aula 2a -_alcanos
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Alcanos
Nomenclatura de Alcanos
Nomenclatura de Alcanos
Nomenclatura de substituintes alquila
Nomenclatura de Alcanos
1. Determine o número de carbonos na cadeia contínua mais comprida
CH3CH2CH2CH2CHCH2CH2CH3
CH3
12345678
octano
CH3CH2CH2CH2CHCH2CH3
CH2CH2CH3
45678
123
octano
CH3CH2CH2CHCH2CH2CH3
CH2CH2CH2CH3
1234
5 6 7 8
octano
2. Nome do substituinte alquila que está ligado à cadeia principal é 2. Nome do substituinte alquila que está ligado à cadeia principal é citado antes do nome da cadeia principal
CH3CH2CH2CH2CHCH2CH2CH3
CH3
12345678
4-metiloctano
CH3CH2CH2CH2CHCH2CH3
CH2CH2CH3
45678
123
4-etiloctano
CH3CH2CH2CHCH2CH2CH3
CH2CH2CH2CH3
1234
5 6 7 8
4-propiloctano
Observar a menor numeração para o substituinte
3. Numere os substituintes para obter-se a menor numeraçãopossível no nome da substância
(Substituintes são listados em ordem alfabética )
4. Se dois ou mais substituintes são iguais, usa-se os prefixos “di”,
CH3CH2CHCH2CHCH2CH2CH3
CH3 CH2CH3 5-etil-3-metiloctanonão
4-etil-6-metiloctanoporque 3<4
1 2 3 4 5
4. Se dois ou mais substituintes são iguais, usa-se os prefixos “di”, “tri” e “tetra”. Estes prefixos são ignorados na ordem alfabética
CH3CH2CHCH2CHCH3
CH3 CH3
CH3CH2CH2C
CH3
CH3
CCH2CH3
CH3
CH3
CH3CH2CHCH2CH2CHCHCH 2CH2CH3
CH2CH3
CH2CH3 CH2CH3
CH3
Atenção: prefixos iso, neo e ciclo NÃO são ignorados
2,4-dimetil-hexano 3,3,4,4-tetrametil-heptano 3,3,6-trietil-7-metildecano
5. Quando ambas as direções levam ao menor número para um dos substituintes, a direção escolhida é aquela que fornece o menor número possível para um dos substituintes restantes
CH3CHCH2CHCH3
CH3
CH3 CH3
CH3CH2CHCHCH 2CHCH2CH3
CH3
CH3 CH2CH3
2,2,4-trimetilpentanonão
2,4,4-trimetilpentanoporque 2<4
6-etil-3,4-dimetiloctanonão
3-etil-5,6-dimetiloctanoporque 4<5
6. Se o mesmo número dos substituintes é obtido em ambas as direções, o primeiro grupo citado recebe o menor número
CH3CHCHCH 3
2-bromo-3-clorobutanonão
3-bromo-2-clorobutano
Cl
Br
CH3CH2CHCH2CHCH2CH3
3-etil-5-metil-heptanonão
5-etil-3-metil-heptano
CH2CH3
CH3
porque 2<4 porque 4<5
7. Se uma substância tem mais que duas cadeias de mesmo comprimento, a cadeia principal será a que tiver o maior número de substituintes
CH3CH2CHCH2CH2CH3
CHCH3
CH31
2
3 4 5 6
3-etil-2-metil-hexano (dois substituintes)
CH3CH2CHCH2CH2CH3
CHCH3
CH3
1 2 3 4 5 6
NÃO3-isopropil-hexano (um substituinte)
8. Algumas nomenclaturas comuns são usadas no sistema IUPAC, porém os nomes sistemáticos são preferíveis.
CH3CH2CH2CH2CHCH2CH2CH3
CHCH3
CH3
4-isopropiloctanoou
4-(1-metiletill)octano
CH3CH2CH2CH2CHCH2CH2CH2CH2CH3
CH2CHCH3
CH3
5-isobutildecanoou
5-(2-metilpropil)decano
• Isômeros constitucionais têm a mesma fórmula molecular, mas seus átomos são conectados diferentemente
Isômeros constitucionais
• Uma substância pode ter mais de um nome, mas um nome deve especificar somente uma substância
• Uma substância C7H16pode ser qualquer uma das seguintes:
Fórmula molecular Fórmula estrutural pf (°C)
pe (°C) (1 atm)
Densidade (g mL–1)
Indice de refração
(nD 20 °C)
C6H14 CH3CH2CH2CH2CH3 –95 68.7 0.6594 1.3748
C6H14 CH3CHCH2CH2CH3
CH–153.7 60.3 0.6532 1.3714
Constantes físicas dos isômeros constitucionais do hexano
• Isômeros constitucionais têm diferentes propriedades físicas
C6H14 CH3
–153.7 60.3 0.6532 1.3714
C6H14 CH3CH2CHCH2CH3
CH3 –118 63.3 0.6643 1.3765
C6H14 CH3CH CHCH3
H3C CH3 –128.8 58 0.6616 1.3750
C6H14 H3C C CH2CH3
CH3
CH3
–98 49.7 0.6492 1.3688
Propriedades físicas de alcanos
• O ponto de ebulição dos alcanos não ramificados (série homóloga) aumenta com o aumento da massa molecular
• Ramificações na cadeia do alcano abaixam o ponto de ebulição
Forças de Van der Waals
O ponto de ebulição de uma substância aumenta com o aumento nas forças de Van der Waals.
