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8/7/2019 SL_funcoes_organicas

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Funes Orgnicas

Florence M. Cordeiro de Far ias

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Sala de Leitura Funes Orgnicas

Funes Or gni cas

O nome Qumica Orgnica vem do tempo em que se acreditava que havia duas categorias diferentes

de substncias qumicas: as orgnicas, que existiam ou eram provenientes de organismos vivos (animais

ou vegetais) e as inorgnicas, provenientes dos minerais. Essa diviso existia porque naquela poca se

pensava que os compostos orgnicos s poderiam se originar de seres vivos: os qumicos podiam

transformar um composto orgnico em outro (composto orgnico), mas acreditava-se que no se

poderia prepar-los a partir de materiais exclusivamente inorgnicos. Com o tempo, observou-se que

isso no verdade podemos preparar compostos orgnicos a partir de compostos que no existem

em organismos vivos.

Por que, ento, essa diviso Qumica Orgnica e Qumica Inorgnica ainda existe?

O fato que, se tirarmos a gua, a maioria dos compostos encontrados nos seres vivos (chamados de

produtos naturais) contm o elemento carbono. Se considerarmos tambm todos os compostos no

naturais inventados pelo homem e obtidos em laboratrios que contm o elemento carbono

chegamos a um nmero extremamente grande (da ordem de milhes). Bem, voc poderia questionar:

s porque existem milhares de compostos eles so classificados em uma Qumica parte?

No, no s por causa disso. Isto se deve a uma propriedade que s o elemento carbono apresenta:

seus tomos podem se ligar uns aos outros formando cadeias carbnicas de comprimento

teoricamente ilimitado; essas cadeias podem tambm se ramificar e tambm formar ciclos de tamanhoe formas as mais variadas possveis; podem conter outros elementos: como o carbono tetravalente

(forma sempre quatro ligaes), mesmo usando duas ou trs valncias para se ligar a outros carbonos,

ainda sobram valncias para formar ligaes com outros elementos (os elementos presentes nos

compostos orgnicos que so diferentes de carbono e hidrognio ns chamamos genericamente de

heterotomos). A Figura 1 mostra algumas molculas as quais voc convive no seu dia-a-dia e que

exemplificam o que foi dito acima.


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Assim, existe um nmero muito grande (tem at aparncia de infinito) de molculas diferentes que se

pode fazer com o carbono; cada molcula corresponde a um composto com propriedades qumicas e

fsicas diferentes.

Mas, voc deve estar pensando: como vou fazer para saber todas elas? Isso impossvel! Realmente,

seria. No entanto, o que se observa experimentalmente que os compostos orgnicos podem ser

divididos em grupos, de acordo com um conjunto de propriedades qumicas que so

semelhantes s propriedades de outro membro do grupo e so diferentes das propriedades das

substncias que no pertencem ao mesmo grupo . Porm, preste ateno, est falando de

semelhana: no so substncias iguais, pois se tivessem todas as propriedades iguais seriam a mesma

substncia. Olhe, por exemplo, as estruturas mostradas na Figura 2:

Etanol

Mentol Sulcatol

Figura 2: Exemplos de alcois

Essas trs substncias so exemplos de compostos pertencentes funo orgnica lcool, porque todas

tm um OH (hidroxila) na sua estrutura. Por causa dessa caracterstica estrutural, existe uma srie de

propriedades, por exemplo: todas podem ser oxidadas pelo dicromato de potssio; todas fazem ligao

hidrognio, o que as caracteriza como pertencentes ao mesmo grupo, mas so compostos

completamente diferentes. O etanol lquido e muito utilizado como combustvel e em bebidas

alcolicas; o mentol, produto natural obtido de vrias espcies de menta, slido e tem grande

aplicao na indstria de cosmticos e de alimentos; o (S)-2-sulcatol o feromnio de algumas espcies

de besouro.


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Assim, observa-se que as propriedades qumicas (e algumas fsicas) dos compostos orgnicos so

devidas presena ou ausncia, em sua molcula, de um determinado grupo funcional: conjunto

de um ou mais tomos ligados de uma determinada maneira . Por exemplo, substncias que contmapenas carbono e hidrognio em sua estrutura so muito pouco cidas (acidez baixa). Se, entretanto,

um dos hidrognios for substitudo por OH, a acidez aumenta consideravelmente. Podemos, ento,

definir o OH como um grupo funcional . Mas ser que podemos colocar todas as substncias que

possuem um grupo OH dentro da mesma classe orgnica? No. Nesse caso, por exemplo, se o OH

estiver ligado a um anel aromtico, a acidez do composto muito maior (Figura 3): assim,para definir

uma funo orgnica, precisamos considerar o grupo funcional e o tipo de cadeia carbnica a

qual ele est ligado .

n Hexano n Hexanol

ALCANO

LCOOLFenol

FENOL

Figura 3: Exemplos de compostos pertencentes s funes alcanos, alcois e fenis.

Resumindo, os compostos orgnicos so estruturalmente constitudos por uma cadeia carbnica e por

um ou mais grupos funcionais (podem possuir mais de um grupo funcional - polifuncionais).Os gruposfuncionais so a parte responsvel por suas propriedades qumicas (reatividade) e, por conta

deles, as molculas so classificadas nas diversas funes orgnicas (ou classes orgnicas) . No

caso de molculas polifuncionais , a reatividade do composto um somatrio da reatividade de cada

grupo funcional, podendo um interferir ou no no outro.

Vamos agora conhecer as principais funes da Qumica Orgnica:


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HidrocarbonetosSo compostos que possuem apenas carbono e hidrognio em sua estrutura. Os hidrocarbonetos

dividem-se em:

1. Alcanos e ciclo-alcanos:

Os alcanos e ciclo-alcanos so hidrocarbonetos formados apenas por ligaes simples (todos os

carbonos so sp 3). Como possuem apenas ligaes C-C e C-H so apolares e, assim, solveis em

compostos orgnicos, mas insolveis em gua.

Essa apolaridade responsvel por uma das grandes aplicaes dos alcanos: como solventes

(removedores) de leos e gorduras. Os removedores de uso domstico (varsol, fasca, aguarrs, etc.) somisturas de alcanos. Por outro lado, essa mesma propriedade a responsvel pelos grandes acidentes

ambientais que ocorrem por consequncia do derramamento de leos nos rios, mares e lagoas.

Comparados aos outros compostos orgnicos, so geralmente menos reativos frente aos reagentes

mais comuns (cidos, bases, oxidantes, redutores, etc.). Por causa disso, antigamente eram chamados

de parafinas, que em latim quer dizer pouca afinidade.


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Mas, tenha cuidado com essa afirmao: a maior parte dos combustveis (gs do fogo, gasolina, leo

diesel, querosene, gasolina de avio) constituda por alcanos e a energia obtida nesse processo

gerada pela reao dos alcanos com o oxignio do ar. O metano, por exemplo, pode formar misturas

com o ar que so explosivas (essas misturas so denominadas gs grisu) e so as responsveis pelogrande nmero de acidentes em minas de carvo.

Os alcanos (e ciclo-alcanos) so obtidos principalmente a partir do petrleo, que j os contm emgrande quantidade e variedade (os vrios petrleos no tm a mesma composio: alguns so mais

ricos em compostos acclicos, outros em compostos cclicos, outros em aromticos, etc.). O gs que

existe nos poos de petrleo contm alcanos de cadeia carbnica pequena (metano, etano, propano,

butano e isobutano). A destilao fracionada (refinao) do petrleo (Figura 4) lquido fornece vrias

misturas de hidrocarbonetos que, em funo de seus principais constituintes, tm aplicaes diversas.

Figura 4: Torre de refino e principais fraes obtidas do petrleo


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Cada uma dessas fraes uma mistura complexa de vrios hidrocarbonetos que pode ser novamente

destilada ou sofrer transformaes qumicas (craqueamento, por exemplo), para dar origem a vrios

produtos utilizados em indstrias.

O metano (CH4) o principal componente do gs natural comercializado para abastecer residncias,

indstrias e veculos (Gs NaturaL Veicular). considerado um combustvel limpo, pois apresentabaixo teor de enxofre e no degrada a natureza. Apesar do Brasil possuir grande reserva de metano (obtido pela decomposio da matria viva, tanto de origem animal quanto vegetal; o gs liberado nos

pntanos e nos lixes devido decomposio anaerbica da matria orgnica nesse caso, chamado

de gasolixo) o gasoduto Brasil-Bolvia foi construdo para complementar a produo nacional.

A mistura gasosa de propano (CH3CH3) e butano (CH3CH2CH2CH3) o que se conhece como Gs

Liquefeito de Petrleo - GLP. o gs usado nos bujes e em cidades onde ainda no se utiliza o gsnatural como combustvel residencial.

