FCl

CFC-12

F

FFF

R-134 A

Figura 126

Os compostos de iodo e bromados são principalmente usados como matérias-primas em sínteses

industriais.

Um produto natural iodado importante é a tiroxina (Figura 108), hormônio regulador da tiroide,

biossintetizado (biossíntese é a obtenção de um produto em organismos vivos) a partir de um

aminoácido não iodado. A nossa maior fonte de iodo, importante para essa biossíntese, são os

alimentos. Por causa disso, para fornecer iodo ao organismo, no Brasil é obrigatória a adição de iodo ao

sal de cozinha.

O mar tem surpreendentemente nos fornecido produtos naturais bromados. O bromosferol (Figura

127) foi isolado de uma alga marinha.

Figura 127: Exemplos de compostos halogenados naturais.

OI

HO

II

I

CO2H

NH2

Tiroxina

Hormônio produzido pelatiróide

Br

OH

H

H

Br

Bromosferol

. 87 .


A IUPAC aceita dois sistemas diferenciados para dar nome aos compostos halogenados. O mais usado

é aquele que trata os halogênios como substituintes usando-se os termos “fluoro”, “cloro”, “bromo” e

“iodo” e dando o nome da mesma forma que fazemos para os hidrocarbonetos:

CH3Cl

Clorometano

Br

2-bromopropano

I

2-iodo-2-metilbutano

F

Fluorocicloexano

Figura 128

No outro modo, usa-se os nomes “fluoreto”, “cloreto”, “brometo” e “iodeto” seguido da preposição “de”

e o nome do grupo orgânico:

CH3I

Iodeto de Metila

Cl

Cloreto de sec-propila

Cloreto de isopropila

CH2Cl2

Cloreto de metileno

Br

Brometo de benzila

Figura 129

Em função do carbono em que está o halogênio, os haletos são classificados em metílicos, primários, secundários ou terciários:

CH3ICl

Haleto metílico

Br Haleto primário

Haleto secundário

FHaleto terciário

Figura 130

. 88 .


Você deve ter percebido que, neste texto, muitas vezes usamos o nome comum. São nomes tão

consagrados, que fica difícil substituí-los pela nomenclatura IUPAC. O triclorometano, por exemplo, é

muito mais conhecido por clorofórmio: CHCl3.

O clorofórmio e o cloreto de etila (CH3CH2Cl) já foram muito utilizados como anestésicos gerais. Hoje,

devido à sua toxicidade, não são mais usados. Por causa da sensação de torpor e tontura que causam,

esses dois compostos são usados como drogas. O cloreto de etila é o constituinte principal do lança

perfume. Atualmente, no Brasil, a venda de clorofórmio é controlada pela Polícia Federal (temos que

pedir autorização especial para comprar e comprovar para o que usou) e o cloreto de etila é

considerado droga ilícita.

3. Alcoóis

Alcoóis são compostos orgânicos que possuem uma hidroxila (OH) ligada a um carbono sp3.

Quando a gente pensa na palavra álcool, a primeira coisa que passa na cabeça da gente é o álcool

etílico, ou seja, o álcool presente nas bebidas alcoólicas. Os efeitos da euforia causada pelo álcool são

conhecidos há muitíssimo tempo, e o relato do uso de vinho é visto desde a antiguidade.

Provavelmente, a explicação por essa predileção resida no fato dele ser obtido por fermentação de

açúcares, um processo químico simples.

Mas, vários outros compostos importantes pertencem a essa classe funcional:

O mentol é encontrado em diversas espécies de hortelã. Atualmente, é obtido

tanto por extração das plantas, como principalmente por síntese. O mentol se

liga na língua a células que induzem, em nível cerebral, à sensação de frio. Por

causa desse efeito, é muito utilizado em balas, chicletes, cigarro, pastas de

dentes. Você já experimentou tomar água do filtro (“água quente”) chupando

uma bala de menta? Se não, experimente. Parece que a água estava na

geladeira!

OH

Mentol

Figura 131

. 89 .


O colesterol é encontrado nas células de todos os animais. A maior parte desse colesterol é sintetizada

no próprio corpo, sendo apenas pequena parte dele adquirido pela alimentação. O colesterol é muito

importante para uma série de processos que ocorrem no organismo, mas é mais conhecido pela

associação com doenças cardiovasculares. O colesterol é feito principalmente no fígado e precisa sair

de lá e ir para outras células do organismo que estejam precisando dele. Para isso, deve ser

transportado pelo sangue, que é um meio aquoso. Mas o colesterol é insolúvel em água (lembre-se:

apesar de ter uma ligação O-H, polar, a cadeia carbônica dele é muito grande e, então, no final, ele não

é uma molécula polar). Por causa disso, se liga a outras moléculas (as chamadas lipoproteínas), que o

transportam para todas as células. Essas lipoproteínas é que são de dois tipos: as de baixa densidade (a

gente conhece pela sigla do termo em inglês: Low Density Protein: LDL), que parecem ser as

responsáveis por levar o colesterol para as artérias; e as de alta densidade (High Density Protein: HDL)

que, acredita-se, são as responsáveis por absorver os cristais de colesterol que não foram usados e

começam a se depositar nas paredes das artérias. Comumente, a gente fala da LDL como “colesterol

ruim” e HDL como “colesterol bom”. Mas, reparem: a molécula do colesterol é a mesma. O que varia são

as moléculas que o transportam.

O citronelol é um dos constituintes do óleo de citronela e é um bom

repelente de insetos. As velas e essências com citronela têm sido

muito utilizadas para afastar o mosquito da dengue.

Para nomenclaturar os alcoóis, determina-se como cadeia principal a cadeia mais longa que contém

a hidroxila e numera-se pela extremidade mais próxima que contiver essa função. O sufixo

característico da função álcool é “ol”. Quando necessário, indica-se a posição do grupo OH por um

número colocado imediatamente antes do sufixo “ol”.

Outra forma consiste em usar o nome do grupo alquil correspondente com o sufixo “ico” precedido da

palavra álcool. Essas duas formas estão mostradas na Figura 109.

Assim como a gente já viu para os haletos orgânicos, os alcoóis são classificados em metílico, primários,

secundários ou terciários (Figura 133) em função do carbono que está com a OH.

OH

Citronelol

Figura 132

. 90 .


CH3OH OH

Metanol Etanol

OH

Propan-2-ol

OH

2-Metilpropan-2-ol

terc-ButanolÁlcool metílico Álcool etílico Isopropanol

Álcool isopropílico Álcool terc-butílicoÁLCOOL PRIMÁRIO

ÁLCOOL SECUNDÁRIO ÁLCOOL TERCIÁRIO

Figura 133: Nomenclatura e classificação dos alcoóis

O etanol é utilizado em bebidas alcoólicas, indústria de perfumaria, solventes, soluções para

assepsia, etc. No Brasil, é muito utilizado como combustível de motores de explosão (veículos

automotores).

O principal método nacional de obtenção do etanol é por fermentação da cana-de-açúcar

(Esquema 3). Fermentação é um processo de transformar um produto em outro pela ação de micro-

organismos que, nesse caso, chamamos de fermento. Para a fermentação da cana-de-açúcar, o mais

usado é o Sacharomices cerevisae, também conhecido como fermento do pão. O fermento na

presença de água transforma a sacarose (“açúcar”) em glicose que, então, é convertida em etanol.

