Resumo orgânica início do livro de orgânica - Paula Bruice PDF

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Summary

Resumo sobre assuntos introdutórios do curso de orgânica:
Propriedades físicas e estruturas moleculares;
Teorias ácido -base;
Estabilidade de moléculas básicas ou ácidas;
Estabilidade de carbocátions;
Alcanos, cicloalcanos.


...

Description

Resumo orgânica 

Carbono faz ligação covalente forte com outros átomos



Carbono, por sua versatilidade, é possível formar inúmeras estruturas de moléculas diferentes



Podem ser saturados ou insaturados



Os grupos alquilas podem ser substituídos por R



Haletos de alquila o Primário: ligado à um carbono primário o Secundário: Ligado à um carbono secundário o Terciário: Ligado à um carbono terciário



Álcoois: primário, secundário e terciário



Éteres: Podem ser vistos como derivados da água onde os H’s foram substituídos por grupos alquila



Aminas: Derivados orgânicos da amônia o Primária: Um grupo R o Secundária: dois grupos R o Terciária: três grupos R



Aldeído: C dupla O, com um H e um R (que pode ser outro H, metanol)



Cetona: C dupla O, no meio de dois R, no meio da cadeia



Ác. Carboxílico: C dupla O e OH no final da cadeia



Amida: C dupla O e NH2 no final da cadeia



Ésteres: C dupla O, O lig R



Nitrilas: C tripla N

Classificação das cadeias carbônicas: 

Fechamento o Aberta ou acíclica o Fechada ou cíclica



Disposição dos átomos de carbono o Cadeia normal o Cadeia ramificada



Ligação de átomos de carbono

o Cadeia Saturada o Cadeia Insaturada Natureza dos átomos de carbono 

Cadeia Homogênea: Presente na cadeia somente carbono e hidrogênio



Cadeia Heterogênea: Heteroátomos presentes na cadeia (O, S, P, N e etc)



Cadeia Homocíclica: Toda cadeia que não apresenta átomos diferentes de carbono e hidrogênio



Cadeia

Heterocíclica:

Toda

cadeia

cíclica

que

apresenta

um

héteroátomo no ciclo 

Isômeros: compostos diferentes que tem a mesma fórmula



Isômeros constitucionais: Compostos que têm a mesma fórmula molecular, mas diferem em sua conectividade, possuem propriedades físicas e químicas diferentes

Propriedades físicas e estruturas moleculares 

Forças atrativas o Forças de Van der Waals o Interações dipolo-dipolo o Ligações de hidrogênio



Quanto maior as forças atrativas entre as moléculas, maior será o ponto de ebulição da substância



Forças de Van der Waals o Surgem de dipolos temporários formados com o movimento dos elétrons o Dipolos temporários e dipolos induzidos em moléculas apolares provocados pela distribuição desuniforme dos elétrons, num certo instante o Afetam todos os tipos de átomos e moléculas sem exceção o Quanto maior a superfície de contato maior a atração, consequentemente maior o PE



Forças Dipolo-dipolo

o Devido

a

ligação

por

covalência

de

dois

átomos

com

eletronegatividades diferentes o Interações eletrostáticas entre dipolos 

Dipolos costumam ser indicados por setas cuja ponta é o lado negativo



Ligações de hidrogênio o São muito intensas as atrações dipolo-dipolo entre o H e os átomos de O, N e F



Polarizabilidade: indica como a nuvem eletrônica pode ser facilmente distorcida e quanto mais polarizado o átomo, mais forte são as interações de Van de Waals



Solubilidade: Semelhante dissolve semelhante o As forças intermoleculares têm importância fundamental na explicação das solubilidades das substâncias o O tamanho da cadeia também tem influência na solubilidade das moléculas orgânicas o Quanto maior o caráter hidrofóbico da molécula orgânica menor será a solubilidade em água

Teoria de ligação 

Regra do octeto: elementos adquirem estabilidade quanto atingem a mesma configuração de um gás nobre

Teoria de hibridização 

Combinação de orbitais pertencentes a um mesmo átomo, dando novos orbitais iguais entre si, mas diferentes dos orbitais originais



O nº de orbitais híbridos será o mesmo de orbitais antes de misturados



Os orbitais usados determinam os ângulos de ligação



Ângulos de ligação tetraédica: 109,5º



Os pares de elétrons se distribuem no espaço o mais distante possível



Geometria dos orbitais sp3: tetraédrica; ângulo: 109,5º



Geometria orbital sp2: planar; ângulo: 120º o Existe um orbital p puro onde fará uma ligação pi.



