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Produzido por Moisés Santos @farmaciamapeada Química Orgânica Apostila de Julia Fontes - fontes_julia@icloud.com - CPF: 573.851.008-99 Bem-vindo ao resumo de química orgânica da @farmaciamapeada. Esperamos que este material seja útil em seus estudos e que possamos ajudá-lo a entender os conceitos básicos dessa área da química. Se você tiver alguma dúvida ou precisar de suporte, não hesite em nos contatar. Obrigado por escolher @farmaciamapeada e bons estudos! Moisés @farmaciamapeada Eii colega, Observação importante: todo o resumo é protegido por direitos autorais, certo? é proibido a comercialização, compartilhamento ou reprodução do mesmo. A violação de direito sobre este documento é crime. (art. 184 do código penal brasileiro, com pena de 3 meses à 1 ano de reclusão ou multa). Ah , não esqueça de dar uma passada no nosso Instagram e nos contar o que achou do resumo de química orgânica! Queremos saber se o material está te ajudando e se temos feito um bom trabalho. Seu feedback é essencial para continuarmos evoluindo e oferecendo conteúdos cada vez melhores. Vamos juntos nessa jornada de aprendizado e descoberta! Julia Fontes - fontes_julia@icloud.com - CPF: 573.851.008-99 Heteroátomo Química Orgânica Compostos orgânicos: Classificação dos carbonos em uma molécula orgânica: Classificação das cadeia carbônicas: Cadeia carbônica: A Química Orgânica estuda os compostos de carbono, chamados de compostos orgânicos. Os compostos orgânicos são os que apresentam carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo e enxofre. São exemplos: as proteínas, os glicídios, lipídios, vitaminas e enzimas. Compostos orgânicos são moléculas que contêm carbono e são geralmente encontradas em organismos vivos. Eles são estudados na química orgânica e são importantes porque muitos são essenciais para a vida e têm aplicações industriais diversas. • Os compostos orgânicos são formados por ligações covalentes. • Essas ligações ocorrem entre átomos não-metálicos e/ou semimetálicos. • Os compostos orgânicos formam moléculas. • Geralmente, os compostos orgânicos são substâncias moleculares. • Eles podem ser gasosos, líquidos ou sólidos nas condições ambientes. Cadeia carbônica é o conjunto de átomos de carbono e de heteroátomos que compõem as moléculas orgânicas. São denominados heteroátomos aqueles átomos que não são de carbono nem de hidrogênio e se encontram entre dois ou mais átomos de carbono. • Carbono primário: ligado diretamente a no máximo um outro carbono. • Carbono secundário: ligado diretamente a dois outros carbonos. • Carbono terciário: ligado diretamente a três outros carbonos. • Carbono quaternário: ligado diretamente a quatro outros carbonos. Características:: 1. Classificação quanto a insaturação Moisés @farmaciamapeada Faz parte da cadeia de carbono A classificação de carbono é definida pela quantidade de outros carbonos ligados a ele. Exemplo: Carbono primário Carbono terciário Carbono secundário Carbono quaternário Insaturada conta com duplas ligações ou carbonos que apresentam ligação tripla. Saturada apresenta somente ligações simples entre os átomos de carbono. Julia Fontes - fontes_julia@icloud.com - CPF: 573.851.008-99 2. Quanto a presença de ciclo Cadeia aberta Cadeia fechada • Cadeia aberta é uma estrutura de cadeia linear. • Cadeia fechada é uma estrutura de anel circular fechado. • A cadeia aberta não tem as extremidades conectadas, enquanto a cadeia fechada tem as extremidades conectadas. • As propriedades dos compostos orgânicos podem variar dependendo da estrutura da cadeia. • A geometria dos átomos de carbono refere- se à disposição espacial dos átomos de carbono em uma molécula. • Ela é determinada pelas ligações entre os átomos e pela geometria das moléculas ao redor do átomo de carbono. • A geometria dos átomos de carbono é importante porque influencia as propriedades químicas e físicas dos compostos orgânicos. Cadeia ramificada tem ramificações a partir da cadeia principal, enquanto a cadeia normal é linear, sem ramificações. 