C6H12O6 2 CH3CH2OH + 2 CO2

GLICOSE

C12H22O11

SACAROSE

+ H2O 2 C6H12O6

GLICOSE

ETANOL

Esquema 3: Fermentação da cana-de-açúcar

HOO O

OHOH

HOO

HO

OH

OHOH

Sacarose (açucar comum)

HOO OH

OHOH

HO

Glicose

. 91 .


Na década de setenta, o mundo assistiu a chamada “crise do petróleo”, quando a escassez elevou

muito o seu preço. Por causa disso, em 1975, o Brasil iniciou o programa “Pró-Álcool” ou “Programa

Nacional do Álcool”, que consistiu em incentivos para a substituição dos carros movidos à gasolina por

outros que utilizassem álcool etílico como combustível. Esse programa foi bem sucedido até a década

de 90, quando o preço do álcool, comparado ao da gasolina, deixou de ser vantajoso. Mas, levou ao

desenvolvimento de uma tecnologia nacional espetacular e o Brasil hoje é o maior produtor de álcool

combustível. A fabricação de carros “Flex”, que se movimentam com uma mistura de álcool e gasolina

pode ser vista como um retorno, de certa forma, desse programa.

Atualmente, no Brasil, várias pesquisas estão sendo feitas para a obtenção de etanol a partir da

mandioca doce. Esse tubérculo possui um teor de sacarose bem maior que a cana e os resultados dessa

pesquisa estão sendo promissores. Talvez, daqui a pouco tempo a gente esteja andando a carros

movidos a álcool de mandioca.

Em países como os Estados Unidos, onde não há essa disponibilidade de cana, o etanol é obtido a

partir do eteno.

Bom, a gente acabou de ver (falamos do álcool da mandioca) que a fermentação para a obtenção de

álcool não é feita só a partir da cana. As bebidas alcoólicas são obtidas da fermentação de vários

substratos. O vinho, por exemplo, é produto de fermentação de uvas. A cerveja, da cevada. A cachaça é

da cana mesmo. Agora, independente da sua fonte de obtenção, o etanol é um depressor (torna as

respostas mais lentas) do sistema nervoso central. Em doses pequenas, causa sensação de euforia e

diminui a nossa capacidade de coordenação motora (diminui nossa capacidade de respostas rápidas,

como, por exemplo, se precisarmos frear um carro rapidamente). Em doses maiores, pode levar à

morte.

O metanol (CH3OH), também conhecido por “álcool de madeira”, pode ser obtido por destilação de

madeira (celulose), mas, atualmente, é obtido principalmente a partir do carvão e água (uma mistura

que conhecemos por “gás de síntese”) ou por oxidação do metano. O metanol é usado como matéria-

prima para a produção de outras substâncias (como, por exemplo, o metanaldeído = formol), como

combustível de aviões a jato e carros de corrida e, nos Estados Unidos, como aditivo de gasolina. Há

alguns anos, quando a nossa produção de etanol não atendia à demanda do mercado, foi usado

também aqui como combustível. Mas, por ser muito tóxico, seu uso foi abolido.

Atualmente, adquiriu grande importância, pois é utilizado para a produção de biodiesel (vamos ver

isso quando estudarmos os ésteres).

. 92 .


4. Fenóis

Quando a função OH está ligada a carbonos sp2, a reatividade desses compostos é

diferente e então não são classificados como alcoóis. Quando o carbono sp2 não é o

de um sistema aromático, a gente tem a classe dos enóis, que normalmente são

muito instáveis e se transformam rapidamente em aldeídos ou cetonas. Vamos

estudá-los quando virmos aquelas funções.

Quando a OH está diretamente ligada a um anel aromático, temos a classe dos fenóis.

Os fenóis são muito utilizados como desinfetantes (a creolina é uma mistura de fenóis e cresóis. Os 1, 2

e 3-metil-fenóis recebem o nome comum de cresóis) e como matéria-prima na preparação de resinas e

polímeros (a fórmica é uma resina obtida da polimerização do fenol com um aldeído, geralmente

formol), da aspirina e outros medicamentos e mais várias coisas.

O BHT (Butil-hidroxi-tolueno) e o BHA (Butil-hidroxi-anisol) são antioxidantes (evitam processos de

oxidação) muito usados em alimentos para evitar a rancificação de óleos e gorduras.

Figura 135

Na natureza, também encontramos vários compostos fenólicos. Vamos ver alguns:

O eugenol é encontrado no cravo-da-índia e na canela. Sabe aquela sensação esquisita que a gente tem

quando morde o cravo-da-índia da canjica ou do doce de abóbora? Quem causa isso é exatamente o

eugenol. Tem poder antisséptico e anestésico. Devido a esse poder antisséptico, os alimentos que fazem

uso do cravo em sua preparação estragam bem mais lentamente. E é por isso que eram tão importantes

na época dos grandes descobrimentos (lembram da “busca por especiarias”?), pois como ainda não

OH

FENOL

OH

2,6-di-terc-butil-4-metil-fenolBHT

OH

OCH3

2,6-di-terc-butil-4-metoxi-fenolBHA

Figura 134

. 93 .


haviam inventado a geladeira, os alimentos estragavam muito rápido. Por causa também dessas

propriedades antissépticas e anestésicas é misturado com óxido de zinco para preparar o cimento que o

dentista coloca em nossas cáries. Nunca repararam que aquilo tem cheiro e gosto de cravo-da-índia?

O tetraidrocanabinol (THC) é outro fenol muito conhecido. É o composto responsável pelas sensações

causadas pela maconha.

No Brasil, essa droga é ilegal, mas em alguns países é utilizada para diminuir a dor de pacientes

terminais (com câncer ou outras doenças).

Atualmente, em muitos lugares do mundo, há um movimento para a legalização da maconha. Muitos

usuários a consideram uma droga benigna. Além disso, alegam que sua legalização aboliria problemas

de tráfico. Mas, o fato é que é difícil a gente saber se os níveis de uso irão aumentar ou permanecerão os

mesmos depois da legalização. Além do mais, a maconha não é uma droga tão benéfica e segura assim,

pois existem estudos que relacionam seu uso a transtornos mentais, como psicose e esquizofrenia.

A maconha altera o funcionamento do sistema nervoso central, podendo modificar o

comportamento das pessoas que fazem uso dela. Ela vem de uma erva cujo nome científico é Cannabis

sativa, uma planta originária da Ásia, mas que se adapta bem em qualquer ambiente. O THC age no

encéfalo e pode gerar problemas de concentração e memória, dificultando o aprendizado e a execução

de tarefas como dirigir ou operar máquinas. Seu uso contínuo pode causar alteração da imunidade,

redução dos níveis de testosterona (hormônio sexual masculino), depressão, crises de pânico e redução

do interesse e motivação para a vida. Ela também pode causar uma hipersensibilidade a estímulos

sensoriais e a alterações de percepção de tempo. As doses elevadas causam perturbações da memória,

alterações do pensamento, sentimentos de estranheza, alucinações e despersonalização.

Os fenóis são nomenclaturados utilizando-se o nome do radical seguido da palavra “fenol”:

Figura 136

OH

2-etil-fenolo-etil-fenol

OH

OH

p-hidroxi-fenolNome comum: Hidroquinona

OH

NO2Cl

4-cloro-3-nitro-fenol

. 94 .