Geometria orbital sp: Linear; ângulo: 180º

o C com duas duplas ou com uma tripla ligação o Uma ligação sigma e duas ligações pi 

A repulsão entre os pares isolados é maior que entre os pares ligados o Os elétrons isolados (sozinhos ou em pares) são mais energéticos pois não sofrem atração dos dois núcleos

Geometria molecular: Modelo da repulsão dos pares de elétrons na camada de valência (VSEPR) 

Objetivo: prever a disposição dos átomos nas moléculas e íons



Molécula/íon: átomo central ligado por covalência a dois átomos ou moléculas



Pares de elétrons de valência do átomo central o Compartilhados por ligações covalentes: pares ligantes o Não compartilhados: pares não-ligantes ou não compartilhados



Pares de elétrons da camada de valência: tendem a ficar o mais afastado o possível; repulsão de pares não ligantes é maior que a repulsão dos pares ligantes

Intermediários de reações orgânicas 

Heterólise: uma das partes leva consigo ambos os elétrons da ligação que se rompe (forma íons)



Homólise: cada uma das partes que se separam leva consigo um dos dois elétrons da ligação que se rompe (forma radicais)



Carbocátion: átomo de carbono com carga positiva (obs: carbocátion tem somente 6 elétrons na camada de valência: ácido de Lewis)



Carbânion: átomo de carbono com carga negativa



Eletrófilo: Reagentes que buscam elétrons extras para atingir uma configuração estável na camada de valência



Nucleófilo: Reagentes que buscam um próton ou outro centro com carga parcial positiva

Estabilidade relativa dos carbocátions 

Mais estável para menos estável: o C terciário > C secundário > C primário > Metila



Efeitos

eletrônicos:

Efeito

indutivo,

Efeito

de

ressonância

e

hiperconjucação o Efeito indutivo: opera através das ligações sigma, sendo governado pela diferença de eletronegatividade dos átomos e pela polarização induzida das ligações o Hiperconjugação: Deslocalização de elétrons pela sobreposição do orbital ligante sigma com um orbital p vazio o Ressonância: Deslocalização de elétrons através de orbitais p vazios e paralelos entre si Reações orgânicas: ácidos e bases 

Reações de adição: compostos com ligações múltiplas. Duas moléculas se tornam uma



Reações de eliminação: uma molécula perde os elementos de outra molécula pequena



Reações de substituição: característico de compostos saturados e compostos aromáticos. Um grupo substitui o outro



Reações de rearranjo: molécula sofre uma reorganização de suas partes constituintes

Mecanismos de reações 1. Deve descrever em detalhes o que acontece em cada etapa de uma transformação química 2. Intermediários são as espécies químicas formadas entre cada etapa em uma reação de várias etapas 3. Consistente com a reatividade dos compostos orgânicos Acidez e basicidade de compostos orgânicos 

Bronsted o Ácido: substância que pode doar prótons o Base: substância que pode aceitar um próton o Ácido ou base fortes reage para dar um conjugado fraco o Quanto mais fraca é a base, mais forte é seu ácido o Bases estáveis são bases fracas



Lewis: o Ácido: aceptor de pares de elétrons (haletos de alquilas) o Base: doador de pares de elétrons (organo-metálicos)



Constante de acidez: ka o Alto valor de Ka: ácido forte o Baixo valor de Ka: ácido fraco o Quanto maior o valor de pKa, mais fraco o ácido o Quando os átomos são similares em tamanho, o ácido mais forte terá seu próton ligado ao átomo mais eletronegativo o A retirada por efeito indutivo de elétrons aumenta a acidez de um ácido conjugado o Elétrons deslocalizados no ác. Acético são compartilhados por mais de dois átomos, estabilizando a base conjugada



Forças das bases: o Quanto mais forte o ácido, mais fraca sua base conjugada o Quanto maior o pKa do ác. Conjugado, mais forte a base



Efeito da estrutura no pKa o Átomos semelhantes: substância mais ácida terá o H ligado ao átomo mais eletronegativo

Ressonância 

Quando duas ou mais estruturas de Lewis diferentes apenas na distribuição de elétrons puderem ser escritas para uma molécula



Nenhuma estrutura sozinha será suficiente para descrever a verdadeira distribuição de elétrons