Força depende da área de contato entre as moléculas
Estabilidade de Isômeros Constitucionais
Oxidação completa de hidrocarbonetos significa convertê-lo em CO2 e H2O
CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O DH° = –803 kJ mol–1
O calor de combustão é usado para determinar a estabilidade relativa de isômeros constitucionais
Conformações de Alcanos: Rotação em Torno de Ligação Carbono–Carbono
Conformação: arranjo molecular temporário que resulta da rotação de grupos em torno da ligação simples (sigma)
Confôrmero: cada estrutura possível de uma conformação
Rotação de ligação sigma
Conformação alternada ou conformação em oposição
Conformação eclipsada
Diferentes Conformações do Etano
• Tensão torsional: repulsão entre pares de elétrons ligantes.
• Um confôrmero em oposição é mais estável que um confôrmero eclipsado.
Conformações do n-Butano
• Tensão estérica: repulsão entre nuvens eletrônicas de átomos ou grupos.
H H
CH3H3C
H HH H
CH3
CH3 H
H CH3
HH
H3C
H
HCH3
HH
H
H
CH3
H H
CH3
H CH3
H CH3
HCH3
H
H
H
conformaçãoeclipsada
conformaçãoeclipsada
conformaçãoeclipsada
conformaçãogauche
conformaçãogauche
conformaçãoanti
A B C D E F
Cicloalcanos
Alcanos com seus átomos de carbono arranjados em um anel
Nomenclatura de Cicloalcanos
ciclopentano
ciclo-hexano ciclo-heptano
ciclopropano ciclobutano
Nomenclatura de Cicloalcanos
1. Se houver apenas um substituinte no anel não é necessárionumerá-lo
CH3
metilciclopentano
CH2CH3
etilciclo-hexano
CH2CH2CH2CH2CH3
1-ciclobutilpentano
2. Se houver mais de um substituinte no anel, nomeie-os em ordem 2. Se houver mais de um substituinte no anel, nomeie-os em ordem alfabética
H3CCH2CH2CH3
1-metil-2-propilciclopentano
H3CH2C
CH3
1-etil-3-metilciclopentano
CH3
CH3
1,3-dimetilciclo-hexano
3. Se houver mais de dois substituintes, são citados em ordem alfabética
CH2CH3
H3CH2CH2C
H3C
CH3
CH3
CH3
4-etil-2-metil-1-propilciclo-hexanonão
1-etil-3-metil-4-propilciclo-hexanoporque 2<3
não5-etil-1-metil-2-propilciclo-hexano
porque 4<5
1,1,2-trimetilciclopentanonão
1,2,2-trimetilciclopentanoporque 1<2
não1,1,5-trimetilciclopentano
porque 2<5
Constantes físicas de cicloalcanos
Propriedades físicas de cicloalcanos
Possuem ponto de fusão e ebulição mais altos do que seus correspondentes de cadeia aberta
Número de átomos de carbono
Nome pe (°C) (1 atm) pf (°C) Densidade
d20 (g mL–1) Índice de
refração ( 20Dn )
carbono
3 Ciclopropano –33 –126.6 ––– –––
4 Ciclobutano 13 –90 ––– 1.4260
5 Ciclopentano 49 –94 0.751 1.4064
6 Ciclo-hexano 81 6.5 0.779 1.4266
7 Ciclo-heptano 118.5 –12 0.811 1.4449
8 Ciclooctano 149 13.5 0.834 –––
Hexano 68 -95
Cicloalcanos: Tensão no Anel
• A tensão angular resulta quando os ângulos de ligação desviam-se do ângulo de ligação ideal 109,5°.
C
C C
H H
H H60o
Tensão angular e tensão torsional
Tensão Angular
Hibridização sp3 – 109,5o
Ciclopropano – 60º Ciclobutano – 88o Ciclopentano – 108o
H H
HH
H
HH
88o
H
H
HH
H
H
H
H
H
H
C CHH H
H
H
H HH
Tensão Torsional
No anel plano, todas as ligações são eclipsadas, provocando uma tensão torsional
H
H
H
H
CH2
C
C C
H H
HH
HH
• A conformação em cadeira do ciclo-hexano é livre de tensão.
Cicloalcano (CH2)n n Calor de
combustão (kJ mol–1)
Calor de combustão por grupo CH2
(kJ mol–1)
Tensão do anel (kJ mol–1)
Ciclopropano 3 2091 697.0 115
Ciclobutano 4 2744 686.0 109
Ciclopentano 5 3320 664.0 27
Ciclo-hexano 6 3952 658.7 0
Ciclo-heptano 7 4637 662.4 27
Ciclooctano 8 5310 663.8 42
Ciclononano 9 5981 664.6 54
Calor de combustão e tensão de anel de cicloalcanos
Ciclononano 9 5981 664.6 54
Ciclodecano 10 6636 663.6 50
Ciclopentadecano 15 9885 659.0 6
Alcano não-ramificado - - 658.6 –––
• Ciclo-hexano tem menor calor de combustão por grupo CH2 e não difere no valor encontrado para alcanos não-ramificados, portanto, podemos supor que não há tensão no anel sendo o mais estável.
• Ciclopropano libera a maior quantidade de calor por grupo CH2, consequentemente o ciclopropano possui a maior tensão do anel sendo o menos estável.
Ligações da conformação em cadeira do ciclo-hexano
Interconversão de anel no ciclo-hexanoInterconversão de anel no ciclo-hexano
As conformações do ciclo-hexano e suas energias
Conformações de ciclo-hexanos monossubstituídos
Tensão estérica de interação 1,3-diaxial no metil-ciclo-hexano
Isomeria cis-trans de cicloalcanos
• Diferente de isômeros conformacionais, as formas cis e trans não podem ser interconvertidas sem a quebra de ligações carbono-carbono
• Possuem propriedades físicas distintas
Isomeria cis-trans de ciclo-hexanos
Os confôrmeros em cadeira do cis-1,4-dimetil-ciclo-hexano
Os confôrmeros em cadeira do trans-1,4-dimetil-ciclo-hexano