Alguns nomes comuns dos fenóis foram mantidos pela IUPAC e estão mostrados abaixo:

Figura 137

5. Éteres

A função orgânica éter se caracteriza pela presença de um átomo de oxigênio entre duas cadeias

orgânicas alifáticas ou aromáticas. Pode ser vista como uma função derivada dos alcoóis e fenóis onde o

hidrogênio da hidroxila é substituído por uma cadeia carbônica:

R O R R-O-Ar Ar-O-Ar

Figura 138

A maior utilização que os éteres encontram são como solventes para tintas e vernizes. O éter etílico

(CH3CH2OCH2CH3) é o que conhecemos comumente como ”éter”. Já foi muito utilizado como anestésico

por inalação, mas não usamos mais, pois é muito inflamável e havia sempre o risco de incêndio nas salas

cirúrgicas. Atualmente foi substituído por outros como o halotano (1,1,1-trifluoro-2-bromo-2-

cloroetano).

A nomenclatura dos éteres é feita da seguinte forma: a menor cadeia carbônica é tratada como um

substituinte e usa-se a terminação “oxi” e o resto obedece às regras gerais vistas até aqui. Quando as

duas cadeias são idênticas, podemos usar a nomenclatura: éter + as cadeias com a terminação “ico” (ex:

éter etílico).

. 95 .


O

Metoximetano

O

Metoxietano

O

1-Metoxipropano

O

2-metoxi-propano

O

O

1-etoxi-1-metoxicicloexano

O

4-etoxi-pent-1-eno

O

2-butoxi-benzenosec-butoxibenzeno

Éter metílico

Figura 139

Os éteres são muito usados como solventes porque são estáveis, isto é, pouco reativos. Mas o éter

cíclico de três membros é diferente (são denominados epóxidos). Como para fazer o anel de três tem-

se que “forçar a barra” (os ângulos de um triângulo são bem diferentes dos do tetraedro), a gente diz

que o sistema é tensionado. Por causa dessa tensão, ele adora sair reagindo para quebrar o anel. Essa

propriedade é explorada e eles são muito utilizados como matéria-prima.

O epóxido mais simples (sem nenhum substituinte no anel) é o que não tem

nenhum substituinte e é conhecido como óxido de etileno. É um gás que mata

bactérias e fungos e, por conta disso, é muito usado para a esterilização de

substâncias que não suportariam uma técnica de esterilização que usasse

aquecimento. A grande maioria dos materiais médicos é esterilizada com óxido

de etileno.

Mas, como já vimos acima, o principal uso do óxido de etileno é como matéria-prima para a obtenção

de outras substâncias, como, por exemplo, o etilenoglicol: HOCH2CH2OH. O etilenoglicol é usado como

refrigerante automotivo, anticongelante e, junto com o óxido de etileno, na produção de poliéteres. As

resinas epóxi (ex: O Durepoxi® é uma resina epóxi que na hora do uso a gente mistura com um

endurecedor: poliamida) são um exemplo de poliéter.

O

Figura 140

. 96 .


6. Aldeídos e Cetonas

Os aldeídos e cetonas são uma classe de compostos cuja função orgânica é a carbonila: C=O. Nos

aldeídos, o grupo funcional está ligado, de um lado, com um grupo alquil ou aril e, do outro, com um

hidrogênio. Nas cetonas, os dois lados da carbonila são ligados a cadeias carbônicas:

R

O

H Ar

O

H

R

O

R R

O

Ar Ar

O

Ar

ALDEÍDOS

CETONAS

Figura 141

Aldeídos e cetonas estão em um equilíbrio (transformação de um composto em outro) com compostos

isoméricos que pertencem à função enol (OH ligado a Csp2). Esse equilíbrio é muito lento (ocorre muito

devagarzinho). Na maioria dos aldeídos e cetonas, a forma enólica é muito mais instável e então quase

não se forma. Por exemplo, quando eu pego uma garrafa de etanal eu tenho 99,9% das moléculas como

aldeído (chamamos genericamente de “forma ceto”, o isômero que contém a carbonila) e 0,01% das

moléculas como enol (“forma enol” – Esquema 4). Esse equilíbrio é chamado de tautomeria ceto-

enólica . A gente já viu que um equilíbrio químico é indicado por duas setas. Como a forma ceto é a que

tem em bem maior quantidade, a seta voltada para ela deve ser bem maior:

O

H

OH

H

Forma ceto Forma enol

ETANAL ETENOL

Esquema 4: Tautomeria ceto-enólica

. 97 .


6.1. Aldeídos

Os aldeídos, assim como as cetonas, são, em termos de quantidade e variedades estruturais, uma das

classes de produtos naturais mais abundantes. Muitos deles vaporizam com facilidade e por causa disso

são muito utilizados em indústrias de perfumaria. Alguns exemplos de aldeídos naturais são mostrados

abaixo:

O cinamaldeído é encontrado na casca da canela. Sua principal

aplicação é na indústria alimentícia como flavorizante (substância que

se adiciona aos alimentos e medicamentos para lhes conferir odor e/ou

sabor) de sorvetes, balas, chicletes, doces e bebidas. Tem propriedades

antifúngicas e por isso também era uma especiaria muito valorizada na

época dos grandes descobrimentos.

Como aromatizante, é adicionado a perfumes com aromas doces ou frutado e em cosméticos,

especialmente em cremes, sabonetes e loções. É muito usado também em velas e incensos.

O citral, um dos constituintes mais comuns de perfumes com toques

cítricos, é, na verdade, uma mistura de dois aldeídos isoméricos: o

geranil e o neral. Repare que a diferença entre os dois está na

estereoquímica da ligação dupla: o geranial é Z, enquanto o neural é

E. Essa pequena diferença estrutural confere às duas moléculas

propriedades olfativas diferentes, já que o geranial possui um forte

odor cítrico, que remete ao limão, e o neral tem um odor menos

acentuado, porém mais adocicado. Além de seu uso na indústria de

perfumaria, essa mistura de aldeídos também é empregada na

indústria alimentícia para reforçar o sabor de limão de balas e outros

comestíveis.

Um aldeído extremamente importante para nós é o cis-retinal (Figura 36). Quando a luz entra no olho,

ela interage com uma substância chamada rodopsina. A rodopsina é uma mistura de uma proteína

(escotopsina) e cis-retinal. Essa interação (luz + rodopsina) transforma o cis-retinal em trans-retinal. Essa

reação leva apenas alguns trilionésimos de segundo e faz com que a rodopsina se converta em

metarodopsina II (“rodopsina ativada”). Esse composto produz impulsos elétricos que são transmitidos

ao cérebro e interpretados como luz. Esse é o mecanismo que faz com que a gente enxergue. O cis-

O

H

Cinamaldeído

O

H

O

H

Geranial

Neral

Figura 142

Figura 143

. 98 .


retinal é formado a partir da vitamina A e é por isso que a falta dessa vitamina causa problemas de

visão.

OHcis-Retinal

O

H

trans-Retinal

OH

trans-RetinolVitamina A

Figura 144: Compostos envolvidos no mecanismo da visão.

A nomenclatura dos aldeídos é feita da mesma forma que para as outras funções, lembrando que a

cadeia principal é a que tem a C=O e usa-se o sufixo “al”. Alguns aldeídos tiveram seu nome comum

consagrados e a IUPAC aceita o seu uso. Esses nomes estão em azul, na Figura 107.

Quando, numa molécula, temos funções como OH, NO2 e NH2, além da C=O, esta é a preferencial para a

nomenclatura. As outras funções são nomeadas como substituintes.

. 99 .