O ciclopropano: em uma mistura com oxignio usado como anestsico geral. Possui menos

efeitos txicos que o ter e o clorofrmio, embora tenha o grande inconveniente de ser explosivo.

Pelo fato de estruturalmente s possurem ligaes apolares, normalmente a quebra das ligaes dos

alcanos homoltica (cada tomo da ligao que quebrada fica com um dos eltrons da ligao), isto

, os alcanos (e ciclo-alcanos) sofrem principalmente reaes radicalares (via radicais livres) e as mais

importantes so combusto, pirlise e halogenao.

A combusto dos alcanos (Esquema 1) , sem sombra de dvidas, a reao mais comum no nosso dia-a-

dia. Toda vez que acendemos o fogo, um isqueiro, ligamos um motor de carro, de avio, de navio, etc.,

estamos realizando uma reao de combusto de alcanos. Mas, o que interessante observar, que

no nos interessa os produtos da reao (CO 2 e gua), mas a energia liberada nesse processo.

Esquema 1: Reao de combusto de alcanos

A pirlise (Esquema 2), tambm denominada de craqueamento de alcanos, uma reao de grande

importncia. O petrleo d origem a muitos compostos diferentes, mas, mesmo assim, esses produtos

no atendem em diversidade e quantidade s necessidades do mundo moderno. A quantidade de

gasolina que consumimos, por exemplo, no pode ser obtida apenas da destilao do petrleo, pois


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teramos, com isso, um estoque enorme das fraes mais pesadas (leo diesel, querosene, etc.). Assim, o

que se faz o craqueamento dos leos mais pesados para obter mais gasolina.

Esquema 2: Pirlise de alcanos

A halogenao dos alcanos (Esquema 3) o mtodo clssico utilizado para a obteno de cloretos de

alquila (vamos conhec-los no item 17), como clorofrmio (CHCl3), por exemplo.

Esquema 3: Halogenao (clorao) de alcanos

2. Alcenos, ciclo-alcenos

Os alcenos (e ciclo-alcenos) diferem dos alcanos por possurem uma ligao dupla C=C (ligao ) a

ligao dupla o grupo funcional dos alcenos cclicos e acclicos, o que lhes confere uma reatividade

(propriedades qumicas) bastante diferente dos alcanos. Os alcenos tambm so chamados de olefinas

porque ao reagirem com halognios formam compostos oleosos (olefinas significa em latim afinidade

por leo). Assim como os alcanos so apolares e insolveis em gua.

Nota: o smbolo que se usa para indicar aquecimento nas reaes qumicas.

Nota: R o smbolo que usamos para indicar uma cadeia acclica ou cclicaaliftica.


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A pirlise dos alcanos (Esquema 2, item 1) a principal fonte de obteno dos alcenos.

Como a ligao no tem rotao livre (ela feita por entrosamento paralelo de orbitais p e se girar

acaba esse entrosamento, ou seja, quebra a ligao) os alcenos com dois substituintes diferentes em

cada carbono da ligao dupla existem como ismeros geomtricos: cis e trans . Veja a Figura 5: nocis-but-2-eno as duas metilas esto para o mesmo lado, enquanto no trans elas esto em lados opostos.

Figura 5: cis e trans but-2-eno

Os alcenos mais utilizados industrialmente so o eteno (etileno- H2C=CH2) e propeno (propileno-H3CCH=CH2). O etileno j foi utilizado como anestsico. Atualmente utilizado para o amadurecimento

artificial de frutas (as frutas so colhidas ainda verdes, pois o transporte fica mais fcil e nos depsitos

cis-but-2-enotrans-but-2-eno

Nota: Devido a grandes confuses que a nomenclatura cis x trans causa em compostos nos quais ossubstituintes da dupla so diferentes, aconselha-se usar a nomenclatura Ex: Os substituintes em cadacarbono da ligao dupla so analisados em funo do peso atmico. Quando os substituintes esto domesmo lado, o composto Z, caso contrrio, E. Veja o exemplo:

I 2 Em C-2 os substituintes so iodo e fenila (C). O iodo tem maior prioridade Em C-3 os substituintes so metila (C) e hidrognio. O carbono tem maior prioridade.

3

Z

I 2 3

E

Assim, a nomenclatura cis x trans est cada vez ficando mais restrita aos compostos cclicos.


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2.1. PolienosQuando um composto possui mais de uma ligao dupla ele denominado genericamente de polieno.

Os polienos podem ser de trs tipos (Figura 6): isolados quando as duplas no esto em carbonosvizinhos e a uma dupla no interfere na outra; cumulados quando as ligaes duplas possuem um

carbono em comum. A reatividade desses compostos muito diferente o carbono comum s duas

ligaes duplas hibridizado sp e no vamos discutir nesse texto; conjugados , quando as ligaes

duplas esto em carbonos vizinhos. Nesse caso, uma ligao dupla interfere na outra e eles so mais

estveis, pois os eltrons esto deslocalizados. Observe, na Figura 6, o desenho dos orbitais p do buta-

1,3-dieno. Por que os eltrons iriam escolher ficar s nos orbitais entre C-1-C-2 e C-3-C-4 e no entre C-

2-C-3? Na realidade, os eltrons no escolhem nada e esto distribudos igualmente entre todos os

orbitais, isto , esto deslocalizados .

Buta-1,3 dieno

Figura 6: Orbitais p do Buta-1,3- dieno

A deslocalizao eletrnica (sistemas conjugados) est associada existncia de cor nos compostos

orgnicos. A Figura 7 mostra dois exemplos de produtos naturais muito conjugados e por conta disso,

coloridos.


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Figura 7: Exemplos de compostos conjugados

3. AlcinosAlcinos so hidrocarbonetos insaturados contendo uma ligao tripla (CC) e por serem

hidrocarbonetos (constitudos apenas de carbono e hidrognio), tambm so apolares e insolveis em

gua. Devido ao fato da ligao tripla ser linear , o menor ciclo-alcino que existe o ciclo-nonino - C9

(imagine voc tentar fechar uma cadeia partindo de uma linha. Vai ter que forar a barra e criar uma

espcie muito tensionada. Essa tenso s deixa de existir a partir de nove tomos. Veja a Figura 8:

Figura 8: Tenso na formao de ciclo-alcinos

Clorofila: Pigmento verde dasplantas; repare a conjugaoentre os anis nitrogenados

(em verde)

Licopeno: pigmento responsvel

pela cor vermelha do tomate


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A obteno de alcinos mais complicada que a dos outros hidrocarbonetos, com exceo do acetileno

(etino): HCCH, o alcino com maior aplicabilidade que se conhece at hoje.

O acetileno pode ser preparado facilmente a partir do coque (carvo mineral): reao do carvo comxido de clcio (cal viva ou cal virgem) em altas temperaturas (usa-se fornos eltricos) produz carbetode clcio CaC2 que, ao reagir com gua, forma acetileno (Esquema 5).

Esquema 5: Preparao do acetileno a partir de carbeto de clcio

O acetileno se decompe facilmente quando comprimido, causando exploses violentas. Por isso, ao

contrrio de outros gases como o oxignio, hidrognio e nitrognio, o acetileno armazenado emcilindros de baixa presso em uma soluo com acetona.

A combusto de acetileno libera muito calor (altamente exotrmica) e, por isso, ele usado nas soldas

oxi-acetilnicas (maaricos). O lampio de carbeto tambm funciona base da combusto do acetileno.

Pelo mesmo motivo citado para os alcenos, os alcinos sofrem classicamente reaes de adio. Assim,

adio de gua a alcinos leva obteno de cetonas, pois o produto formado um lcool vinlico (ou

enol: compostos onde a hidroxila OH est ligada a uma C=C de alcenos), que se transforma

imediatamente no seu tautmero, um composto carbonlico (Esquema 6a). Mas, o que tautomeria ?Devido a uma questo de estabilidade, alcois vinlicos espcies normalmente instveis sofrem

migrao de hidrognio com deslocamento de eltrons gerando as formas carboniladas (carbonila:C=O) correspondentes (Esquema 6b):


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Bem, mas o que aromtico? E hidrocarboneto aromtico?

Aromticos so compostos cclicos, insaturados, que so muito estveis devido energia deestabilizao por ressonncia . Mas, o que isso? Vamos olhar a Figura 10, que apresenta a arrumao

dos orbitais p no benzeno:

Figura 10: Benzeno e seus orbitais p

Assim como j se viu para o caso dos polienos conjugados, aqui tambm os eltrons no escolhem dois

orbitais p para ficarem. Eles esto deslocalizados por todos os tomos do ciclo formando duas nuvens

eletrnicas: uma abaixo e outra acima do plano do anel. essa deslocalizao que chamamos de

ressonncia e por causa disso o benzeno pode ser representado das seguintes formas:

Estas duas formas denominadas estruturas de

Kekul nos indicam que o benzeno no uma

ou outra estrutura, mas uma mistura das duas(um hbrido de ressonncia).