3. Quanto a presença de heteroátomo Homogênea Apresenta apenas átomos de carbono e hidrogênio. Heterogênea Apresenta heteroátomo. 4. Quanto a presença de ramificações Aromática: possui anel benzênico/aromático. Alicíclica: São alicíclicas as cadeias fechadas que não possuem o anel aromático. 5. Quanto a presença de aromaticidade Geometria dos átomos de carbono: Tetraédrica 109°28 Trigonal plana 120° Linear 180° Linear 180° Trigonal plana 120° Trigonal plana 120° Classe Funcional ou função química: Classe Funcional é um grupo de átomos específico em uma molécula de composto orgânico que determina suas propriedades químicas e físicas. Isso é importante para a classificação dos compostos orgânicos em diferentes classes funcionais, como álcoois, ácidos carboxílicos, cetonas, aminas, etc. Grupo Funcional é um conjunto de átomos em uma molécula que determina suas propriedades químicas e físicas. Ele confere a função química ao composto orgânico e é responsável pelas suas reações químicas e propriedades físicas. Grupo Funcional: Moisés @farmaciamapeada Julia Fontes - fontes_julia@icloud.com - CPF: 573.851.008-99 Moisés @farmaciamapeada Funções Orgânicas Função Estrutural Cetona 1 Oxigênio A carbonila é sempre um carbono secundário. Está sempre na extremidade da cadeia. Está sempre na extremidade da cadeia. Carbonila + Heteroátomo de oxigênio. Carbonila + Nitrogênio Ligação simples entre o nitrogênio e um carbono "normal". Ligação dupla entre nitrogênio e carbono. Ligação tripla entre nitrogênio e carbono. OH (Hidroxila) ligada a carbono saturado. OH + Anel Aromático. Dica: Ramificação do anel aromático "Fenil" É apenas o heteroátomo de oxigênio. Halogênio ligado a cadeia carbônica. Produto da reação de nitração. OH + Carbono Sp (insaturado) Dica: C=C "En" Aldeído 1 Oxigênio 1 Oxigênio 1 Oxigênio 1 Oxigênio 1 Oxigênio F, Cl, Br a I 2 Oxigênio Éster 2 Oxigênio Amida 1 Oxigênio 1 Nitrogênio 1 Nitrogênio 2 Oxigênios Amina 1 Nitrogênio (Hibridação: Sp )3 Imina Nitrila Álcool Enol Fenol Éter Haleto Nitro- Composto Ácido Carboxílico Composição CaracterísticasCondensada _ 1 Nitrogênio (Hibridação: Sp )2 1 Nitrogênio (Hibridação: Sp) 2 Julia Fontes - fontes_julia@icloud.com - CPF: 573.851.008-99 https://pt.wikipedia.org/wiki/Hetero%C3%A1tomo https://pt.wikipedia.org/wiki/Hetero%C3%A1tomo Moisés @farmaciamapeada O nome dos compostos orgânicos é constituído de três partes, de acordo com o sistema de nomenclatura da IUPAC: prefixo + infixo + sufixo. • A cadeia principal é a maior sequência contínua de átomos de carbono. • A cadeia principal sempre deve conter o grupo funcional das substância, como o ponto de partida das ramificações e insaturações, caso haja. Prefixo indica o número de átomos de carbono da cadeia principal; Infixo indica o tipo de ligação existente entre carbonos da cadeia principal – simples, dupla ou tripla; Sufixo indica a classe funcional à qual o composto pertence. Nomenclatura para compostos orgânicos: Classe Funcional ou função química: Numeração da cadeia principal: Cadeia é ramificada: A contagem deve considerar a maior quantidade de carbonos em sequência, começando pelo carbono que dará a menor numeração para a ramificação. Exemplo: Ramificação na posição 6. Ramificação na posição 5 A contagem correta é a de baixo, que coloca a ramificação na menor numeração. Quando uma série de ramificações estiver presente na cadeia principal, sendo elas iguais ou não, a numeração a ser escolhida deve ser a que fornece a menor sequência de números. Numeração das ramificações: 2,4,6 Numeração das ramificações: 3,5,7 A contagem correta é a de cima, que possui a menor sequência de números. Em termos de nomenclatura: quando há a presença de grupos repetidos como ramificações, pode-se usar os prefixos di, tri, tetra, etc. para caracterizar a multiplicidade de ramificações iguais. Exemplo na próximapágina. Julia Fontes - fontes_julia@icloud.com - CPF: 573.851.008-99 Moisés @farmaciamapeada 6-etil-2,4-dimetil-octano Em cadeias com insaturações: é importante que, além da cadeia principal ter o maior número de carbonos, contenha também as insaturações. 