H

O

H

O

H

EtanalACETALDEÍDO

O

H

PropanalMetanal

FORMALDEÍDO PROPIONALDEÍDO

O

H

2-metil-propanal

ISOBUTIRALDEÍDO

OH

BENZALDEÍDO

O

H

4-metil-pent-3-enal O

H

4-Hexil-hept-5-inal

OH

OH

m-hidroxi-benzaldeído

O

H

NH2

3-amino-butanal

O H

NO2p-nitro-benzaldeido

Figura 145: Nomenclatura de aldeídos

Para aldeídos cíclicos, a IUPAC recomenda considerar o grupo CHO à parte: dá-se o nome do

hidrocarboneto correspondente seguido da palavra “carbaldeído”.

O H

Cicloexanocarbaldeído

OH

3-alil-ciclopentanocarbaldeído

Figura 146

Com certeza, o aldeído que a gente mais ouve falar é o “formol”. O formaldeído é um gás. O que a

gente conhece por “formol” é uma solução aquosa contendo 37% do gás. Essa solução tem inúmeras

aplicações. É usado como preservativo (usamos formol para, por exemplo, embalsamar peças de

. 100 .


cadáveres), desinfetante (Lysoform®) e antisséptico. Também é usado para fazer seda artificial, tintas,

corantes, soluções de ureia (uma mistura de formol com mais ou menos 20% de ureia é muito usada

para polimerizações diversas), resinas melamínicas (são plásticos duros - vários utensílios de cozinha,

como conchas, são feitos dela; os quadros brancos são outro exemplo de uso dessa resina), vidros,

espelhos e explosivos. Pode, ainda, ser usado na confecção de germicidas e pesticidas.

O formol, além de gerar soluções explosivas, é tóxico. Em pequenas concentrações pode causar

dermatites alérgicas, tosse, perda do tecido capilar, lacrimação e visão embaçada. A exposição

constante pode levar até ao câncer no aparelho respiratório. Por causa disso, o uso de escovas

progressivas à base de formol foram proibidas no Brasil. Ela fazia mal a quem usa e principalmente ao

cabeleireiro, que ficava em exposição constante. Seu uso é permitido em cosmética como conservante

e em endurecedor de unhas, mas aí sua concentração é muito pequena.

O etanal (mais conhecido como acetaldeído) também é um conhecido seu, embora talvez você não

saiba. Quando a gente bebe (álcool etílico) o nosso organismo transforma primeiro o álcool em

acetaldeído e depois em ésteres diversos e ácido acético, formas pelas quais são eliminados. Quando a

gente bebe em excesso, as enzimas que fazem essa transformação não conseguem realizá-la toda, e aí a

gente acaba ficando com o acetaldeído no organismo. Esse aldeído é que causa enjôo, taquicardia, dor

de cabeça, tontura...enfim, todos aqueles sintomas que nós chamamos de ressaca. Vai dizer que você

nunca viu alguém com acetaldeído no organismo!

6.3. Cetonas

Como a gente já comentou, cetonas são uma classe de compostos orgânicos onde o grupo funcional

carbonila (C=O) está ligado a duas cadeias carbônicas. Da mesma forma que os aldeídos, estão muito

distribuídas na natureza e devido às suas propriedades voláteis são muito usadas em perfumarias.

Vamos ver algumas cetonas naturais:

A muscona é o principal componente do odor de almíscar (perfumes

de “Musk”) e na natureza é encontrada em cervos almiscareiros (veados

encontrados na Ásia). O macho possui uma glândula no abdômen que

secreta a muscona na época do acasalamento. Antigamente, os

perfumes eram feitos a partir do produto extraído do animal. Como é

necessário sacrificar o animal para a remoção dessa glândula e é uma

espécie que está em extinção, hoje, a muscona é obtida sinteticamente

ou substâncias com odor semelhantes são utilizadas pela indústria de

perfumaria.

O

Muscona

Figura 147

. 101 .


Os hormônios sexuais são substâncias produzidas nas gônadas:

testosterona nos testículos e progesterona e estrógeno nos ovários.

Durante a infância esses hormônios estão inibidos, tendo sua produção

iniciada durante a puberdade. São os responsáveis pelo aparecimento das

características sexuais secundárias: no homem, surgimento de pelos pelo

corpo (face, axila e região pubeana), aumento do tamanho peniano,

espessamento das cordas vocais, iniciação da espermatogênese

(produção de espermatozoide); na mulher, surgimento de pelo no corpo,

alargamento do quadril, desenvolvimento dos seios, início do ciclo

menstrual e ovogênese.

A biacetila é formada em vários processos de fermentação (vinho, cerveja) e é

encontrada também em derivados do leite. É um líquido amarelo que tem gosto

e cheiro muito parecidos com o da manteiga. Por conta disso, é adicionada à

margarina (para que ela fique parecida com manteiga), biscoitos do tipo “chips”,

produtos de confeitarias e na pipoca de micro-ondas.

As cetonas são nomenclaturadas utilizando-se o sufixo “ona”. Quando é necessário indicar a posição da

carbonila, o no vem imediatamente antes da terminação “ona”.

Outra forma, também aceita pela IUPAC, considera a carbonila o centro da molécula e o nome é dado

colocando-se em ordem alfabética os dois grupos ligados à carbonila com o sufixo ilíca. As duas

possibilidades estão mostradas na Figura 150. Os nomes triviais, quando existem, estão colocados em

azul:

OH

H

H

O

OH

H

H

OH

Progesterona

Testosterona

O

O

Biacetila

Figura 148

Figura 149

. 102 .


O

PropanonaCetona DimetílicaACETONA

O

ButanonaCetona etílica e metílica

O

Pentan-3-onaCetona dietílica

O

Pentan-2-onaCetona metílica e propílica

O

Cetona fenílica e etílicaACETOFENONA

O

Cetona difenílicaBENZOFENONA

O

2,5-dimetil-hexan-3-onaCetona isobutílica e isopropílica

O

O

ButanodionaBIACETILA

O

O

Ciclohexan-1,2-diona

OHO

1-hidroxi-pentan-2-ona

Figura 150: Nomenclatura de cetonas

A acetona é usada, principalmente, como solvente de esmaltes, vernizes e tintas. A acetona é muito

utilizada para a remoção de esmalte de unha e também como removedor de supercola. Pode ser usada

para polimento e limpeza de resinas de fibras de vidro e epóxi. Ela dissolve a maioria dos plásticos e

fibras sintéticas.

A butanona é produzida em pequenas quantidades por algumas frutas e vegetais. Nas indústrias, tem

grande aplicação como solventes e é usada também como denaturador do álcool etílico comercial:

substância que se adiciona ao álcool para modificar o seu gosto e assim evitar que seja utilizado como

bebida.

7. Ácidos Carboxílicos

O grupo funcional presente nos ácidos carboxílicos é a carboxila: COOH. O nome desse grupo funcional

é motivo de briga (no bom sentido, ninguém sai trocando socos por causa disso...) porque alguns

químicos dizem que é o mesmo grupo dos aldeídos e cetonas (carbonila), só que agora substituída por

uma hidroxila. No fundo, tanto faz. Chamar de carbonila ou carboxila não muda em nada as

propriedades dos ácidos carboxílicos. Eles são ditos ácidos, porque da mesma forma que os ácidos que

você estudou na Química Inorgânica, podem reagir com uma base formando um sal. Abaixo, você pode

ver um exemplo disso com o ácido acético:

. 103 .


O

OH + NaOH

O

O Na + H2O

Ácido acético Hidróxido de sódio Acetato de sódio

ÁCIDO BASE SAL

Figura 151

Que tipos de compostos são produzidos no nosso metabolismo? Nós inalamos oxigênio e exalamos

dióxido de carbono, um produto de oxidação dos compostos orgânicos. Os ácidos carboxílicos também

são produtos de oxidação e assim são encontrados como produtos de metabolismo de todos os seres

vivos.