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Esse hbrido pode ser representado da seguinte forma: , onde o crculo representa as

nuvens eletrnicas.

Assim, podemos definir que um composto aromtico se for cclico para formar a nuvem de

eltrons deslocalizados insaturado , todo conjugado e planar para que os orbitais p possam se

entrosar paralelamente. Observou-se que essas condies so atingidas quando o anel conjugado

possui 4n+2 eltrons p, onde n um nmero inteiro (regra de Hckel ). Observe a Figura 11 que voc

vai entender isto melhor:

Figura 11: Exemplos de aromticos e no-aromticos

Bem, agora voc j deve ter percebido o que um hidrocarboneto aromtico. um composto que s

possui carbono e hidrognio e possui todas as propriedades que lhes conferem o carter de

aromaticidade: cclico, planar, todo conjugado e obedece regra de Hckel. A Figura 12 mostra

exemplos de hidrocarbonetos aromticos:


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Figura 12: Exemplos de hidrocarbonetos aromticos

A maior fonte natural de compostos aromticos o alcatro da hulha (carvo mineral), mas, como essa

fonte no d conta de toda a necessidade do mundo moderno, compostos aromticos tambm so

obtidos a partir do petrleo.

A hulha uma variedade de carvo resultante da fossilizao da madeira em ausncia de ar. A

destilao da hulha produz trs fraes: frao gasosa, que j foi muito usada como combustvel

domstico e industrial (gs de rua), mas que tem sido substituda pelo gs natural, menos poluente ehoje usada industrialmente como fonte de hidrognio; frao lquida, constituda das chamadas

guas amoniacais (alto teor de NH3 e usada para a obteno de fertilizantes) e o alcatro da hulha,

maior fonte de produtos aromticos (a Tabela 1 mostra as principais fraes obtidas na destilao do

alcatro da hulha); frao slida coque , formada praticamente apenas por carbono e usada em

metalurgia para a obteno de alumnio, de ferro gusa e na produo de ao.

FRAO FAIXA DE TEMPERATURA

DE DESTILAO (oC)

PRINCIPAIS COMPONENTES

leos leves 80-170 Benzeno, tolueno e xilenos

leos mdios 170-230 Fenis, cresis e naftaleno

leos pesados 230-270 Fenis, cresisleos de antraceno 270-400 Antraceno e Fenantreno

Resduo Piche

Tabela 1: Fraes obtidas na destilao do alcatro da hulha

Devido ao seu carter apolar, os hidrocarbonetos aromticos so muito utilizados como solventes,alm, claro, como matria-prima para inmeros compostos importantes (medicamentos, inseticidas,

explosivos, etc.)


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Como a aromaticidade confere aos compostos aromticos uma estabilidade especial, as reaesclssicas dos aromticos so reaes de substituio e no de adio, pois essas ltimas acabariam com

a aromaticidade do sistema. Assim, por exemplo, a reao do benzeno com cido ntrico/cido sulfrico

leva substituio de um hidrognio pelo grupo nitro, formando o nitrobenzeno (Esquema 7). O

nitrobenzeno tem um odor considerado agradvel e por causa disso muito usado em graxas de

sapatos, polidores de pisos, solventes para tintas e para o tratamento de couros utilizados emvesturios. Sua maior aplicao como matria-prima para a sntese da anilina.

Esquema 7: nitrao do benzeno

Funes orgnicas Halogenadas

A substituio de um ou mais hidrognios de um composto orgnico por halognio (F, Cl, Br e I) leva

formao dos halocompostos. A ligao C-X uma ligao polar essa polaridade diretamente

correlacionada eletronegatividade do halognio: F > Cl > Br >I - e quem governa a reatividade

desses compostos.

5. Haletos de alquila e de arilaOs haletos de alquila tm grande importncia no mundo moderno. Compostos organoclorados somuito utilizados como solventes possuem a vantagem de no serem inflamveis em comparao com

aqueles derivados de petrleo lubrificantes industriais, herbicidas e inseticidas.

O triclorometano (CHCl3-clorofrmio) e o cloreto de etila (CH3CH2Cl) j foram muito usados como

anestsicos, mas, devido s suas toxicidades, atualmente tm aplicao apenas como solventes. O

diclorometano (CH2Cl2) j foi muito utilizado nas indstrias alimentcias na obteno de caf

descafeinado (solvente para extrair a cafena), mas hoje tem sido substitudo por CO2 lquido. O


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bromometano (CH3Br) tem origem natural ( exalado por algas marinhas) e sintticas e foi muito

utilizado como fungicida e herbicida: era utilizado para esterilizar solos, na proteo de mercadorias

armazenadas (gorgulho de gros e traas de farinhas) e na desinfeco de depsitos e moinhos.

Atualmente vrios pases o esto substituindo pelo iodometano (CH 3I), que parece ser menos txico e

menos agressivo ao ambiente. Os clorofluorocarbonos (CFCs, Freons) j foram muito utilizados como

propelentes de aerossis e gases refrigerantes de geladeiras e condicionadores de ar, todavia, devidoao fato de serem um dos responsveis pelo buraco de oznio, esto sendo substitudos pelos

hidrogeno-fluorocarbonos -HFCs- (veja Figura 13). Em 1990, o Brasil aderiu ao Protocolo de Montreal,

um acordo internacional, firmado em 1987, em Montreal (Canad), no qual os pases signatrios se

comprometeram, na poca, a reduzir em 50% a produo e consumo de CFC1s at o ano 2000. Em

1990, essa meta de 50% foi revista (Emenda de Londres) e houve o compromisso de abandonar

totalmente o consumo de Freons at o ano 2000 e o de bromometano at 2015. O Brasil (dados de2007) j reduziu em 90% a quantidade de CFCs que produzia em 1986.

Figura 13: CFC-12 e HFC-134 A.

Os compostos clorados tm grande atividade como pesticidas (veja na Figura 14), mas, como causam

problemas ambientais srios, seu uso est decaindo. O problema que eles permanecem no ambiente

e so txicos aos seres vivos recebem, inclusive, a designao genrica de poluentes orgnicos

persistentes (POP). Outros organoclorados que j foram muito utilizados so os PCBs (bifenilas

policloradas) ver Figura 14. Como resistem a altas temperaturas, so maus condutores eltricos e

quimicamente no reativos (estveis quimicamente); foram muito utilizados em refrigerao, insulantes

e lubrificao. Eram usados em transformadores, capacitores, trocadores de calor, sistemas hidrulicos,

leos industriais, tintas, adesivos, retardadores de chama, etc. No Brasil, so comercializados com o

nome genrico de Ascarel. Em 1981, atravs de uma Portaria Ministerial, foi proibida a fabricao,comercializao e uso de PCBs em todo o territrio brasileiro. No entanto, permite que os

O CFC-12 era o gs mais usado em geladeiras e freezers. Desde 2002 estes

equipamentos fabricados no Brasil tm subsitituido o CF2 per HFC 134 A.


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equipamentos j instalados continuem em funcionamento at que seja necessria sua substituio por

quebra (o que leva mais ou menos quarenta anos).

Figura 14: Exemplos de POP

Dentre os haletos ligados a C sp2, o mais importante, com certeza, o cloreto de vinila (CH2=CHCl),

monmero do policloreto de vinila (PVC) Figura 15. Quem nunca viu um cano de PVC? O

tetracloroetileno (Cl2C=CCl2) o solvente usado em tinturarias nas lavagens a seco a lavagem a

seco no significa ausncia de lquido (a roupa molhada com o solvente), mas sim ausncia de gua.

O tetrafluoroetileno (F2C=CF2) o monmero do politetrafluoroetileno (PTFE), conhecido como teflon Figura 15. um polmero com muitas aplicaes, dentre as quais, revestimento de panelas

principalmente frigideiras porque as frituras tendem a no aderir nesse polmero. Uma aplicao

curiosa do teflon o seu uso na construo de edifcios prova de terremotos, pois sapatas deslizantes

de teflon includas nas fundaes permitem que o prdio se movimente sem desgastar o seu suporte.


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Figura 15: Exemplos de polmeros halogenados

A reatividade dos haletos de alquila e de arila so bem diferentes. Os haletos de alquila sofrem,

classicamente, reaes de substituio podem ser transformados em vrias outras funes orgnicas

e, por isso, so muito utilizados como matria-prima e de eliminao, formando alcenos ou alcinos.Assim, por exemplo, a reao do 2-cloro-propano com soluo alcoolica de KOH (KOH em etanol)

forma o propeno, enquanto a reao com soluo aquosa de KOH leva obteno do propan-2-ol

(Esquema 8).

