Isomeria e Reações orgânicas Flashcards
O que são isômeros? Como são divididos os 7 tipos de isomeria? Descreva as duas classificações de isomeria.
Isômeros são compostos que apresentam a mesma fórmula molecular.
Existem dois tipos principais de isomeria, a isomeria plana ou constitucional e a isomeria geométrica ou espacial.
A isomeria plana comporta os tipos de isomeria em que os átomos não estão ligados da mesma forma.
A isomeria espacial comporta os tipos de isomeria em que os átomos estão ligados da mesma forma, mas há diferença na disposição espacial entre eles.
São 5 tipos de isomeria plana
De função
De cadeia
De posição
Metameria
Tautomeria
São 2 tipos de isomeria espacial
Geométrica
Óptica
O que isomeria de função?
São isômeros que pertencem a funções orgânicas diferentes.
Ex:
CH3OCH3 e CH3CH2OH
ou
CH3COCH3 e CH3CH2CHO
O que é isomeria de cadeia?
São isômeros que pertencem a mesma função, mas apresentam diferença na cadeia.
Ex: CH3
I
CH3-CH2-CH2-CH3 e CH3-CH-CH3
CH3-CH2-CH2-NH2 e CH3-CH2-NH-CH3
O que é isomeria de posição?
São isômeros que pertencem a mesma função, tem o mesmo tipo de cadeia, mas apresentam diferença na posição de um grupo funcional, de uma insaturação ou de uma ramificação.
Ex:
CH2=CH-CH3-CH3 e CH3-CH=CH-CH3
CH2-CH2-CH3 e CH3-CH-CH3
I I
OH OH
O que é isomeria de compensação ou metameria?
São isômeros que pertencem a mesma função, tem o mesmo tipo de cadeia, mas apresentam diferença na posição de um heteroátomo.
Ex:
CH3-O-CH2-CH2-CH3 e CH3-CH2-O-CH2-CH3
ATENÇÃO, isso a seguir não é metameria:
CH3-CH2-CH2-NH2 e CH3-CH2-NH-CH3
Não é metameria pois não foi apenas um heteroátomo que mudou de posição, mas mais de um átomo.
O que é tautomeria?
São isômeros que pertencem a funções diferentes, mas coexistem em equilíbrio.
Ex Tautomeria ceto-enólica:
OH O
I II
CH2=C-CH3 <=> CH3-C-CH3
Enol Cetona
Ex2 tautomeria aldo-enólica:
CH3-CH=CH-OH <=> CH3-CH2-CH=O
Enol Aldeído
O que são estereoisômeros ou isômeros espaciais? Como classificar os estereoisômeros?
São isômeros que possuem átomos concectados na mesma sequência, mas com disposição espacial diferente.
Podem ser classificados em Enantiômeros e Diasteroisômeros.
Enantiômeros são molécula cujas imagens são especulares não sobreponíveis entre si.
Diasteroisômeros são moléculas cujas imagens não são especulares entre sim.
Ex de enantiômeros:
H H H CH3 C=C C=C CH3 CH3 CH3 H CIS TRANS
Ex de Diasteroisômeros:
CH3 CH3
I I
HO - C - H e H - C - OH
I I
Cl Cl
São formados a partir de carbonos quirais.
O que é isomeria geométrica?
São estereoisômeros onde
EM CADEIA ABERTA os compostos devem apresentar ligação dupla entre carbonos e cada carbono da dupla deve apresentar ligações diferentes.
Ligantes diferentes em cada carbono:
H H H CH3
C=C C=C
CH3 CH3 CH3 H
CIS TRANS
EM CADEIA FECHADA os compostos devem apresentar grupos ligantes diferentes em pelo menos dois carbonos que não precisam ser vizinhos.
Ligantes diferentes em cada carbono:
X–△–A
I I
Y B
Como funciona a nomenclatura E - Z para isomeria geométrica?
Compostos do tipo Z tem ligantes de maior prioridade do mesmo lado.
Compostos do tipo E têm ligantes de maior prioridade de lados opostos.
Terá maior prioridade o grupo ligado ao carbono que possuir o maior número atômico.
O que é isomeria óptica?
São enatiômeros que existem quando há pelo menos um carbono assimétrico no composto.
Uma molécula assimétrica é aquela que não é sobreponível à sua imagem especular.
Moléculas assimétricas, ou seja, que apresentam isomeria óptica, apresentam atividade óptica desviando o plano da luz polarizada.
Quando um carbono é quiral? Como marcá-lo?
O carbono é quiral quando apresenta 4 ligantes diferentes entre si.
O carbono assimétrico/quiral é marcado deve ser marcado por um asterisco ( * ).
Qual a importância biológica dos enantiômeros?