Um exemplo é o do ácido lático. Qualquer tarefa que o nosso corpo faz exige energia. Essa energia é

proveniente de uma molécula chamada ATP (trifosfato de adenosina). À medida que o nosso organismo

vai realizando suas funções, a ATP é degradada e depois restaurada por outra fonte energética que

pode ser, por exemplo, fosfocreatina (uma outra molécula geradora de energia), gorduras ou açúcares.

Conforme as necessidades energéticas vão surgindo, o

corpo primeiro usa o ATP para supri-las. Quando acaba

o ATP, ele usa a fosfocreatina para formar mais ATP.

Mas, uma hora também acaba a fosfocreatina e então o

nosso organismo escolhe outra fonte para produzir

mais ATP. Aí, ele pode usar as gorduras (triglicerídeos)

ou os carboidratos (glicose). Nessa escolha, dois fatores

são avaliados: a velocidade de produzir mais ATP e se

há ou não presença de oxigênio nessa produção.

Na presença de oxigênio, o organismo usa as gorduras para obter mais ATP, pois as gorduras geram mais

ATP que os carboidratos e sua fonte é quase ilimitada no nosso corpo. No entanto, se em ausência de

oxigênio ou se a gente precisar de velocidade para produzir ATP (isto é, se precisarmos que ele seja

formado rapidamente), o organismo irá optar pela glicose, que é o que acontece quando estamos

fazendo exercícios muito puxados. Esse modo de formação de ATP tem o inconveniente de formar ácido

lático. O acúmulo de ácido lático nos músculos é o responsável pela dor no corpo que sentimos depois

que a gente forçou a barra na academia.

OH

O

OH

Ácido lático

Figura 152

. 104 .


Quando o oxigênio volta a ficar disponível ou quando diminuímos o ritmo do esforço físico, o NAD+

transforma o ácido lático em ATP. Uma pessoa está com um condicionamento bom (não sente mais

dor quando faz exercícios puxados) quando o organismo já se adaptou e forma ácido lático com a

mesma velocidade com que o transforma em ATP, e aí ele não se acumula mais nos músculos.

Desde antes de Cristo encontra-se relatos do uso da

casca do salgueiro para o combate à febre e à dor. Mais

tarde, descobriu-se que nessa planta existe a salicilina

que, no nosso organismo, se transforma em ácido

salicílico, que é quem tem essas propriedades. O chato

desse ácido é que ele corrói as paredes do estômago,

então a indústria farmacêutica mudou um pouco a

estrutura dele, fazendo o ácido acetilsalicílico (AAS,

aspirina). Esse último ainda causa o mesmo problema,

mas bem menos do que o ácido salicílico.

A nomenclatura dos ácidos carboxílicos é feita usando-se a palavra “ácido” e adicionando-se o sufixo

“oico” ao grupo alquil ou aril. Outra forma é adicionar ao nome do grupo alquil (sem substituir o sufixo)

a palavra “carboxílico”. Muitos ácidos são muito mais conhecidos pelo seu nome trivial (em azul, na

Figura 154):

H

O

OH

Àcido metanóicoÀcido metanocarboxílicoÁCIDO FÓRMICO

O

OH

Ácido etanóicoÀcido etanocarboxílixoÁCIDO ACÉTICO

O

OH

Ácido butanóicoÁcidobutanocarboxílicoÁCIDO BUTÍRICO

O

OH

Ácido pentanóicoÁcido pentanocarboxílicoÁCIDO VALÉRICO

O

OH

Ácido 2-metil-hexanóicoÀcido 2-mwtil-hexanocarboxílicoÁCIDO 2~METIL-CAPRÓICO

O

OH

Ácido cicloexanóicoÁcido cicloexanocarboxílixo

O

OH

Ácido PropenóicoÁcido PropenocarboxílicoÁCIDO ACRÍLICO

H2NO

OH

Ácido 2-amino-etanóicoÁcido 2-amino-acéticoGLICINA

OH

O OH

Ácido 2-hidroxi-benzóicoÁCIDO SALÍCILICO

Figura 154: Nomenclatura dos ácidos

OHCOOH

OHCOOCCH3

OH

OO OH

OH

OHHO

Salicilina Ácido Salicilico AAS

Figura 153

. 105 .


O ácido fórmico foi obtido pela primeira vez da maceração de formigas, daí o seu nome. A dor e

ardência que a gente sente com a picada de formigas é porque elas injetam esse ácido quando picam.

Ele é usado, hoje, na preparação de couros, como fixador de corantes e na coagulação do látex das

seringueiras para a obtenção da borracha.

O nome do ácido acético vem do latim “acetum”, que quer dizer azedo. O vinagre é uma solução

aquosa de ácido acético e é obtido por fermentação do álcool etílico na presença de bactérias. É usado

como matéria-prima para a obtenção de várias coisas, inclusive do ácido salicílico.

Com o desenvolvimento da indústria química e a necessidade da humanidade de cada vez mais obter

novas matérias, o homem precisou criar matérias-primas que fossem muito reativas, isto é, reagissem

com muitas coisas e rapidamente.

Com isso, duas funções orgânicas foram criadas pelo homem, que não são encontradas na natureza :

os haletos de acila (ou de ácido), onde o OH da carboxila foi substituído por um halogênio e os

anidridos de ácidos que, como o próprio nome diz, pela união de dois ácidos com perda de água.

Esses ácidos podem ser iguais ou não.

Estas funções são nomenclaturadas da mesma forma que os ácidos, colocando na frente a palavra

correspondente ao haleto (cloreto, iodeto, brometo; não existem fluoretos de acila) e o sufixo “oila” ou

anidrido:

O

Cl

Cloreto de acetilaCloreto de etanoila

O

Br

Brometo de pentanoila

O

I

Iodeto de ciclopentanoila

O

O

O

Anidrido acéticoAnidrido etanóico

O

O

O

Anidrido butanóico-etanóico

OO

O

Anidrido butanodióicoANIDRIDO SUCCÍNICO

Figura 155

. 106 .


8. Ésteres

Quando o hidrogênio da carboxila dos ácidos (RCOOH) é substituído por um grupo alifático ou

aromático, temos um éster. Os ésteres de baixo peso molecular são líquidos voláteis e muitos são

responsáveis pela fragrância e sabor de flores e frutos. Por causa disso, são muito usados como

flavorizantes em alimentos e em cosméticos. Veja alguns exemplos:

O acetato de isoamila é encontrado em bananas e o produto

obtido sinteticamente é muito usado na indústria alimentícia (por

exemplo, biscoito de banana) e cosmética. Mas, cuidado! Apesar de

seu cheiro agradável, é um dos compostos liberados pelas abelhas,

atuando como um feromônio (feromônio são compostos químicos

usados para a comunicação entre indivíduos da mesma espécie) de

alerta, que mobiliza as abelhas para se unirem nas ferroadas ao

“invasor”, que pode ser você!

Outro éster muito usado na indústria de alimentos é o antranilato

de metila. Ele é o que dá o sabor e odor de uvas a sucos, balas,

chicletes, etc.