Esquema 8: Reao de 2-cloro-propano com KOH em diferentes meios


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J os haletos de arila sofem reaes de substituio no anel aromtico, que, dependendo das condies

reacionais acontecem por substituio de um hidrognio ou do prprio haleto. Assim, tratamento de

bomo-benzeno com NaNH2 forma a anilina, enquanto com HNO3/H2SO4 forma uma mistura de orto epara nitro-bromo-benzeno (esquema 9). Repare que no primeiro caso foi o bromo que foi substitudo,

enquanto no segundo foi o hidrognio. Quando ocorre essa substituio, ela sempre acontece nas

posies orto e para , em relao ao halognio.

Esquema 9: Reaes do bromo-benzeno

Reao tanto dos haletos de alquila quanto dos de arila com limalha de magnsio formam os reagentes

de Grignard (RMgX ou ArMgX), que esto discutidos no item 17.

Dentre os compostos orgnicos halogenados existe ainda a classe dos haletos de acila (RCOX), que voc

vai conhecer mais adiante (item 11):

Nota: Quando o anel aromtico possui um substituinte, asposies so designadas orto , meta e para :

Brorto orto

meta meta

para


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Funes Orgnicas Oxigenadas

Classes que contm o grupo funcional oh: alcois e fenis

6. Alcois

Apesar de a gente sempre associar essa palavra ao lcool etlico (etanol- CH3CH2OH) usado em bebidas

alcolicas e combustvel, entre vrias outras aplicaes, os alcois compreendem uma grande famliade compostos orgnicos que possuem uma hidroxila (OH) ligada a um carbono saturado (sp 3). Na

Figura 2 voc j foi apresentado a alguns alcois. As ligaes C-O e O-H so polares, e isso responde

grande parte pela reatividade dos alcois. Alm disso, o hidrognio ligado ao oxignio faz ligao

hidrognio fora intermolecular forte , o que faz, por exemplo, com que no existam alcois gasososnas condies normais de temperatura e presso (CNTP). O metanol (CH3OH) um lquido inflamvel e

possui chama invisvel. Por causa disso, exige cuidados especiais no seu manuseio. usado como

combustvel em Frmula Indy e as equipes de automobilismo dessa categoria recebem treinamento

especial, pois o fogo resultante do metanol invisvel.

O metanol tambm denominado lcool da madeira, porque era obtido pela sua destilao.

Atualmente obtido industrialmente por reao de carvo com gua na presena de catalisadores etem grande aplicao como solvente.

O etanol muito usado como combustvel e possui a vantagem, em relao gasolina e ao leo diesel,

de ser renovvel e tambm um combustvel limpo, isto , no libera, em sua combusto, compostos

de enxofre, o que acontece com os derivados de petrleo. No Brasil, obtido pela fermentao

principalmente da cana-de acar. O lcool vendido em farmcias denominado lcool desnaturado,

porque adicionam-se substncias de sabor desagradvel, para evitar seu uso como bebida.

Dois exemplos de polialcois (mais de uma funo hidroxila) importantes so o etileno-glicol e a

glicerina (Figura 16). O primeiro um diol duas hidroxilas usado na fabricao de polmeros (por

exemplo, poliuretano e polisteres) e como aditivos em radiadores de automveis, para evitarenferrujamento e congelamento da gua em pases de clima frio. A glicerina (glicerol, propanotriol)

um triol, subproduto da obteno de sabes e biodiesel (as gorduras so tristeres ver item 12 de

glicerol) e usada como umectante em cosmticos e indstria alimentcia. matria-prima para a

produo da trinitroglicerina, plsticos e fibras sintticas.


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Figura 16: Etileno-glicol, glicerol e exemplos de derivados

Os alcois sofrem vrios tipos de reaes. Como o oxignio muito eletronegativo,o hidrognio da

hidroxila cido . Por exemplo, o metxido de sdio (CH3O-Na+), uma base usada na fabricao dobiodiesel, obtida por reao do metanol com sdio metlico, aproveitando exatamente a acidez desse

hidrognio (veja esquema 10). Na realidade, essa reao de reduo do hidrognio. Podemos tambm

retirar o hidrognio por reao clssica cido-base, mas a temos de usar bases muito fortes, pois os

alcois so cidos fracos.

Como o oxignio possui dois pares de eltrons no ligantes (conte o nmero de eltrons em torno do

oxignio e repare que para completar o octeto existem quatro eltrons que no esto fazendo ligao)eles podem receber um H +, ou seja, tambm podem atuar como base. Os ctions resultantes dessareao so chamados de ons alquil-oxnios e so muito utilizados como intermedirios em reaes de

substituio e eliminao de alcois (para aumentar a reatividade dos alcois). Substncias que podem

atuar tanto como bases quanto como cidos so denominadas anfotricas.


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Esquema 10: Obteno de metxido de sdio e utilizao na fabricao de biodiesel.

Por exemplo, o ter etlico pode ser obtido por reao do etanol com H2SO4. Para essa reao ocorrer,

em uma primeira etapa ocorre uma protonao da base (o etanol) pelo cido, formando o on

alquiloxnio. A, ento, que outra molcula do lcool ataca esse on, levando, aps desprotonao, ao

ter. O H2SO4 atua como catalisador: ele protona o lcool etlico para que seja eliminada gua, uma

molcula neutra, estvel, mais fcil de ser eliminada que um HO-. Veja o Esquema 11, que facilita o

entendimento:

Esquema 11: Mecanismo de formao do ter etlico a partir do etanol.


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A desidratao de alcois para obter alcenos feita por aquecimento com H 2SO4 ou H3PO4 e segue o

mesmo princpio: protonao do lcool para ser eliminada uma molcula de gua (Esquema 12):

Esquema 12: Desidratao do cicloexanol

Como os alcois primrios (RCH2OH) possuem dois hidrognios ligados ao carbono em que est ligada

a hidroxila, sofrem oxidao parcial at aldedo (s um hidrognio oxidado) ou total (oxidao dos

dois hidrognios) at cido carboxlico. Os alcois secundrios (R2CHOH) so oxidados a cetonas.

Alcois tercirios, como no possuem hidrognio ligado ao carbono que contm hidroxila no so

oxidados.

Os bafmetros utilizados pela polcia para a medida de lcool no sangue de motoristas baseiam-se na

oxidao do etanol a cido actico usando dicromato de potssio como agente oxidante (Esquema 13):

Durante essa reao, o on dicromato (Cr+6), de cor laranja, reage com lcool formando cido actico e

sendo reduzido a sulfato de cromo (Cr+3), de cor verde. O grau de mudana de cor est diretamente

relacionado quantidade de lcool no ar (sopro). O cido sulfrico catalisador da reao. Para medir a

quantidade de lcool, a mistura que sofreu a reao comparada a uma que no reage em um sistema

de fotoclulas e a diferena de cor produz uma corrente eltrica que faz a agulha do medidor se mover.


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Esquema 13: Reaes do bafmetro

7. Fenis

Fenis so uma classe de compostos orgnicos que possuem a hidroxila diretamente ligada a um anel

aromtico. O fenol (hidroxibenzeno, cido fnico) foi o primeiro antissptico usado em hospitais para

evitar a proliferao de micro-organismos. Seu uso hoje como antissptico proibido porque muito

corrosivo e causa queimaduras srias. Os metil-fenis so comumente conhecidos como cresis e a

mistura dos ismeros orto , meta e para so muito utilizados como desinfetantes (creolina Figura 17).

Figura 17: Fenol e cresis

O fenol usado na fabricao de polmeros, corantes, resinas e medicamentos (Figura 18). A baquelite

uma resina sinttica, obtida por polimerizao de fenol com formaldedo, quimicamente estvel e

resistente ao calor. Seu uso decresceu muito, por ser quebradia, mas ainda usada em materiais que


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necessitam ser resistentes a temperaturas, como suportes de lmpadas e alas de panelas. O vermelho

de fenol um corante muito utilizado como indicador de pH: sua cor exibe uma transio do amarelo

ao vermelho na faixa de pH entre 6,6 e 8. Acima de pH 8,1 fica com colorao rosa magenta. utilizado,por exemplo, em kits para verificao de pH de piscinas. O cido saliclico utilizado como esfoliante em

tratamentos de psorase e dermatites esfoliantes. tambm o precursor para a sntese do cido acetil-

saliclico (AAS) e do salicilato de metila.