3-etenil-octano 3-etil-oct-2-eno Na contagem de cima a dupla ligação não se encontra na cadeia principal, logo, não está correta. Se haver algum grupo funcional, a contagem deve iniciar na extremidade mais próxima deste grupo, e seguir até a ramificação utilizando o caminho de menor número de carbonos. 3-etil-octan-7-ol 6-etil-octan-2-ol A numeração menor para a ramificação não é mais a prioridade, mas sim a menor numeração para o grupo hidroxila do álcool. Por esta razão, a nomenclatura correta para esta cadeia é a de baixo. Em compostos aromáticos ramificados onde não há cadeia alifática grande, o anel é considerado a cadeia principal. Para esta situação, é comum utilizar uma designação para as posições das ramificações usando o substituinte principal como ponto de partida da contagem: o = orto – posição 1,2 m = meta – posição 1,3 p = para – posição 1,4 orto-dimetil-benzeno ou o-dimetil-benzeno meta-dimetil- benzeno ou m-dimetil-benzeno para-dimetil- benzeno ou p-dimetil-benzeno Exemplos: Grupos substituintes orgânicos são grupos de átomos que podem ser adicionados a uma molécula orgânica, substituindo um átomo de hidrogênio na estrutura da molécula. Esses grupos podem alterar as propriedades químicas e físicas do composto, conferindo novas funcionalidades à molécula. A presença desses grupos substituintes é importante para a classificação e identificação de compostos orgânicos e para o estudo das suas propriedades químicas e físicas. Grupos substituintes orgânicos: Julia Fontes - fontes_julia@icloud.com - CPF: 573.851.008-99 https://www.infoescola.com/quimica/hidroxila/ https://www.infoescola.com/quimica/alcoois/ Moisés @farmaciamapeada São compostos orgânicos formados exclusivamente por átomos de carbono e de hidrogênio. Classe de compostos com a semelhança estrutural de apresentar o grupo - OH ligado a um carbono saturado. Hidrocarbonetos: Álcool: Classificações: De acordo com ligações entre a hidroxila e o carbono, um álcool pode ser classificado como: • Primário: hidroxila ligada a um átomo de carbono; • Secundário: hidroxila ligada a dois átomos de carbono; • Terciário: hidroxila ligada a três átomos de carbono; Substâncias que apresentam o grupo funcional – CHO. “al”, que indica o grupo funcional: Aldeído: Prefixo Intermediário Sufixo É composta por substâncias que apresentam o grupo carbonila C = O entre carbonos. Cetona: Exemplo na próxima página. Julia Fontes - fontes_julia@icloud.com - CPF: 573.851.008-99 Moisés @farmaciamapeada Para denominar as cetonas, usamos o sufixo "ona". Os compostos desta classe têm em comum a presença do grupo funcional – COOH. Ácido carboxílico: O grupo funcional é R-COO-R’ em que R e R’ não são radicais necessariamente iguais. Os ésteres são comumente empregados como flavorizantes em balas e doces. Éster: Compostos orgânicos derivados de ácidos carboxílicos pela substituição da hidroxila (‒OH) pelo grupamento amino (‒NH2). Amida: Julia Fontes - fontes_julia@icloud.com - CPF: 573.851.008-99 https://www.infoescola.com/quimica/acidos-carboxilicos/ https://www.infoescola.com/quimica/hidroxila/ Moisés @farmaciamapeada Apresentam um ou mais radicais ligados ao Nitrogênio. Amina: São dois compostos químicos com propriedades diferentes apresentam a mesma fórmula molecular. Dois compostos de mesma fórmula molecular e estruturas diferentes são isômeros Isomeria: ✓ Pode ser percebida observando-se a fórmula estrutural plana dos compostos. ✓ Isômeros constitucionais diferem na maneira com que seus átomos estão conectados. exemplos: Quando dois compostos apresentam a mesma fórmula molecular e a mesma estrutura plana, mas diferem quanto a sua