Além da utilização como flavorizantes, ésteres também são muito usados como solventes de tintas e

vernizes. Vários ésteres são polímeros. A celulose encontrada em madeiras é um polímero de glicose

(várias moléculas de glicose ligadas entre si). Um éster da celulose é o acetato de celulose, muito

uitlizado para a fabricação de filtros de grande absorção (como o do cigarro) e de tecidos para forros,

guarda-chuvas, tapetes e outros produtos. O politereftalato de etileno (PET), outro polímero que é um

éster, e não precisaria nem dizer, é muito utilizado para a confecção de garrafas.

Muitos medicamentos também são ésteres. Se você reparar bem, o AAS que a gente viu quando

estudou a função ácido carboxílico, também é um éster. E olha que coisa interessante: quando o

mesmo ácido salicílico faz o éster na carboxila em vez de na hidroxila (caso do AAS), observe que, na

Figura 158, temos o salicilato de metila, um anti-inflamatório analgésico, que só deve ser usado por via

O

O

Acetato de isoamila

O

O

NH2

Antranilato de metila

Figura 156

Figura 157

. 107 .


tópica (é tóxico se ingerido em grande quantidade). O AAS não é um produto natural, mas o salicilato

de metila é encontrado em bétulas, árvores que não são encontradas no Brasil.

Figura 158: Ácido salicílico e seus ésteres derivados: salicilato de metila e AAS

A nomenclatura dos ésteres é feita da seguinte maneira: a cadeia principal é aquela que está ligada a

C=O e a designação é feita utilizando-se o sufixo “oato”. A outra cadeia é nomenclaturada usando-se a

terminação “ila”:

Figura 159

OHCOOH

Ácido salicilico

O O

COOH

AAS

OH O

O

Salicilato de metila

O

O

Enoato de metilaAcetato de metila

O

O

Etanoato de etilaAcetato de etila

O

O

Propanoato de metila

O

O

Metanoato de fenilaAcetato de fenila

O

O

Fenolato de etila

O

O

But-2-enoato de sec-propilaBut-2-enoato de isopropila

H

O

O

Metanoato de benzilaFormiato de benzila

O

O

2-etenill-cicloexanoato de metila2-vinil-cicloexanoato de metila

. 108 .


Lipídeos são substâncias naturais de origem biológica, que são insolúveis em água: óleos, gorduras e

ceras são os exemplos mais comuns. Óleos e gorduras são glicerídeos, isto é, são ésteres do glicerol (ou

glicerina):

Figura 160

Em geral, todas as três hidroxilas do glicerol estão esterificadas (isto é, formaram ésteres) de forma que

esses compostos são também conhecidos por triglicerídeos. Chamamos de óleo os triglicerídeos que

são líquidos à temperatura ambiente, e de gorduras os triglicerídeos que são sólidos. A Figura 41 mostra

um exemplo de um triglicerídeo:

O

O

O

O

O

O

Figura 161: Um triglicerídeo

Os ésteres podem ser quebrados (em Química a gente usa mais o termo “clivar”) formando o álcool e o

ácido correspondente. No caso dos triglicerídeos, os ácidos formados são chamados de ácidos graxos,

pois a palavra “graxa” significa gordura:

HO OHOH

. 109 .


O

O

O

O

O

O

CLIVAGEM

OH

OH

OH

HO

HO

HO

O

O

OÁCIDOS GRAXOSGLICEROL

+com H2O

Figura 162

Os ácidos graxos são ácidos carboxílicos, geralmente com uma longa cadeia carbônica: a cadeia

carbônica pode ser saturada (alcânica) ou insaturada. Essa longa cadeia carbônica é que faz com que os

óleos e gorduras não sejem solúveis em água.

Os ácidos graxos naturais têm número par de carbonos porque sua biossíntese (síntese no organismo) é

feita por adição de dois átomos de carbono de cada vez e, quando insaturados, a ligação dupla é sempre

cis. Gorduras trans não são naturais.

A tabela abaixo mostra exemplos de ácidos graxos. A designação abreviada tem o seguinte significado:

o primeiro no indica o no de átomos de carbono, e o no que vem após os dois pontos significa o n° de

C=C que tem na cadeia do ácido.O triângulo com um no subscrito diz a posição dessas ligações duplas.

Número de

carbonos

Nome comum Nomenclatura IUPAC Designação

abreviada

Exemplos de

ocorrência

4 Butírico Butanoico C4:0 Leite, manteiga

6 Caproico Hexanoico C6:0 Leite, manteiga

12 Láurico Dodecanoico C12:0 Óleo de coco

18 Esteárico Octadecanoico C18:0 Sebo animal

18 Oleico (9Z)‐Octadecenoico Δ9 C18:1 Azeite

18 Linoleico (9Z,12Z)‐Octadecadienoico Δ9,12 C18:2 Óleo de algodão, soja, amendoim, milho, girassol

Tabela 9: Exemplos de ácidos graxos.

. 110 .


Vocês já devem ter visto em rótulos de alguns alimentos a seguinte frase: contém ω-3 (essa letra grega a

gente chama de “ômega”). Essa é uma nomenclatura que se usa apenas para ácidos graxos insaturados,

onde o no que aparece depois do ômega se refere à posição da ligação dupla mais afastada da carbonila,

mas numerando a cadeia de trás para a frente, isto é, começando a numerar a cadeia pelo extremo do

CH3 e não da COOH:

HO

O

1234567891011

1213

141516

1718

1 2 3 4 5 67

89 1011

12131415 16 17

18 Numeração IUPAC

Numeração omega

ÁCIDO α-LINOLEICO

ω-3

Figura 163

E para que mais essa complicação? Essa numeração tem importância por questões biológicas,

principalmente para os nutricionistas. O corpo humano (aliás, os mamíferos em geral) pode sintetizar

quase todos os ácidos graxos de que precisa a partir dos açúcares e outras fontes alimentares. No

entanto, não conseguimos fazer os ácidos do tipo ω-3 e nem ω-6. Acontece que precisamos deles para

muitas finalidades: precisamos ingeri-los em nossa alimentação porque não somos capazes de fazê-los e

nossa saúde depende deles em grau apreciável. Por conta disso, são chamados de ácidos graxos

essenciais (em bioquímica, “essencial” significa uma molécula fundamental para a vida, mas que temos

de adquirir a partir de alimentos, porque não sintetizamos).

Ceras são ésteres de ácidos graxos com alcoóis mono-hidroxílicos (não vem do glicerol) de cadeia longa

ou com vários anéis. Na figura abaixo está a estrutura do palmitato de miricila (o no entre parênteses

significa quantas vezes o CH2 se repete), o componente principal da cera de abelhas:

O

O14 29

PALMITATO DE MIRICILA

Figura 164

. 111 .


Os sabões (e sabonetes) são sais (usualmente de sódio) de ácidos graxos. Na maioria das vezes são

obtidos por clivagem de triglicerídeos com hidróxido de sódio (NaOH). No interior, ainda tem muita

gente que faz sabão de cinzas. Aí, a base é o hidróxido de potássio (KOH), que é o constituinte das

cinzas. Assim por exemplo, no sabão de coco temos muito sal:

O

O

Na

Laureato de sódio

Figura 165

Agora, vamos entender como o sabão limpa:

Se a gente analisar a estrutura das moléculas do sabão, percebe que é constituída por uma parte

hidrofóbica (“que não gosta de água”), a cadeia carbônica, e uma parte hidrofílica, a extremidade polar

(COO-Na+). Essa estrutura faz com que essas moléculas em água apresentem a tendência a se agregar,

aproximando as cadeias hidrofóbicas umas das outras, excluindo a água desse grupo e deixando os

extremos hidrofílicos em contato com a água. Esse arranjo chamamos de micela.

