Bioquímica Aula03 Alcanos
-
Upload
jkmilfont860 -
Category
Documents
-
view
275 -
download
0
Transcript of Bioquímica Aula03 Alcanos
5/9/2018 Bioqu mica Aula03 Alcanos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bioquimica-aula03-alcanos 1/14
úlio de Mesquita Filho
Unidade Diferenciada de Sorocaba / Iperó
Química Orgânica – Aula 3 / Agosto 2004
Curso: Engenharia Ambiental
Docente: Isabele R. Nascimento
Alcanos, Cicloalcanos e
Análise Conformacional
Hidrocarbonetos
(contêm apenas Carbonos e Hidrogênios)
Hidrocarbonetos Alifáticos
(cadeias abertas e cíclicas)
Alcanos
(parafinas)
Alcenos
(etilenosou olefinas)
Alcinos
(acetileno)
CH3−CH3
Etano
CH2 = CH2
Eteno(etileno)
HC ≡ CH
Etino(acetileno)
Hidrocarbonetos Aromáticos
(contêm o anel benzeno)
Benzeno
e seusderivados
Hidrocarbonetos
Aromáticos
Polinucleares
Benzeno Naftaleno
5/9/2018 Bioqu mica Aula03 Alcanos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bioquimica-aula03-alcanos 2/14
Alcanos e seus Isômeros
- São conhecidos também comoHidrocarbonetos Saturados.
Alcanos lineares.
- Compostos que possuemorientação tetraédrica dos grupos,resultante da superposição σ deorbitais sp3 do carbono.
- Alcanos que se encontramligados em linha são denominadosAlcanos de cadeia linear ou
alcanos normais (n-alcanos).
- Alcanos cujas cadeiascarbônicas formam ramificaçõessão chamados de alcanos de
cadeia ramificada.
- Existem alcanos contendo gruposfuncionais, como:
• alcoóis (CH3CH2OH),• haletos de alquila (CH3CH2Cl),• éteres (CH3CH2OCH2CH3).
Alcanos ramificados.
5/9/2018 Bioqu mica Aula03 Alcanos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bioquimica-aula03-alcanos 3/14
Os alcanos mais comuns são:
Nome Fórmula Estrutura
Metano CH4 CH4
Etano C2H6 CH3CH3
Propano C3H8 CH3CH2CH3
Butano C4H10 CH3(CH2)2CH3
Isobutano C4H10
Pentano C5H12 CH3(CH2)3CH3
Isopentano C5H12
Neopentano C5H12
CH3CHCH3
CH3
CH3CH2CHCH3
CH3
CH3CCH3
CH3
CH3
Isômeros
Constitucionais
Nomenclatura IUPAC(International Union of Pure and Applied Chemistry)
Prefixo-Radical-Sufixo
Número de Carbonos Função QuímicaPosição dos Substituintes
Nomenclatura de grupos alquila:
alcano grupo alquila abreviatura
CH3-H CH3- metil Me
CH3CH2-H CH3CH2- etil Et
CH3CH2CH2-H CH3CH2CH2- propil Pr
CH3CH2CH2CH2-H CH3CH2CH2CH2- butil Bu
5/9/2018 Bioqu mica Aula03 Alcanos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bioquimica-aula03-alcanos 4/14
Nomenclatura IUPAC para Alcanos
1. Localize a cadeia carbônica mais longa para nomear a substância.
Obs. Se duas cadeias de igual comprimento estão presentes,
escolher aquela com maior número de ramificações.
2. Numere os átomos da cadeia principal, começando pelaextremidade mais próxima ao substituinte.
Obs. Se há ramificações em distâncias iguais de ambas as
extremidades, comece a numeração na extremidade mais próxima
a outra ramificação.
3. Identifique e numere os substituintes de acordo com a posição na
cadeia principal.
4. Escreva o nome como uma só palavra.
Use hífens para separar os prefixos diferentes e vírgulas para
separar os números. Se dois ou mais substituintes diferentes
estão presentes, cite-os em ordem alfabética.