Figura 18: Fenol e exemplos de derivados

Os fenis so bem mais cidos que os alcois porque o sal resultante (fenolato ou fenxido)

estabilizado por ressonncia (deslocalizao de eltrons veja a Figura 19). Assim, pode-se usar bases

mais fracas, como NaOH ou KOH (essas bases no reagem com alcois). Esses fenolatos so muito

reativos e utilizados para a sntese de teres alquil-arlicos (conhecida como sntese de Williamson),

como mostrado no Esquema 14:


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Figura 19: Deslocalizao eletrnica no fenolato

Esquema 14: Sntese de Williamson

J comentamos que os alcois so anfteros : reagem como cidos e como bases. J os fenis noreagem como base pelo mesmo motivo que explica a sua acidez: como os pares de eltrons do

oxignio (um de cada vez) esto deslocalizados pelo anel aromtico muito semelhante ao que a gente

viu para o fenolato, Figura 20 no esto disponveis para se ligar ao hidrognio, pois perderiam essa

capacidade de deslocalizao. Essa diferena de carter bsico evidenciado em uma reao clssica

para a formao de steres (ver item 12): a esterificao de Fischer.

A esterificao de Fischer uma reao que ocorre entre alcois e cidos carboxlicos para formar umster (veja o esquema 15, da obteno do acetato de isoamila, um ster muito usado como flavorizante

substncia adicionada em alimentos e medicamentos para mimetizar determinados sabores e odores


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de banana). Nessa reao, o lcool funciona como base, utilizando um dos pares de eltrons no

ligantes do oxignio para fazer uma ligao como o carbono carbonlico dos cidos carboxlicos:

Esquema 15: Esterificao de Fischer

J os fenis no formam steres aromticos por reao com cidos carboxlicos (porque no tm o

carter bsico dos alcois). Para se obter, por exemplo, o AAS (Esquema 16), que um ster de fenol,

usamos anidrido actico (ver item 11) ao invs de cido actico, porque o primeiro mais reativo. Com

o cido actico, a reao no ocorre.

Esquema 16: Obteno do AAS


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Alm das reaes comentadas acima, os fenis tambm sofrem reaes de substituio no anel

aromtico, no qual o hidrognio ligado ao anel substitudo por um tomo ou grupo de tomos. Da

mesma forma que os halognios, as substituies sempre ocorrem nas posies orto e para em relao hidroxila fenlica. A sntese de Kolbe-Schimitt (Esquema 17) para a obteno do cido saliclico um

exemplo clssico e, nesse caso, a reao s ocorre na posioorto ocorre uma complexao da OH (na

realidade, do fenolato, pois a gente primeiro trata o fenol com NaOH) com o CO2, que orienta para que a

reao s ocorra a.

Esquema 17: Sntese de Kolbe-Schmitt

8. teres

Quando o hidrognio da OH de alcois e fenis substitudo por um grupo alquil ou aril, temos a classedos teres. O ter etlico (CH3CH2OCH2CH3) ou etoxi-etano o que conhecemos como ter, usado

como anestsico, como solventes de resinas e leos (so pouco polares) e na extrao de leos,

gorduras e essncias. A polcia federal controla a venda de ter etlico, porque ele usado como

solvente para a extrao da cocana das folhas de coca. O problema do uso do ter que ele voltil

(evapora facilmente), inflamvel (pega fogo muito fcil) e mais denso que o ar: se deixarmos uma

garrafa de ter aberta ele vai volatilizando e se acumulando no cho. A, qualquer fasca suficiente

para gerar um incndio. O ter etlico tambm denominado ter sulfrico, pois foi obtido pela

primeira vez por Valerius Cordus sc. XVI, quando reagiu etanol com cido sulfrico (essa reao agente viu quando discutiu os alcois Esquema 11).

Os teres so pouco reativos (s sofrem basicamente reaes de clivagem-quebra - por cidos, como

exemplificado no Esquema 18) e por causa dessa propriedade so muito usados como solventes (um

solvente s deve dissolver as substncias, e no reagir com elas. A seria um reagente!). O

Tetraidrofurano -THF, dimetoxietano - DME - e a dioxana (Figura 20) so exemplos de solventes que a

gente usa muito em laboratrios de Qumica.


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Esquema 18: Clivagem do ter etlico

Figura 20: Exemplos de solventes etreos

Uma exceo baixa reatividade dos teres so os epxidos : teres cclicos com trs carbonos. Comopara fechar a cadeia carbnica com apenas trs carbonos, a cadeia tem que ser forada, os ngulos das

ligaes C-C ficam muito diferentes dos do tetraedro (C sp3:109,5

o) lembrem-se que os ngulos de um

tringulo equiltero so de 60 o e a gente diz que os epxidos (assim como o ciclo propano) so muito

reativos (tendem a sofrer reaes de abertura do anel), porque tm uma grande tenso angular .

O epxido sem substituinte denominado xido de etileno. um gs utilizado para esterilizao deequipamentos hospitalares que no podem ser esterilizados por meio de altas temperaturas. tambm

a matria-prima para a obteno do etileno-glicol e polmeros como os polietilenoglicis (PEG) (Figura21), utilizados, por exemplo, em cremes cosmticos e medicamentosos.

Vrios tipos de epxidos com diversos substituintes so usados para a obteno das resinas epxi(Figura 21).


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Figura 21: Exemplos de polmeros obtidos de epxidos.

Classes Orgnicas Que Possuem O Grupo Funcional Carbonila (C=O)

9. Aldedos e cetonasOs aldedos e cetonas possuem como grupo funcional a carbonila, no qual o carbono est hibridizado

sp2. Essa ligao polar o carbono est com carter positivo: eletroflico e a responsvel pela

grande reatividade dessa classe de compostos. Os aldedos e cetonas com pelo menos um hidrognio

(hidrognio ligado no carbono vizinho ao grupo carbonila) encontram-se em um equilbrio dinmico

com um ismero denominado enol (Esquema 19). Esse equilbrio denominado tautomerismo ceto-

enlico e, na grande maioria das vezes, est deslocado sempre para a forma ceto (para os aldedos ou

cetonas), isto , sempre tem muito mais aldedo ou cetona do que enol.


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Figura 22: Exemplos de aldedos e cetonas usados como aromatizantes

O metanal (formaldedo) um gs normalmente comercializado na forma de uma soluo aquosa a

37% conhecida como formol ou formalina. Esta soluo muito utilizada como desinfetante e como

conservante de amostras biolgicas. O formaldedo (gs) usado na produo das resinas baquelite

(reveja a Figura 18), frmica (formaldedo + ureia), etc.

O etanal (acetaldedo) um lquido incolor de cheiro caracterstico: aquele cheiro tpico dos carros alcool devido oxidao parcial do lcool etlico a etanal. utilizado na fabricao de polmeros (por

exemplo, o poliacetato de vinila PVA cola branca), inseticidas ( matria-prima para a obteno deDDT), e na fabricao dos espelhos comuns (espelhos de prata).


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A acetona (propanona) a cetona mais simples e usada como solventes (de lacas, resinas, acetileno),

na extrao de leos vegetais e na fabricao de medicamentos hipnticos como o sulfonal (um

sonfero).

Os aldedos e cetonas so muito importantes na Qumica Orgnica devido versatilidade, ao grandenmero de reaes de que podem participar, com possibilidade de formao de vrios tipos de

produtos. Vamos ver as caractersticas do grupo funcional carbonila para o qual a gente estende essareatividade: como contm uma insaturao (C=O), apresentam, por isso, tendncia a sofrer reaes de

adio, como os alcenos. Todavia, diferentemente dos alcenos, a ligao muito polarizada, o que

traz consequncias importantes. O carbono tem carter positivo e assim sofre ataque de espcies que

possuem uma carga negativa ou um par de eltrons no ligantes (nuclefilos). Relembre (reveja item 2,

Esquema 4) que nos alcenos quem inicia a reao de adio C=C uma espcie positiva umeletrfilo.

A reao de Grignard um exemplo clssico de adio nucleoflica carbonila (Esquema 20). Como no

reagente de Grignard, o carbono est ligado a um metal mais eletropositivo o carbono est comcarter nucleoflico e ento se adiciona carbonila, formando alcois. Observe analise as estruturas

que reaes com o formaldedo sempre formam alcois primrios, com aldedos so formados alcois

secundrios e com cetonas, alcois tercirios.

Como o hidrognio menor que grupos alquila, em todas as reaes de adio nucleoflica os aldedosreagem mais rapidamente que as cetonas (tem mais espao para o nuclefilo atacar a carbonila dealdedos) e o formaldedo o mais reativo de todos (tem hidrognio dos dois lados).