A parte hidrofóbica da micela é que retira as sujeiras apolares, e a hidrofílica, as sujeiras polares. Por

isso, tomar banho sem sabonete não limpa! A água sozinha não retira gordura!

Esses mesmos triglicerídeos de vegetais (no Brasil, estamos testando muito com a mamona) são

utilizados para fazer biodiesel. No biodiesel, a parte alcoólica do triglicerídeo (o glicerol) é substituída

por um grupo metoxila (OCH3):

O

O

O

O

O

O

CLIVAGEM

OH

OH

OH

MeO

MeO

MeO

O

O

OBIODIESELGLICEROL

+ com CH3OH

Figura 166

. 112 .


Um outro derivado do glicerol, que também é um éster, é o trinitrato de glicerina. Esse éster foi

sintetizado pela primeira vez por Ascario Sobreno, um químico italiano, no século XVIII. O problema é

que esse explosivo é um líquido muito sensível e detonava com qualquer movimento, impedindo,

inclusive, o seu transporte. Alfred Nobel, químico sueco, descobriu que se ele misturasse o trinitrato de

glicerina com um pó inerte (usou terra diatomácea: óxido de silício em pó) ela poderia ser manuseada

com facilidade. Estava descoberta a dinamite.

A descoberta da dinamite e sua ampla exploração industrial tornaram Alfred Nobel muito rico. Nobel

sempre foi um homem generoso, principalmente no que se diz respeito a atividades humanitárias e

científicas. Em seu testamento, Nobel deixou a maior parte de sua fortuna para o que veio a ser o mais

famoso prêmio internacional de ciências, o prêmio Nobel.

9. Aminas

Nossa atmosfera é composta basicamente por 20% de oxigênio e 80% de nitrogênio. Não precisamos

nem falar na importância do oxigênio. Mas, e o nitrogênio? Onde entra nessa história?

Ao contrário do oxigênio, que é ele próprio um dos “ingredientes” das oxidações biológicas (que vão

originar todos os compostos contendo oxigênio: álcool, éteres, ácidos, etc.) o nitrogênio (N2) em si é

relativamente inerte. No entanto, por um processo que a gente conhece por “fixação de nitrogênio” é

transformado em amônia (NH3), e daí se transforma em compostos orgânicos nitrogenados. As aminas

são substâncias nas quais os hidrogênios da amônia são substituídos por grupos alifáticos ou

aromáticos.

Em função dessa substituição, as aminas são classificadas em primárias, secundárias ou terciárias.

Compostos onde o nitrogênio está com quatro substituintes e, por conta disso, está positivo, são

denominados de sais de amônio quaternário:

. 113 .


NH

ConiinaAMINA SECUNDÁRIA

Constituinte principal do veneno de cicuta, uma plantade origem européia. O filósofo Sócrates foi morto porenvenenamento com esta planta.

NH2

OH

HO

DopaminaAMINA PRIMÁRIA

É um neurotransmissor (molécula sintetizada e estocada nos neurônios que só é liberada quandoesse neurônio é estimulado, isto é, quando vai desencadear uma ação). Quando o cérebro perde a capacidadede sintetizar a dopamina, temos a doença de Parkinson.Uma superatividade dos neurônios que sintetizam a dopaminagera a esquizofrenia.

N

Trietil-aminaAMINA TERCIÁRIA

Esta amina tem um cheiro muito desagradável.Éum doscompostos liberados quando um peixe morre e começaa se decompor. Ela realmente tem cheiro de peixe estragado!

N Cl

Cloreto de cetil-trimetil-amônioSAL DE AMÕNIO QUATERNÁRIO

É um produto sintético utilizado emcondicionadores de cabelo e cremes rinse .

Figura 167

As aminas e outros compostos nitrogenados estão entre as moléculas orgânicas mais abundantes. Por

serem os constituintes de aminoácidos, proteínas e alcaloides são essenciais para a Bioquímica (ciência

que estuda a “química da vida”). Muitas, como os neurotransmissores, possuem atividade biológica.

Devido à essa gama de efeitos biológicos, são muito utilizadas como medicamentos.

Aminoácidos são compostos orgânicos que possuem em sua estrutura uma função amina e uma função

ácido carboxílico. Podem ou não ter outras funções além dessas. Abaixo (Figura 168) são mostrados

exemplos de α-aminoácidos (para os aminoácidos a gente chama os carbonos vizinhos ao COOH de α

β, γ, δ...) essenciais:

. 114 .


H2N COOH

Glicina

H2N COOH

SH

Cisteína

H2N COOH

Fenilalanina

NH

H

O

OH

Prolina

α

αα

α

Figura 168: Exemplos de α-aminoácidos essenciais

Proteínas são polímeros constituídos de vários aminoácidos encadeados por meio de uma ligação

peptídica (ligação que ocorre entre a C=O de uma carboxila e o NH de uma amina; é uma ligação

amídica:

NH

O

).

Figura 169

As proteínas são de importância primordial para os seres vivos e existem em todas as células vivas. Essa

importância pode ser avaliada pelo fato de que os ácidos nucleicos (DNA e RNA), responsáveis pela

hereditariedade, têm como papel principal a codificação (qual aminoácido vai se ligar com qual) da

síntese de proteínas.

A hemoglobina (que a gente abrevia como Hb) é uma proteína presente nas células vermelhas do

sangue (eritrócitos). É constituída por quatro cadeias de aminoácidos enovelados entre si (no total são

quase 600 aminoácidos). Na extremidade de cada uma dessas cadeias, existe um grande anel orgânico

heterocíclico constituído por vários ciclos nitrogenados. Esses nitrogênios fazem ligação coordenada

com um átomo de ferro e esse sistema cíclico todo é designado grupo “heme” . Com essa coordenação,

o ferro fica na forma Fe+2 e então tem capacidade de se ligar ao oxigênio. É dessa maneira que o

oxigênio é transportado para todo o nosso organismo. A morte por asfixia com monóxido de carbono

acontece porque, na sua presença, o Fe+2 do grupo heme se liga a ele ao invés do oxigênio, ou seja, o

oxigênio não é mais transportado para as nossas células.

. 115 .


Quando ocorre a morte, as várias proteínas animais se decompõem em várias outras substâncias. Duas

diaminas são exemplos desses compostos e aparecem em toda carne podre. São as responsáveis pelo

cheiro ruim que sentimos. O nome dessas aminas é bastante sugestivo:

H2N NH2

Cadaverina

H2NNH2

1,4-diaminabutano1,5-diaminapentano

Putrescina

Figura 170

Apesar de nós a associarmos a coisas mortas, a cadaverina é encontrada em pequena quantidade no

sêmen e a putrescina no suor e na saliva.

Alcaloides são compostos orgânicos nitrogenados, encontrados basicamente em vegetais

(pouquíssimos alcaloides são descritos em animais). Um exemplo de alcaloide é a cocaína.

A cocaína é extraída das folhas de coca. A folha de coca (cujo consumo através do chá ou se mascando

feito chiclete leva apenas à absorção de uma dose minúscula) é usada há mais de 1.200 anos pelos

povos nativos da América do Sul, que a mastigavam para ajudar a suportar a fome, a sede e o cansaço.

Os incas e outros povos andinos a usaram para facilitar o trabalho em altas atitudes, onde a rarefação do

ar torna o trabalho árduo muito mais difícil.

NH

Cl O

OO

OCloridrato de cocaína

Figura 171

. 116 .