Verdadeira forma: Híbrido de ressonância das várias fórmulas de Lewis



Benzeno: o Planar o 6 ligações C-C idênticas o Cada e- PI é compartilhado pelos 6 átomos o Elétrons pi estão deslocalizados



Regras para desenhar contribuintes de ressonância: o Somente elétrons se movem

o Somente elétrons pi e não-compartilhados se movem o O nº total de elétrons em uma molécula não muda o O º de elétrons emparelhados e desemparelhados não muda 

Movimentação dos elétrons: o Elétrons pi se movem para uma carga positiva ou uma ligação pi o Elétrons não-compartilhados se movem para ligação pi o Único elétron não ligante em direção a ligação pi (meia seta)



Obs: o Elétrons se movem em direção a um carbono sp2 e não sp3 o Elétrons não são adicionados nem removidos durante o desenho dos contribuintes o Radicais também podem ter elétrons deslocalizados se o elétron estiver ao lado de um átomo sp2



Contribuintes de ressonância com cargas separadas são menos estáveis



Elétrons se movem para o átomo mais eletronegativo



Apenas uma maneira de mover: o Movimento para longe do átomo mais eletronegativo é melhor que movimento nenhum o Deslocalização eletrônica deixa a molécula mais estável



Características que diminuem a estabilidade prevista para uma estrutura contribuinte de ressonância: o Octeto incompleto o Carga negativa fora do átomo mais eletronegativo o Carga positiva fora do átomo menos eletronegativo o Separação de cargas



Quanto maior a estabilidade prevista do contribuinte de ressonância, mais ele contribui para a estrutura do híbrido de ressonância



Quanto maior o nº de contribuintes relativamente estáveis, maior é a energia de ressonância (levar em consideração a eletronegatividade dos átomos envolvidos)



Quanto mais equivalentes os contribuintes, maior será a energia de ressonância



Acidez: o Ác. Carboxílico > fenóis > álcoois o Motivos: 

Deslocalização das cargas, no ác carboxílico, sobre elétrons mais eletronegativos (oxigênio)



Concentração da carga nos álcoois pela ausência de ressonância



Estabilização da base conjugada sobre o anel aromático nos fenóis



Quanto maior for a contribuição do orbital s, mais ácido será o composto





Quanto mais eletronegativo o substituinte menor o pKa



Quanto mais longe da carga o substituinte maior o pKa

Basicidade o Aminas aromáticas são menos básicas que a as alifáticas (deslocalização do par de elétrons livre pelo anel) o Quanto mais estável a base, mais fraca ela é

Alcanos e cicloalcanos 

Alcanos: moléculas de cadeia aberta que possuem apenas átomos de carbono e hidrogênio com apenas ligações simples



Cicloalcanos: Alcanos com os átomos de carbono arranjados em um anel



Provenientes principalmente do petróleo



Quanto maior a cadeia, maior o ponto de ebulição



Nomenclatura alcanos: o Determinar a cadeia principal e enumerar o Assinale

os

menores

números

possíveis

para

todos

os

substituintes o Substituintes em ordem alfabética o Cadeias principais de mesmo tamanho: a que tiver o maior número de contribuintes será a principal 

Nomenclatura cicloalcanos:

o Se o anel tiver apenas um substituinte, não é necessário enumerar o De 2 a cima, numerar e escrever em ordem alfabética Conformações de alcanos: rotação em torno de legação carbono-carbono 

Projeção de Newman o Estrelada: menos energética, menos volumosa o Eclipsada: mais energética, mais volumosa o Ocorre interações repulsivas entre os pares de elétrons de ligação



Grupos ligados por apenas uma ligação sigma podem sofrer rotações em torno da ligação



Qualquer arranjo tridimensional de átomos que resulta da rotação em torno de uma ligação simples é chamado de conformação



Análise da variação de energia que a molécula sofre com grupos girando sobre uma ligação simples é chamada de análise conformacional



Conformação x configuração o Conformação: estruturas que podem ser interconvertidas por uma simples rotação de uma ligação o Configuração: Estruturas interconvertidas apenas pela quebra de uma ou mais ligações covalentes são esteroisômeros



Análise conformacional: o Análise da variação de energia que a molécula sofre com grupos girando sobre uma ligação simples o A rotação nas moléculas de alcanos sobre uma ligação sigma não é totalmente livre, existe uma pequena barreira na rotação...