Nomenclatura IUPAC
Nomenclatura de grupos alquila ramificados
CH3CH2CH3
propano
CH3CH2CH2 CH3CHCH3
grupo propila grupo isopropila ou
1-metiletila
CH3CH2CH2CH3
butano
CH3CH2CH2CH2
grupo butilagrupo sec -butila ou
1-metilpropila
CH3CH2CHCH3
CH3CH
CH3
CH3
isobutano grupo isobutila
CH3CH
CH3
CH2 C
CH3
CH3CH3
grupo terc -butila ou
1,1-dimetiletila
5/9/2018 Bioqu mica Aula03 Alcanos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bioquimica-aula03-alcanos 5/14
Monocíclicos: prefixo ciclo ligado ao nome do alcano
CH2
CH2CH2
=CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
=
ciclopropano ciclopentano
isopropilcicloexano 1-etil-3-metilcicloexano
2-etil-1,4-dimetilcicloexano
CH
CH3CH3CH3
CH2CH3
CH3
CH3
CH2CH3
1
23
4
56
12
34
6
5
Nomenclatura IUPAC para Cicloalcanos
Bicíclicos: interpõe-se no nome uma expressão entre
colchetes, o que denota o no de átomos de carbono em
cada ponte (em ordem decrescente de comprimento)
CH2
CH2
CH2
CH
CH
CH2
CH2
CH2 = =
cabeça de ponte
cabeça de pontebiciclo[2.2.1]heptano
CH2
CH
CH2
CH
=
biciclo[1.1.0]butano
8-metilbiciclo[3.2.1]octano
CH3
1 2
3
4
6
78
CH3
1
2
3
4
5
67
8
9
8-metilbiciclo[4.3.0]nonano
Nomenclatura IUPAC para Cicloalcanos
5/9/2018 Bioqu mica Aula03 Alcanos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bioquimica-aula03-alcanos 6/14
Os alcanos também podem ser chamados de parafinas.
São inertes em relação à maioria dos reagentes de laboratório.
Os alcanos apresentam aumento regular do ponto de ebulição e
do ponto de fusão com o aumento do peso molecular.
Pontos de fusão e ebulição dos alcanos.
Propriedades Físicas dos Alcanos e Cicloalcanos
Quanto maior o número de ramificações do alcano, mais baixo
será o ponto de ebulição.
Em relação aos cicloalcanos, os pontos de fusão são afetados de
maneira irregular pelo aumento do peso molecular, enquanto que
os pontos de ebulição mostram o aumento regular com o peso
molecular esperado.
P.E. de alcanos e deseus isômeros ramificados.
P.E. de alcanos linearese de cicloalcanos.
5/9/2018 Bioqu mica Aula03 Alcanos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bioquimica-aula03-alcanos 7/14
Moléculas que possuem apenas ligações sigma podem sofrer
rotação livremente. Portanto, podemos ter várias conformações
para uma mesma molécula.
Análise conformacional é a análise de mudanças de energia
envolvidas quando há rotações dos grupos de uma molécula.
Rotação livre no etano ao redor da ligação σ.
Análise Conformacional dos Alcanos
Conformação alternada do etano e a projeção de Newman.
H
H
H
H
H
H
Conformação eclipsada do etano e a projeção de Newman.
H H
HHH
H
5/9/2018 Bioqu mica Aula03 Alcanos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bioquimica-aula03-alcanos 8/14
A rotação não é totalmente livre. Algumas conformações são
mais estáveis do que outras.
A conformação de mais baixa energia é a alternada, apresenta
ligações hidrogênio-carbono mais afastadas entre si. Caso
contrário ocorrerá a tensão de torção.
Gráfico de energia potencial versus conformações do etano.
Análise Conformacional do Butano
conformaçãoanti
conformaçãoeclipsada
conformaçãogauche
conformação
eclipsada
conformação
gauche
conformação
eclipsada
5/9/2018 Bioqu mica Aula03 Alcanos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bioquimica-aula03-alcanos 9/14
Análise Conformacional do Butano
Os cicloalcanos, exceto o ciclopropano, não são planos.