Esquema 20: Reaes de Grignard em aldedos e cetonas


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Outra reao de adio nucleoflica C=O, e que acontece muito na natureza, a da adio de alcois a

aldedos, formando hemiacetais e acetais (ou hemicetais ou cetais , se ocorrer com cetonas),

conforme pode ser visto no Esquema 21:

Esquema 21: Adio de alcois a aldedos e cetonas

Essas funes orgnicas so muito instveis porque contm dois tomos de oxignio eletronegativos

ligados a um mesmo carbono e normalmente a gente no consegue obt-los (rapidamente voltam para

as cetonas ou aldedos, embora esteja comprovado que se formam!). Todavia, quando as funes OH e

C=O esto na mesma molcula, essa reao acontece bem mais facilmente e os produtos so, tambm,facilmente isolados.

Os acares (carboidratos) so compostos de funo mista: polilcool-aldedo ou polilcool-cetona de

frmula geral CnH2nOn. So classificados em monossacardeos, dissacardeos ou polissacardeos, sendo

esses dois ltimos formados por dois (dissacardeos) ou mais monossacardeos (os polissacardeos so

polmeros naturais). Por exemplo, a glicose um monossacardeo, a sacarose (acar de cozinha), umdissacardeo (glicose + frutose) e o amido, um polissacardeo ( constitudo por mais ou menos 1.400

unidades de glicose). Agora, repare bem a estrutura deles (Figura 23) e perceba que so hemicetais ou

hemiacetais. Na realidade, o que ocorre que como a OH e a C=O pertencem mesma molcula, somantidos permanentemente na vizinhana um do outro: mesmo quando h um desligamento

momentneo (e h, em soluo: os hemicetais e hemiacetais esto frequentemente se desligando) amolcula tende a passar a maior parte do tempo na forma cclica (hemiacetal ou hemicetal),

especialmente se o anel formado tiver cinco ou seis membros.


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Figura 23: Glicose, sacarose e amido

Alm da reao de adio carbonila, os aldedos podem sofrer reaes de oxidao, formando cidos

carboxlicos existem inmeros reagentes que podem fazer isso, dentre os quais o K 2Cr2O7 em meio

cido (mesmo oxidante que a gente viu para os alcois e utilizado nos bafmetros), KMnO4

(permanganato de potssio), hipocloritos (gua sanitria) e o complexo Ag (NH3)2OH (complexo

diamin-prata). Esse ltimo, ao oxidar aldedos, forma prata metlica (Ag0) que se deposita no recipiente

onde se faz a reao. dessa maneira que so feitos os espelhos (Esquema 22). As cetonas, como no

possuem hidrognio diretamente ligado ao carbono da carbonila, no so oxidadas.

Nota: A estrutura aberta da glicose est apresentada em Projeo de Fischer, aforma mais usual de se trabalhar com a apresentao dos acares.


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Esquema 22: Reao de formao do espelho de prata

Aldedos e cetonas podem ser reduzidos, e a, dependendo do reagente usado, vo formar alcois (com

Zn, HCl, por exemplo) ou hidrocarbonetos (com amlgama de Zn/HCl). No esquema 23 so mostrados

exemplos. Observe que aldedos vo gerar alcois primrios e cetonas alcois secundrios.

Esquema 23: Reduo de aldedos e cetonas


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Outros cidos carboxlicos so produzidos por micro-organismos em processos de decomposio de

alimentos. O cido butrico CH3CH2CH2COOH), por exemplo, encontrado na manteiga ranosa. Um

processo semelhante ocorre com a gordura (gorduras so steres do glicerol, lembra-se?) que eliminada em nosso suor: dependendo das bactrias presentes na pele de cada indivduo, certas partes

do corpo podem adquirir, principalmente perto do prazo para o prximo banho, cheiros muito

semelhantes a certos alimentos estragados ou maturados.

Devido ao seu carter bsico, os cidos carboxlicos sofrem reaes de neutralizao com bases

formando sais (Esquema 24):

Esquema 24: Reao de neutralizao do cido actico

Os sabes so sais de cidos graxos . cidos graxos so cidos carboxlicos, geralmente com uma

cadeia carbnica longa no ramificada; essa cadeia pode ser saturada (sem ligaes duplas) ou

insaturadas. No caso das insaturadas, em todos os cidos graxos naturais elas so de configurao cis. A

grande maioria dos cidos graxos naturais tem um nmero par de tomos de carbono. Essa longa

cadeia carbnica que faz com que os cidos graxos sejam insolveis em gua. A Figura 24 mostra

alguns exemplos de cidos graxos.


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Figura 24: Exemplos de cidos graxos

Todavia, apesar de serem sais de cidos graxos, os sabes no so obtidos por reaes de neutralizao

desses, mas a partir dos tristeres do glicerol (leos ou gorduras). A gente vai ver isso um pouco mais afrente, quando estudarmos os steres.

Os cidos carboxlicos sofrem principalmente reaes de substituio da OH por outros tomos ou

grupos de tomos que so denominadas de reaes de substituio no grupo acila (acila o nome de

radicais do tipo RCO). Essas reaes formam compostos constituintes de uma grande variedade de

classes funcionais, chamadas genericamente de derivados dos cidos carboxlicos, que so: haletos de

cidos, anidridos, steres, amidas e nitrilas (veja Figura 25, que apresenta um exemplo de cada). Essasltimas no so obtidas por substituio da OH, mas so consideradas derivados de cidos porque por

hidrlise (reao de quebra por ao de gua) geram cidos carboxlicos. Por definio, derivado de

cido carboxlico todo composto que por hidrlise gera cido carboxlico.


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Figura 25: Exemplos de derivados de cidos carboxlicos

11. Haletos de cidos e anidridos de cidos

s vezes preciso realizar reaes que so mais difceis de acontecer e, para isso, necessrio a

intermediao de espcies muito reativas (por exemplo, relembre que a gente comentou que os fenis

no so esterificados por reao e Fischer com cidos carboxlicos, item 7, Esquema 16). Por conta disso,

o homem inventou as funes orgnicas haletos de cido e anidridos, ou seja, esses compostos no

existem na natureza. Os haletos de cidos os mais comuns so os cloretos so obtidos pela reao

de cidos carboxlicos com SOCl2 (cloreto de tionila) ou haletos de fsforo como PCl3 (tricloreto de

fsforo) ou PCl5 (pentacloreto de fsforo). A partir deles so os derivados de cidos carboxlicos

mais reativos que existem consegue-se obter todos os outros derivados de cidos carboxlicos

(exceto as nitrilas Esquema 25).


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Esquema 25: Formao e reaes do cloreto de acetila (cloreto de cido)

Os anidridos de cido, como o prprio nome diz, so obtidos por tratamento dos cidos

correspondentes com um agente dessecante (P 2O5, por exemplo). Como voc viu acima no esquema

25 tambm podem ser formados a partir de cloretos de cidos, mas esse mtodo usado

principalmente quando se precisa de anidridos mistos (que vm de dois cidos diferentes). cidos

dicarboxlicos, que podem formar anidridos cclicos com cinco ou seis membros, geralmente perdem

gua com mais facilidade - basta aquecer (veja Esquema 26).

Esquema 26: Obteno de anidrido cclico

Os anidridos s no so mais reativos que os haletos de cido. Dessa maneira, a partir deles tambm se

faz reaes de esterificao e formao de amidas. Relembre que a gente viu Esquema 16 que o

mtodo clssico de obteno de AAS usa o anidrido actico como agente de esterificao (o radical

CH3CO denominado acetil e esse tipo de esterificao a gente chama de reao de acetilao). Os


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anidridos e haletos de cido so espcies muito reativas e, assim, reagem rapidamente com a gua

(hidrlise) formando os cidos carboxlicos correspondentes. muito comum os qumicos pegarem

uma garrafa de anidrido actico e ela estar cheia de cido actico: medida que se manipula a garrafado reagente, vai entrando gua da umidade do ar e essa vai hidrolisando o anidrido.

12. steres

Nos steres, o hidrognio da carboxila (COOH) dos cidos carboxlicos substitudo por um grupo

alcolato (OR ou OAr). Os steres cclicos recebem a designao delactonas . Os steres tm vrias

aplicaes: como solventes, polmeros (polisteres), medicamentos (relembre que o AAS, por exemplo,

tem uma funo ster), flavorizantes (j comentamos que os steres tm essa grande aplicao naindstria alimentcia e de medicamentos) veja a Figura 26 e na fabricao de sabes.

Figura 26: Exemplos de steres usados como flavorizantes

A hidrlise de steres em meio cido forma cido carboxlico e lcool ( o reverso da esterificao de

Fischer Esquema 15 que j comentamos ser uma reao em equilbrio dinmico) e, em meio bsico,

forma os sais de cidos carboxlicos (carboxilatos) e lcool. Essa hidrlise denominada de

saponificao , pois a reao que produz sabo.

