Aula 2a -_alcanos

Alcanos

Nomenclatura de Alcanos


Nomenclatura de substituintes alquila


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


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.


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



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

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