Eles adotam conformações tridimensionais de menor energia,
pela combinação de três fatores:
1. Tensão angular
2. Tensão de torção
3. Tensão estérica
Conformação e Estabilidade Relativa dos
Cicloalcanos
5/9/2018 Bioqu mica Aula03 Alcanos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bioquimica-aula03-alcanos 10/14
A conformação dociclopropano.
A conformação do
ciclopentano.
Os cicloexanos são moléculas não-planares.
Se o anel cicloexano adotar conformação em cadeira, todos os
ângulos de ligação C-C são de 109,5° e não possuem portanto
tensão angular.
Quando vista ao longo de qualquer ligação C-C, os átomos são
sempre vistos como perfeitamente alternados, ou seja, também
livre de tensão de torção.
Conformação em cadeira docicloexano, livre de tensão.
Conformações do Cicloexano: Hidrogênios
Axiais e Equatoriais
5/9/2018 Bioqu mica Aula03 Alcanos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bioquimica-aula03-alcanos 11/14
Além do cicloexano em cadeira, temos a conformação
cicloexano em bote, também livre de tensão angular.
Entretanto a conformação em bote é menos estável do que
em cadeira.
Os átomos de hidrogênios nas posições 1 e 4 causam
tensão estérica, e os quatro pares de hidrogênios nos
carbonos 2, 3, 5 e 6 estão em coincidência.
Conformação em bote do cicloexano.
Energia relativa para as várias conformações do cicloexano.
cadeira meia-
cadeira
bote
torcido
bote bote
torcido
meia-
cadeira
cadeira
5/9/2018 Bioqu mica Aula03 Alcanos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bioquimica-aula03-alcanos 12/14
A conformação
em cadeira implica na
existência de duas
posições diferentes para
os átomos de hidrogênio
no anel: as posiçõesaxiais e as posições
equatoriais.
Átomos de hidrogênioaxiais e equatoriais do cicloexanoem cadeira.
(a) Seis hidrogênios axiais (paralelos ao eixo do anel)
(b) Seis hidrogênios equatoriais (no plano médio do anel)
(c) O cicloexano em cadeira com todos os átomos de hidrogênio
Interconversão do metilcicloexano axial e equatorial, representadode diferentes modos.
Conformações de Cicloexanos Monossubstituídos
Interferência estérica
Inversão
do anel
5/9/2018 Bioqu mica Aula03 Alcanos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bioquimica-aula03-alcanos 13/14
A presença de dois substituintes em um cicloalcano
possibilita o isomerismo cis-trans.
H H
CH3 CH3
H CH3
CH3 H
cis-1,2-
dimetilciclopentano
trans-1,2-
dimetilciclopentano
Isomeria Cis -Trans nos Cicloalcanos
CH3
CH3
CH3
CH3
1,4-dimetilcicloexano
Isomeria Cis -Trans nos Cicloalcanos
trans-1,4-dimetilcicloexano
cis-1,4-dimetilcicloexano
CH3
H
H
H
HH
H
H
H
HCH3
H
H
CH3
H
H
HH
H
H
H
H
H
CH3
CH3
H
H
H
HH
H
H
H
HH
CH3
CH3
H
H
H
HH
H
H
H
H
H
CH3
5/9/2018 Bioqu mica Aula03 Alcanos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bioquimica-aula03-alcanos 14/14
Dois ou mais cicloalcanos podem se fundir formando
uma molécula policíclica como a decalina. Seus isômeros cis-
trans são mostrados na figura abaixo.
A existência de esteróides também é possível graças
aos cicloalcanos fundidos, como é o caso do colesterol.
Alcanos Bicíclicos e Policíclicos
Representações dos isômeros cis-trans da decalina.
trans-decalina
cis-decalina
Bibliografia
1. SOLOMONS, T.W.G.; FRYHLE, C.B. Química Orgânica. Rio
de Janeiro: LTC Editora. Vol 1, 7.ed., 2001; Vol 2, 7a ed.,
2002. (Capítulo 4)
2. McMURRY, J. Química Orgânica. Rio de Janeiro: LTC Editora.
Vol 1, 4a ed., 1996; Vol 2, 4.ed., 1997. (Capítulos 3 e 4)