O

O

Butanoato de etilaFlavorizante para abacaxi

H

O

O

Formiato de isobutila

Flavorizante para framboesa

O

O

Acetato de benzila

Odor de gardnia

O

O

Acetato de octilaFlavorizante de laranja


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Os lipdeos so compostos naturais de origem biolgica, insolveis em gua. Os exemplos maiscomuns de lipdeos so os leos, gorduras e ceras. leos e gorduras so steres do glicerol (por isso so

tambm chamados de glicerdeos) onde, na maioria das vezes, as trs hidroxilas do glicerol esto

esterificadas com cidos graxos (se voc no lembra o que isso, reveja o item 10: cidos carboxlicos),

isto , so triglicerdeos. Chamamos de leo os glicerdeos que so lquidos temperatura ambiente e

de gorduras os que so slidos. Essa diferena de estado fsico porque as gorduras tm mais cidosgraxos saturados, enquanto os leos possuem mais cidos insaturados. Ceras so monosteres (no so

glicerdeos) de cidos graxos (Figura 28).

Alm dos leos, gorduras e ceras, existem outros lipdeos que so classificados separadamente devido

s suas propriedades diferenciadas: fosfolipdeos (incluindo fosfoglicerdeos) que so componentes

das membranas celulares ; esfingolipdeos que tambm so componentes das membranas celulares;lipoprotenas que fazem o transporte de colesterol no sangue; etc. Observe a estrutura do fosfolipdeo

e do esfingolipdeo (Figura 27) e perceba que o primeiro um ster de fsforo e a segunda uma

amida.

Figura 27: Exemplos de lipdeos


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A reao dos leos e gorduras com base (na maioria das vezes usa-se NaOH) em meio aquoso que

origina os sabes (Esquema 27):

Esquema 27: Produo de sabo

Agora vamos ver como os sabes atuam e para isso a gente precisa lembrar do conceito de tensosuperficial de um lquido , uma propriedade que est diretamente relacionada s foras de atrao erepulso que ocorrem entre as molculas. Quanto maiores forem as atraes intermoleculares de umlquido, maior sua tenso superficial: essas molculas, por estarem mais atradas umas s outras, tem

maior viscosidade e menor tendncia a esparramarem-se. Fisicamente falando, a tenso superficial

seria a energia necessria, na forma de trabalho, para expandir a superfcie de um lquido . Assim,fica perceptvel que quanto mais unidas estiverem as molculas de um lquido, maior ser o trabalho

necessrio para separ-las: maior ser a tenso superficial desse lquido.

As molculas de sabo possuem uma parte polar (o carboxilato) e uma parte apolar (a cadeia

carbnica). Essas molculas, quando em contato com lquidos, polares ou apolares, dissolvem-se,

passando a interagir com as molculas desse lquido. Ocorre, ento, uma diminuio da interao das

molculas do lquido e, como consequncia, reduo da sua tenso superficial . Assim, os sabes

so tensoativos , isto , so substncias que diminuem a tenso superficial de um lquido. Esse efeito evidenciado na formao de espuma. Quando a gente agita uma soluo de sabo em gua,

adicionamos ar ao meio e, como o sabo tensoativo, ele se rearruma e se alinha, agora, ao redor decamadas de gua cercadas por ar. Essa camada presa entre as molculas de sabo constituem uma

bolha. A espuma nada mais do que a soma de muitas dessas bolhas.


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Mas, e a, por que limpa? Bem, sendo o sabo tensoativo, ocorre a diminuio das interaes das

molculas de gua entre si e essa soluo de sabo-gua vai ter capacidade de interagir tanto com a

gua e com substncias polares via estrutura polar (parte hidroflica), quanto com substncias

apolares leos, gorduras,etc. constituintes da sujidade via cadeia carbnica (parte hidrofbica Figura 28).

Figura 28: Como o sabo limpa.

Agora que voc j entendeu como o sabo limpa, responda: verdade o fato de que quanto mais

espuma o sabo fizer, mais limpa? Claro que no! A espuma a participao do ar nas micelas, o que

no modifica em nada a sua capacidade de limpeza. Mas como isso virou crena entre os

consumidores, as indstrias de sabo adicionam a esses os chamados espessantes, que nada mais so

do que substncias que reduzem ainda mais a tenso superficial dos lquidos, e assim, levam a mais


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formao de espumas. O contrrio tambm verdade: certos sabes (sabo em p, por exemplo) levam

uma quantidade de aditivos que diminuem a capacidade de gerar espumas.

Todavia, se quisermos limpar uma superfcie suja com sabo e um tipo de gua que possua ons clcio

ou magnsio (gua dura), o sabo perde sua capacidade de limpeza: os ons de sdio (ou potssio) so

substitudos por clcio (ou magnsio) e esses sais resultantes precipitam no meio. Por conta disso, as

indstrias desenvolveram outro tipo de tensoativo que no tem esse problema: os detergentes. Os

detergentes so sais de cidos sulfnicos (Figura 29). So produtos sintticos obtidos de derivados do

petrleo.

Figura 29: Estrutura de um detergente

Analise a estrutura e repare que, como os sabes, possuem uma parte hidroflica o sal de sulfnio e

uma parte hidrofbica: uma longa (maior que oito carbonos) cadeia carbnica linear. A linearidade ausncia de ramificaes fundamental para que esses compostos sejam biodegradveis.O

mecanismo de limpeza dos sabes e detergentes o mesmo formao de micelas e eles soclassificados como tensoativos aninicos (a terminao da cadeia um nion). Existem tambm

tensoativos catinicos, onde normalmente a terminao um sal de amnio quaternrio (ver item 13).So utilizados, por exemplo, em condicionadores de cabelo e amaciantes de roupas.

A desvantagem dos sabes que eles no atuam em guas duras e tem menor capacidade de limpeza

que os detergentes (os detergentes diminuem mais a tenso superficial); por outro lado, devido a essa

grande capacidade tensoativa, os detergentes retiram tambm a gordura natural da pele: repare que

nossas mos, aps lavarmos a loua, ficam ressecadas e mais suscetveis a irritaes cutneas. Os sabes

possuem ainda a grande vantagem de serem obtidos de leos e gorduras, matrias-primas renovveis,o que no verdade para os detergentes (obtidos de derivados de petrleo).

Os steres sofrem tambm reaes de transesterificao (troca do grupo alcolato). Esse tipo de reao usado na preparao do biodiesel (reveja o Esquema 10), que uma reao de transesterificao: o

alcolato (glicerol) dos leos vegetais substitudo por metoxilato (OMe).


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Os steres tambm reagem com aminas, formando amidas (reaes de amonlise quando o reagente

a amnia e aminlise reao com outras aminas). Veja no esquema 28 a formao da acetamida,

um fungicida muito utilizado em culturas de tomates (em agricultura denominado cimoxanil).

Esquema 28: Obteno da acetamida

Os steres (bem como os cloretos de cido, anidridos e nitrilas) reagem com os reagentes de Grignard

formando alcois tercirios. Observe Esquema 29 que a reao passa por uma cetona e como essas

so mais reativas que os steres, imediatamente ocorre nova reao formando o lcool. Por causa disso,

todos os alcois tercirios obtidos dessa reao possuem, pelo menos, dois grupos R iguais. Os cidos

carboxlicos no sofrem reaes de Grignard, porque formam sais de magnsio protonando o reagente

(diz-se que eles matam o reagente).

Esquema 29: Reao de Grignard em estres

Todos os derivados de cidos carboxlicos inclusive aminas e nitrilas, que ns veremos mais adiante

quando estudarmos os grupos funcionais que contm nitrognio e os prprios cidos sofrem reaes

de reduo, gerando aldedos ou alcois ou aminas (reduo de amidas e nitilas), dependendo do

agente redutor utilizado.

Grupos funcionais que contm nitrognio.


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. 51 .


13. Aminas

As aminas so compostos orgnicos derivados da amnia, nas quais os hidrognios so substitudos

por grupos alquil ou aril. Em funo disso, so classificadas em primrias (RNH2), secundrias (RNHR) outercirias (RNRR). As aminas tm um comportamento similar amnia e assim so bases: reagem com

cidos formando os sais de amnio. Vrias aminas de origem natural so denominadas alcalides

devido s suas propriedades bsicas. A Figura 30 mostra exemplos de alcaloides.

Figura 30: Exemplos de alcaloides

Voc certamente j conhece a importncia das protenas e do DNA para os seres vivos. Essas

substncias so constitudas por compostos que possuem nitrognio em sua estrutura. natural,

portanto, que algumas aminas se formem durante a decomposio de material orgnico (orgnico aqui,

no sentido que provm dos seres vivos), como carnes e peixes mortos. Carnes e peixes emdecomposio devem o seu mau cheiro principalmente a aminas, cujos maravilhosos nomes

putrescina e cadaverina, por exemplo j so altamente sugestivos. Mesmo aminas simples como

metilamina, dietilamina, etc., tem cheiro de peixe podre, enquanto outras aminas mais complicadas,

como indol e escatol, tm desagradvel odor fecal (o mais incrvel que esses dois compostos, em

NH

Coniina : alcalideque matou Scrates

HHO

O

HO

ON

O

O

NH

Batracotoxina : existentena pele de alguns saposdo genero Phyllobates

N

N N

N

O

Cafena


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baixas concentraes, possuem um cheiro meio floral e so usados em perfumes!). A Figura 31 mostra a

estrutura dessas molculas de cheiro to agradvel.