estrutura espacial. Existem dois tipos de isomeria espacial: a geométrica (também conhecida como cis e trans) e a óptica. ✓ A isomeria geométrica ocorre devido à diferente disposição espacial dos átomos em cadeias insaturadas ou cíclicas. ✓ Apresentam fórmulas estruturais planas idênticas, mas diferentes propriedades. Isomeria Plana: Isomeria espacial ou estereoisomeria: Isomeria geométrica (cis- trans): Julia Fontes - fontes_julia@icloud.com - CPF: 573.851.008-99 https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/formula-molecular.htm Moisés @farmaciamapeada CISCIS TRANSTRANS Ligantes iguais do mesmo lado do plano Ligantes iguais de lados opostos do plano Para compostos de cadeia aberta (alifáticos) Para que uma dada fórmula estrutural plana permita a existência de isômeros geométricos, é necessário, além da presença de uma ligação dupla, que cada um dos carbonos da dupla apresente dois ligantes diferentes entre si. • O composto 1,2-dimetilciclopentano. Observe que um deles possui os dois ligantes iguais no mesmo lado do plano, sendo designado como isômero cis. • Já o outro composto possui os ligantes iguais em planos diferentes, sendo, portanto, o isômero trans. Presença de carbono quiral ou assimétrico. A deve ser diferente de B, e C deve ser diferente de D. Em Compostos Cíclicos: Observe: Em Compostos com Ligação Dupla C = C Condição para haver isômeros óticos: ✓ Estuda o comportamento das substâncias quando submetidas a um feixe de luz polarizada. ✓ Os isômeros desviam o plano de luz polarizada em sentidos contrários, um para a direita e outro para a esquerda. ✓ Ocorre em moléculas que não apresentam plano de simetria; ✓ Uma molécula é a imagem especular da outra. Isomeria óptica: Julia Fontes - fontes_julia@icloud.com - CPF: 573.851.008-99 Moisés @farmaciamapeada • A projeção de Fischer é uma técnica de representação de moléculas orgânicas em duas dimensões, introduzida pelo químico alemão Hermann Emil Fischer. • Ela é amplamente utilizada na química orgânica para representar moléculas quirais, permitindo mostrar a orientação espacial dos átomos de carbono e de seus grupos funcionais em relação a um plano de referência. • Essa técnica é considerada simples e útil para visualizar a estrutura molecular e a estereoquímica dos compostos orgânicos. Moléculas simétricas são oticamente inativas Ao passar por um tubo contendo apenas moléculas simétricas, o plano de vibração da luz polarizada não sofre desvio (rotação). Moléculas assimétricas são oticamente ativas. Ao passar por um tubo contendo moléculas assimétricas, o plano de vibração da luz polarizada sofre desvio (rotação). Isômeros óticos desviam o plano de vibração da luz polarizada. Um desvia o plano da luz polarizada no sentido horário e o outro no anti-horário. ✓ A luz é denominada polarizada quando oscila em apenas uma direção. ✓ A luz polarizada é obtida quando a luz atravessa lentes especiais denominadas polarizadores. ✓ Uma das propriedades características de moléculas quirais é a sua capacidade de desviar o plano de vibração da luz polarizada. ✓ O aparelho utilizado para medir esse desvio é denominado polarímetro. Julia Fontes - fontes_julia@icloud.com - CPF: 573.851.008-99 Referências GODÓI, A. C. F. Química Orgânica. 3ª ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2012. VOLLHARDT, P.; SCHORE, N. E. Química Orgânica: Estrutura e Função. 7ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2013. XAVIER, G. F. Química Orgânica. 4ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2013. Julia Fontes - fontes_julia@icloud.com - CPF: 573.851.008-99 Esse produto é protegido por direitos autorais, sendo proibida a comercialização, compartilhamento ou reprodução. A violação de direitos sobre este documento é crime. (art. 184 do código penal brasileiro, com pena de 3 meses à 1 ano de reclusão ou multa). Moisés @farmaciamapeada Atenção Julia Fontes - fontes_julia@icloud.com - CPF: 573.851.008-99