Devido ao fenômeno de não serem sobreponíveis entre si eles podem ser diferenciados no organismo pelo mecanismo de chave-fechadura. A esta diferenciação dá-se o nome de reconhecimento quiral, e o receptor quiral interage de maneira diferente em cada um dos enantiômeros.
A quiralidade é um elemento importante da natureza e exerce um papel fundamental na ciência e tecnologia.
Uma grande variedade de processo biológicos é realizada através do reconhecimento perfeito de um sbstrato.
Qual a relevância do desvio do plano da luz polarizada causado pelos isômeros ópticos para a a classificação dos enantiômeros? O que é uma mistura racêmica?
A luz polarizada é a luz natural filtrada pelo processo físico de polarização.
Uma molécula assimétrica pode desviar o plano da luz polarizada. Se desviá-lo para a esquerda (anti-horário) ela é uma LEVÓGIRA, mas se desviá-lo para a direita (horário) ela é uma DESTRÓGIRA.
Uma mistura racêmica é uma mistura equimolar de dois enantiômeros complementares (imagens). Uma mistura racêmica não é um isômero, mas uma mistura de isômeros.
Sobre as reações orgânicas, quais são os tipos de cisão que podem ocorrer nas ligações dos compostos e que tipo de reação reagente elas formam?
A maioria dos compostos orgânicos apresenta ligação covalente, e para que haja reação as ligações devem ser rompidas, é importante entender os tipos de cisão que acontecem para compreender melhor as reações.
As cisões são de 2 tipos
CISÃO HOMOLÍTICA: Ligação covalente quebrada exatamente ao meio, ficando um elétron para cada átomo. Esse tipo de cisão é causado, principalmente, por radiação ultravioleta e altas temperaturas.
CISÃO HETEROLÍTICA: Ligação covalente quebrada de forma assimétrica, ficando os dois elétrons da ligação com um dos átomos e o outro com nenhum.
Cisões homolíticas provocam uma reação radicalar e forma radicais livres.
Cisões heterolíticas provocam uma reação iônica e forma íons.
Quais são os componentes de uma reação orgânica e qual o mecanismo genérico dessas reações?
São o substrato, o reagente e o(s) produto(s). Relacionam-se assim:
Substrato + Reagente => Produto
O substrato é uma substância estável que será atacada por uma substância que teve uma ligação rompida e por isso encontra-se instável que é o reagente. Esse rompimento da ligação do reagente pode ser uma cisão homolítica ou heterolítica; se for for uma cisão homolítica, provocará uma reação radicalar, o reagente será um radical livre altamente reativo que atacará o substrato; se for uma cisão heterolítica, provocará uma reação iônica, o reagente será um íon instável que fará um ataque eletrofílico (ataque do substrato em busca de elétrons para estabilizar o cátion) ou nucleofílico (ataque do substrato para se livrar de elétrons para estabilizar o ânion). Todas as formas de reatividade vão culminar na formação de compostos novos denominados produtos.
Como classificar os tipos de reação orgânica? Quais são os tipos de reação? Como identificar a possibilidade de ocorrer ou de ter ocorrido cada tipo de reação?
Uma reação orgânica é classificada em relação a transformação sofrida pelo substrato.
Podem ser de 3 tipos:
ADIÇÃO: É aquela onde são adicionados átomos ou grupos de átomos ao substrato. Em geral, temos adições quando o substrato apresentar ligações duplas.
ELIMINAÇÃO: É aquela onde são tirados átomos ou grupos de átomos do substrato. Em geral, temos eliminações quando há a formação de ligações duplas ou triplas.
SUBSTITUIÇÃO: É aquela onde um átomo ou grupo de átomos do substrato é substituído por outro átomo ou grupo de átomos.
Em que tipo de reação orgânica se encaixam as reações de oxidação e de redução?
Oxidação e redução podem ser consideradas adições em compostos orgânicos.
Na orgânica, a oxidação pode ser compreendida como a entrada/adição de oxigênio, e a redução pode ser compreendida como a entrada/adição de hidrogênio.
Em que tipo de reação orgânica se encaixa a reação de polimerização?
A polimerização é um tipo de adição, especificamente, a adição de partes iguais.
O que é a reação de isomerização?
A isomerização é uma reação de transformação de um isômero em outro.
Quais são os 3 principais ácidos da orgânica? Organize-os do mais forte para o mais fraco.
São o Ácido carboxílico, o Fenol e o Ácido sulfônico.
Sulfônico > Carboxílico > Fenol
Quais são as principais bases da orgânica?
São as aminas.
Secundárias > Primárias > Terciárias > Amônia
Como funciona uma reação ácido base na orgânica?