A forma com que é vendida como droga é o sal de amônio quaternário, e é muito perigosa, pois é muito

mais concentrada que aquela encontrada na folha. A cocaína já foi utilizada como anestésico, mas

devido a seus outros tantos efeitos, não é mais utilizada em medicina. Ao atuar ao nível do Sistema

Nervoso Central, causa euforia, mas também está comprovado que provoca complicações

cardiovasculares e neurológicas graves. Muitas pesquisas mostram a ocorrência de hemorragias

cerebrais devido ao abuso da cocaína. Alguns estudos comprovam que seu uso crônico pode acarretar

em atrofia cerebral, com consequentes déficits na atenção, concentração, aprendizado e memória

visual e verbal. Além disso tudo, a cocaína causa dependência química.

Uma outra forma na qual a cocaína é vendida é o crack, cinco vezes mais potente e, lógico, muito mais

perigoso. A gente já discutiu as interações intermoleculares e aí consegue entender o porquê. A

cocaína é o sal de amônio quaternário, enquanto o crack é a amina terciária. Como o cérebro é

protegido por uma barreira lipídica, quem chega mais no cérebro: o cloridrato de cocaína (um sal) ou a

molécula sem carga (o crack)?

Como muitos neurotransmissores são aminas, medicamentos que atuam no sistema nervoso

geralmente também têm essa função na sua estrutura. Um exemplo é a fluoxetina, que a gente conhece

mais pelo seu nome comercial: Prozac, um antidepressivo.

F3C NH

Fluoxetina

Figura 172

Para se nomenclaturar as aminas primárias, adiciona-se ao fim do prefixo referente à cadeia carbônica a

palavra “amina”. Esse prefixo (nome da cadeia carbônica) pode ter a terminação “il” ou não. Para as

aminas secundárias e terciárias, considera-se como cadeia principal aquela que contém o átomo de

nitrogênio e o maior no de carbonos. As outras cadeias são designadas com a letra “N” na frente:

. 117 .


NH2

Metanaimna

NH2

Etanamina

NH2

Propan-2-amina

NH2

Cicloexanamina

NH2

Metilamina Etilamina Cicloexilamina

BenzenoaminaFenilaminaANILINA

NH2

2-fenil-etanamina2-fenil-etilaminaBenzilamina

NH2

(E)-4-metil-hex-3-en-2-amina

NH

N-metil-butan-2-amina

N

N-etil-N,4-dimetil-hexan-3-amina

Figura 173

10. Amidas

As amidas são os compostos orgânicos que possuem uma carbonila (C=O) diretamente ligada a um

nitrogênio. Quando vimos a função amina fomos apresentados às proteínas, cujas ligações peptídicas

na realidade são amidas.

Da mesma forma que as aminas, são classificadas em primárias, secundárias ou terciárias:

Figura 174

O

NH2

MetanamidaAMIDA PRIMÁRIA

H

O

N

N,N-dimetil-formamidaAMIDA TERCIÁRIA

O

NH

N-metil-ciloexanamidaAMIDA SECUNDÁRIA

. 118 .


As amidas têm aplicações como matérias-primas industriais, medicamentos, fertilizantes e na obtenção

de polímeros. As amidas cíclicas recebem a designação especial de lactamas. As penicilinas, por

exemplo, possuem um ciclo lactâmico:

N

HN

ONH2

O

HO

Penilicina-G

S

COO KO

Figura 175

As amidas são muito encontradas também na natureza. Embora hoje muitas sejam obtidas por síntese,

as próprias penicilinas são produzidas por fungos.

A piperina e a chavicina são alcaloides amídicos

encontrados na pimenta do reino. Observe que

uma é isômera da outra. Parece que a chavicina é

a responsável pelo sabor picante da pimenta do

reino. Você já comeu pimenta do reino pura? Se

fizer, vai reparar que arde bem mais do que

depois que foi cozida nos alimentos. Isso porque,

com o aquecimento, a chavicina se converte na

piperina, que é menos picante.

Já a capsaicina está presente na pimenta malagueta. Essa arde muito! Ela é o gás de pimenta, muito

usado pela polícia quando quer controlar agitações na rua.

Os polímeros de amidas são denominados de nylon. Existem vários tipos de nylon (diversas amidas são

usadas como monômeros). São usados na confecção de tênis, guarda-chuvas, “air-bags”, barracas de

acampamento, tecidos para vestuário, etc. Cerca de 10% dos materiais usados em um carro hoje são

feitos de poliamidas, que tem a vantagem de serem leves; diminuindo o peso do carro, a gente diminui

o gasto de combustível.

Figura 176

. 119 .


A nomenclatura das amidas é feita igualzinha a das aminas, mas agora substituindo a palavra “amina”

por “amida”:

Figura 177

11. Nitrilas

As nitrilas são compostos orgânicos que possuem o grupo funcional ciano (CΞN). A presença de nitrilas

na natureza é bem mais rara que o dos outros compostos nitrogenados. Quando existem,

normalmente são encontradas na forma de cianoidrinas:

C N

NITRILA

OH

CN

H

CIANOIDRINA

Figura 178

são compostos onde o grupo CN está em um carbono que também contém uma hidroxila. Quando essa hidroxila pertence a um açúcar, dizemos que é um glicosídeo cianogênico. Esses são compostos tóxicos, pois liberam HCN e existem em muitas plantas.

. 120 .


O OCN

OHOH

HO

HO

LINAMARINA

Figura 179

Uma amida sintética muito importante é a acrilonitrila (H2C=CHCN), pois ela é monômero da

poliacrilonitrila.

A poliacrilonitrila (PAN) é um polímero muito utilizado em fibras têxteis (fibra acrílica), principalmente

para a confecção de roupas de inverno.

A PAN, quando aquecida acima de 180oC, forma um resíduo preto com alto teor de carbono que é

muito utilizada porque é leve e altamente resistente. Esse resíduo é conhecido como fibra de carbono.

A nomenclatura das nitrilas é feita como a das amidas: adiciona-se a palavra ”nitrila” depois do nome do

hidrocarboneto. Quando a nitrila é um substituinte, usa-se a designação ciano:

CN

Etanonitrila

CN

Propanonitrila

CN

Metil-propanonitrila

COOH

CN

Ácido m-ciano-benzóico

Figura 180

Bem, acabamos por aqui. Nesse texto, fizemos um breve relato da história da Química Orgânica,

discutimos as propriedades do átomo de carbono, a forma como ele se liga para gerar as diversas

moléculas orgânicas e as consequências dessas ligações em termos de propriedades químicas.

Um glicosídeo cianogênico, chamado linamarina, é encontrado na

mandioca brava. Ela tem de ser bem cozida antes de consumida (para

degradar esse glicosídeo), pois pode levar à morte. Estima-se que cerca de

2.500 espécies de vegetais possuem glicosídeos cianogênicos como

mecanismo de defesa. Por isso, é comum ocorrer envenenamento de gato e

de pessoas por consumir essas plantas ou beber água onde raízes de

mandioca brava foram colocadas de molho.

. 121 .


Fomos apresentados também aos principais grupos funcionais (existem muitos outros). Você deve ter

reparado que a grande maioria dos compostos tem mais de um grupo funcional em sua estrutura e um

pode influenciar no outro.

Agora, uma questão para pensar: mesmo “esquecendo” as moléculas orgânicas presentes nos

organismos vivos, isto é, pensando naquelas que a tecnologia já criou, e a cada dia surgem mais

novidades, você consegue imaginar a sua vida sem Química?

sl quimica organica

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