Upload
doannhan
View
262
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ESTUDO DOSALCANOS e CICLOALCANOS
Química Orgânica I
Profa. Alceni Augusta Werle
Profa Tânia Márcia Sacramento Melo
1- Definição
2
2- Fórmula geral e ocorrência natural
3
Petróleo
4
Tabela 1: Frações constituintes do petróleo
Fração T.E. (oC) No de átomos C
Gás <20 C1-C4
Éter de petróleo 20-100 C5-C7
Gasolina natural 40-205 C5-C10 e cicloalcanos
Querosene 175-325 C12-C18 e aromáticos
Óleo combustível 275-400 C12-C25
Óleo lubrificante 400-500 C25-C35
Asfalto Sólidos Compostos policíclicos
5
3- Ligações e geometria dos alcanos
Cada átomo de C tem orbitais hibridizados sp3, portanto,estabelecem 4 ligações covalentes simples.
6
Etano
7
4- Nomenclatura dos alcanos
Os nomes dos quatro primeiros alcanos não ramificados são:metano, etano, propano e butano. Os nomes dos outrosalcanos, com maior número de carbonos, são formados de umprefixo numérico grego ou latino, seguido da terminação ano
(Tabela 2).
8
Tabela 2.
9
4.1- Nomenclatura dos grupos alquila
10
11
4.2- Nomenclatura dos alcanos com cadeiaramificada:
12
Quando existir grupos repetidos, estes são indicados pelaadição do prefixo multiplicador correspondente (di, tri, tetra,penta,..).
13
Quando existir grupos diferentes, eles serão citados emordem alfabética.
14
Alguns alcanos apresentam nomes nãosistemáticos.
15
4.3- Nomenclatura dos cicloalcanos:
A nomenclatura dos cicloalcanos segue as mesmas regrasdos alcanos, porém acrescido do prefixo ciclo.
Ciclopropano ciclobutano ciclopentano cicloexano
16
Para os cicloalcanos ramificados também são seguidas asregras dos menores números para os substituintes.
17
Os grupos substituintes cíclicos são nomeados de formaanáloga aos grupos acíclicos.
18
CLASSIFICAÇÃO DOS ÁTOMOS DE CARBONO
19
5- COMPOSTOS BICÍCLICOS
Denominamos bicicloalcanos os compostos que contêm doisanéis fundidos ou formando ponte
Biciclo [2.2.1]heptano
20
• Adotamos como nome principal o do alcano correspondenteao número total de átomos de carbono nos anéis.
• Numeramos primeiro a ponte com maior número de átomosde carbono e em seguida as outras mantendo a sequência deponte com maior número de átomos de carbono para a menor.
• Se um substituinte estiver presente tentamos dar a ele omenor número, porém seguindo a prioridade de numeraçãodas pontes citada acima.
21
6-Propriedades físicas de alguns alcanos
� Os alcanos são moléculas de baixa polaridade;
� As forças de atração que atuam entre suas moléculas são do tipo dispersão de London;
� A magnitude desta força é proporcional a área de contato entre as moléculas, consequentemente, em alcanos lineares, excetuando os primeiros da série, ocorre um aumento na temperatura de ebulição de 20-30 ºC para cada metileno adicionado;
�� Alcanos não ramificados (25 °C, 1 atm) : – C1-C4: gases – C5-C17: líquidos – C18 ou mais: sólidos �� Em alcanos com o mesmo número de carbonos, a medida que o
número de ramificações aumenta, diminui a temperatura de ebulição.22
23
24
6.1- Propriedades físicas de isômeros do hexano
25
26
27
7 – Análise Conformacional de alcanos
• Ligações Sigma e Rotação de Ligação:
i) Grupos ligados por apenas uma ligação sigma podem sofrerrotações em torno daquela ligação.
28
ii) Qualquer arranjo tridimensional de átomos que resulta darotação em torno de uma ligação simples é chamado deconformação.
iii) Cada estrutura possível é chamada de confôrmero.
iv) Uma análise da variação de energia que a molécula sofrecom grupos girando em torno de uma ligação simples échamada de análise conformacional.
Objetivo principal: Entender como forças intramolecularestornam alguns arranjos espaciais mais favoráveisenergeticamente do que outros.
29
Maneiras de representar os isômeros conformacionais
30
B) Projeção de Newman
De acordo com o ângulo diedro, os grupos podem serclassificados como:
31
7.1- Análise Conformacional do Etano
i) Conformação mais estável é a conformação alternada. Ocorrea máxima separação possível dos pares de elétrons das seisligações C-H.
ii) Conformação menos estável é a conformação eclipsada.Requer a interação repulsiva máxima entre os elétrons dasseis ligações C-H. Tensão de torção.
32
33
Análise Conformacional do Etano
Diferença de energia entre as duas conformações do etano:3 Kcal/mol (12 KJ/mol). Energia torsional
34
7.2-
35
Análise Conformacional do Butano
• Tensão estérica: repulsão entre as nuvens eletrônicas deátomos ou grupos de átomos.
36
7.3-
37
A - Tensão de Anel no Ciclopropano
Razões da tensão de anel do ciclopropano:
i) Tensão angular: Energia necessária para distorcer oscarbonos tetraédricos de modo a permitir a sobreposição dosorbitais.ii) Tensão torsional: hidrogênios eclipsados.
38
B - Tensão de Anel no Ciclobutano
• Ciclobutano possui tensão de anel como o ciclopropano.
• No ciclobutano, a distorção da planaridade diminui a tensãotorsional com relação ao ciclopentano.
• Tensão angular também é menor do que no ciclopropano.39
C - Tensão de Anel do Ciclopentano
• A tensão de anel no ciclopentano é menor do que nociclopropano e no ciclobutano.
• No ciclopentano, a conformação mais estável é a envelope.
• A conformação tipo envelope diminui a tensão torsional. Aplanaridade iria introduzir considerável tensão torsional, poistodos os 10 átomos de hidrogênio estariam eclipsados.
40
D - Tensão de Anel do Cicloexano
• Conformação tipo cadeira: não tem tensão angular etorsional.
41
42
43
44
Análise conformacional do cicloexano:
45
8- Estereoisomeria
8.1- Cicloexanos Substituídos: Átomos de HidrogênioAxiais e Equatoriais
46
Na temperatura ambiente o anel do cicloexano oscilarapidamente entre duas conformações equivalentes dacadeira. é importante acentuar que, quando o anel oscila,todas as ligações que eram axiais se tornam equatoriais evice-versa:
oscilação de anel
47
8.2- Conformações dos cicloexanos monossubstituídos
(1)
(axial)
(equitorial)
(less stable)
(2)
(more stable by 7.5 kJ mol−1)
H
HH
H
H
H
CH3H
H
H
H
H H
HH
H
H
H
HH
H
H
H
CH3
(a)
H H(a)
H
HH
H
H
H
CH3H
H
H
H
H H
HH
H
H
H
HH
H
H
H
CH3
1
3
5
(b)
Quando um átomo de hidrogênio é substituído por um grupo alquila, podemosobservar que: a conformação mais estável será aquela que deixar o gruposubstituinte em posição equatorial.
48
Interação 1,3-diaxial
49
50
8.3- Cicloalcanos dissubstituídos: isomerismo cis-trans
51
Os confôrmeros cadeira do cis-1,4-dimetilcicloexano
H
CH3H
CH3 cis-1,4-dim ethylcyclohexane
H
H3C
CH3
Hring-flip
Os confôrmeros cadeira do trans-1,4-dimetilcicloexano
52
8.4- Alcanos Bicíclicos e Policíclicos
53
54