Figura 31: Exemplo de aminas

Da, vemos que as aminas (e seus cheiros) fazem parte do cotidiano dos seres humanos desde tempos

imemoriais, mesmo que no tivssemos conscincia de suas estruturas e propriedades. No entanto,parece que as pessoas tm grande habilidade para inventar solues, mesmo sem conhecer os detalhes

qumicos, como mostra o antigo costume de temperar peixes com suco de limo: o suco de limo

cido (contm cido ctrico) e forma sais pouco volteis e inodoros com as aminas bases queconferem aos peixes seu cheiro caracterstico.

As aminas tm muitas aplicaes, que vo desde o processo de vulcanizao da borracha (acrscimo deaditivos borracha para torn-la deformvel) at produo de corantes e medicamentos. A anilina

(fenilamina) matria-prima para a obteno de uma classe de compostos orgnicos denominados

composta azo (possuem o grupamento N=N), que so muito usados como corantes, inclusive emalimentos (so os que a gente conhece como anilina).Na Figura 32 voc pode ver alguns exemplos:


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Figura 32: Exemplos de azo-corantes

Alm de reagirem com cidos, formando sais de amnio, as aminas tercirias reagem com haletos de

alquila compondo sais de amnio quaternrios (nitrognio ligado a quatro cadeias carbnicas)

Esquema 30. Ao contrrio do on amnio (NH4+) e dos sais de amnio (aqueles obtidos por reaes comcidos), os sais de amnio quaternrios ficam carregados eletricamente, independente do pH do meio.

So usados em condicionadores de cabelo, amaciantes de roupa, como tensoativos e desinfetantes.

Esquema 30: Obteno de sal de amnio quaternrio

14. AmidasAs amidas so derivados de cidos carboxlicos em que a hidroxila substituda por amnia ou aminas

(RCONH2, RCONHR, RCONR2). As amidas cclicas so denominadaslactamas . Da mesma forma que as

aminas so classificadas em primrias, secundrias ou tercirias em funo do nmero de substituintes

que existem no nitrognio. As amidas tm grande aplicao como polmeros, exemplos so os nilons

(nome genrico dado para as poliamidas) e os poliuretanos (Figura 33), como medicamentos,

herbicidas, repelentes de insetos (Figura 34), dentre outras vrias aplicaes.


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Figura 33: Nilons e poliuretanos

Nota: O nmero adicionado ao nome dos nilons representa o nmero decarbonos das molculas que reagem para formar o polmero. Assim, o nilon 6.0recebe essa numerao porque s uma molcula com seis carbonos reage paraform-lo. J o nilon 6.6 produzido pela reao de dois compostos diferentes,cada um com seis carbonos.


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Figura 34: Exemplos de amidas

A ureia (H2NCONH2) uma diamida do cido carbnico. o produto final do metabolismo de

compostos nitrogenados de todos os mamferos (inclusive do homem). No homem, produzida no

fgado e eliminada pelos rins (urina) e suor. Existe tambm em menor quantidade no sangue (adosagem de ureia no sangue usada para avaliar o funcionamento dos rins), na linfa, em animais

inferiores (como peixes) e em alguns legumes e cereais. Tem grande aplicao na preparao defertilizantes e na obteno de resinas plsticas, como a resina ureia-formaldedo usada, por exemplo, na

obteno de aglomerados de madeira.

A ligao amdica (NH-C=O) importantssima para os seres vivos. Para formar os peptdeos (e, da, as

protenas) os aminocidos como o nome j diz, so compostos polifuncionais que possuem pelo

menos uma funo amina e uma carboxila ligam-se uns aos outros pelas chamadas ligaes

peptdicas : uma amida. Os peptdeos e as protenas so, portanto, poliamidas. A Figura 35 mostraexemplos de peptdeos.


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Figura 35: Exemplos de peptdeos

As amidas so os derivados de cidos carboxlicos menos reativos. Para serem hidrolisadas at cidos

carboxlicos lembrem-se que a definio de derivado de cido carboxlico : todo composto que porhidrlise forma cido carboxlico exigem longo tempo de aquecimento e uso de cidos minerais

como catalisadores. Como j citado anteriormente, podem ser reduzidas a aminas.

15. Nitrilas e isonitrilas

As nitrilas so compostos orgnicos que possuem o grupo funcional ciano (CN), com o tomo de

carbono ligado cadeia carbnica, enquanto nas isonitrilas o tomo de nitrognio que est ligado

cadeia carbnica. Repare na Figura 36 que o carbono est com um par de eltrons no ligante (no

faz quatro ligaes). Por conta disso, as isonitrilas so compostos muito instveis e, por aquecimento, se

transformam nas nitrilas.


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Figura 36: Nitrila e Isonitrila

As nitrilas quase no existem na natureza e, quando encontradas, esto na forma de glicosdeos decianoidrinas cianoidrinas so compostos obtidos pela reao de HCN (cido ciandrico. Cuidado:

Venenoso!) carbonila de aldedos ou cetonas, conforme mostrado abaixo: esquema 31. Nos

glicosdeos, o hidrognio da hidroxila substitudo por um acar.

Esquema 31: Formao de Cianoidrinas

Uma cianoidrina muito conhecida a mandelonitrila, um feromnio de defesa do milpode Apheloriacorrugata :

CN

OH


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Quando ele percebe o ataque, libera mandelonitrila armazenada em um vacolo especfico que, por

ao enzimtica, forma HCN, ento exalado pelo bicho. A valeronitrila encontrada tambm em

algumas plantas como o cip-carimb.

Dentre as nitrilas, sem dvida a mais importante a acrilonitrila (H2C=CHCN), pois usada para aobteno de polmeros como as borrachas sintticas. As isonitrilas tm grande aplicao para a

obteno de isocianatos (R-N=C=O), tambm muito usados na qumica de polmeros.

As nitrilas e isonitrilas so derivados de cidos carboxlicos, isto , por hidrlise formam cidos

carboxlicos.

16. Nitrocompostos

So compostos orgnicos que possuem como grupo funcional o nitro (NO 2). So frequentemente

explosivos: uma impureza ou manipulao errada pode desencadear uma reao qumica muito

exotrmica (exploso). A trinitroglicerina e o trinitrotolueno (TNT) so exemplos (Figura 37):

Figura 37: Compostos nitro usados como explosivos

Os compostos nitro so usados como solventes (ex.: nitrobenzeno) e so importantes intermedirios em

snteses orgnicas. A anilina, por exemplo, obtida por reduo com hidrognio do nitrobenzeno

(Esquema 32):


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Esquema 32: Reduo do nitrobenzeno

17. Compostos organometlicosAnalise todas as classes funcionais que estudamos at agora. Repare que, com exceo dos

hidrocarbonetos, o carbono est sempre ligado a tomos mais eletronegativos e, assim, tem sempre um

carter positivo (eletroflico). Veja a Figura 38.

Figura 38: Polaridade das funes orgnicas

Por outro lado, a maioria das reaes so inicas, isto , um reagente negativo (ou com carternegativo) reage com outro positivo (ou com carter positivo. Ora, ento, se eu quero fazer uma cadeia

carbnica devo reagir um carbono com carter negativo com um carbono com carter positivo. Mas,


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como eu vou fazer um carbono com carter negativo? Ligando a ele um tomo mais eletropositivo

que ele. Que tomos so esses? Os metais. Os compostos em que o carbono est ligado a um metal so

denominados organometlicos. Os reagentes de Grignard onde o carbono est ligado ao metal

magnsio - so exemplos de compostos organometlicos.

Mas, os compostos organometlicos no so apenas ligados ao magnsio. Existem compostos

organometlicos com quase todos os metais da tabela peridica e, alm da formao da ligao C-C,eles tambm tm grande aplicao como catalisadores. Os silicones so polmeros organometlicos.

Alguns exemplos de organometlicos so mostrados na Figura 39.

Figura 39: Exemplos de organometlicos

Bem, a nossa leitura termina por aqui. Voc foi apresentado s principais funes da Qumica Orgnica.

Existem muito mais. O importante, alm de reconhec-las, que voc tenha claro que elas so as

responsveis pelas propriedades dos compostos orgnicos. Raramente uma substncia orgnica s tem

f N l t lif i i M b i fl i t

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