ÁCIDO + BASE => SAL + ÁGUA
Na prática, a ácidos e bases sofrem ionização perdendo hidrogênios e hidroxilas e unindo-se formando sais orgânicos e água.
Ex1:
CH3COOH + NaOH =>
Carboxílico + Base inorgânica
Formando
CH3COONa + H20
Sal orgânico e água
Ex2:
CH3COOH + CH3NH2 =>
Ác.Orgânico + Base orgânica
Formando
CH3COO- + CH3NH3+
Produtos de Lewis devido aos elétrons livres da amina.
Ex3:
〈〉- OH + KOH =>
Fenol + Base inorgânica
Formando
〈〉- OK + H2O
Sal aromático e água.
OBS: São reações ácido base com ácidos sulfônicos longos e ácidos carboxílicos de cadeia longa que podem formar detergentes e sabão.
O que é a reação de esterificação? Que tipo de reação orgânica é a esterificação?
É a reação onde ácidos carboxílicos reagem com álcoois para formar ésteres. E as condições reacionais da esterificação exigem um meio ácido.
A esterificação é uma substituição nucleofílica.
ÁCIDO CARBOXÍLICO + ÁLCOOL => ÉSTER + ÁGUA
Ex1: O
II
CH3-C-OH + HO-CH2-CH3 <=>
Etanóico + Etanol
Formando
O
II
CH3-C-OCH2-CH3 + H2O
Etanoato de etila
Ex2:
O
II
CH3-CH-CH3-C-OH + HO-CH2-CH2-CH3 <=>
I
CH3
3-metilbutanóico + Propanol
Formando
O
II
CH3-CH-CH3-C-OCH2-CH2-CH3 + H2O
I
CH3
3-metilbutanoato de propila
Ex3:
CH2-OH O
I II
CH-OH + 3 R-C-OH <=>
I
CH3-OH
Triálcool + Carboxílicos longos
Formando
O
II
CH2-O-C-R
I IIO
CH-O-C-R + 3H2O
I IIO
CH3-O-C-R
Triglicerídeo e água.
O que é a reação de hidrólise ácida?
É a reação inversa da esterificação, é a quebra do éster formando ácido carboxílico e água.
ÉSTER + ÁGUA <=> ÁCIDO CARBOXÍLICO + ÁLCOOL
Ex1: O
II
CH3-C-OCH2-CH3 + H2O =>
Etanoato de etila e água
O
II
CH3-C-OH + HO-CH2-CH3
Etanóico e Etanol
O que é a reação de hidrólise alcalina?
É a reação de um éster com água e uma base formando sal, água e álcool.
Ex1: O
II
CH3-C-OCH2-CH3 + H2O + NaOH <=>
Éster, água e base
Formando
O
II
CH3-C-ONa + OH-CH2-CH3 + H2O
Sal, álcool e água.
A hidrólise alcalina acontece em duas etapas.
1 - A hidratação do éster formando Ácido carboxílico e álcool (hidrólise ácida)
2 - A reação ácido base entre o ácido carboxílico e a base
O que é a reação de saponificação?
Saponificação é uma reação ácido base entre um ácido carboxílico de cadeia longa e uma base compatível (geralmente a soda cáustica NaOH).
O que é uma reação de transesterificação? Qual a principal utilidade da transesterificação?
É a reação entre um éster e um álcool que produz outro éster e outro álcool diferentes dos iniciais.
ÉSTER 1 + ÁLCOOL 1 <=> ÉSTER 2 + ÁLCOOL 2
Ex:
O
II
CH3-CH2-C-OCH3 + CH3-CH2-OH <=>
Propanoato de metila + Etanol
O
II CH3-CH2-C-OCH3-CH2-OH + CH3-OH Propanoato de etila + Metanol
A principal utilização da reação de transesterificação é a obtenção de biodiesel. O biodiesel é um biocombustível que pode ser usado como combustível no lugar do diesel, mas com o benefício de poluir muito menos o ambiente por não possuir enxofre. No entanto, ele não libera tanta energia quanto o diesel.
A reação de transesterificação para a obtenção do biodiesel consiste na reação de triglicerídeos (éster) de óleos vegetais ou gorduras animais e álcool na presença de um catalisador, formando o biodiesel e glicerina (um tipo de tri álcool).
Como funciona o processo de oxidação de moléculas de carbono?
A chave de interpretação é saber que quando um carbono está ligado a duas hidroxilas essas ligações são tão instáveis que ocorre a formação de uma água entre elas, ocorre uma desidratação da molécula de carbono,
Isso acontecerá sempre que houverem duas hidroxilas num mesmo carbono.
Sem oxidação
CH4
Primeira oxidação
CH3-OH
Segunda oxidação
OH-CH2-OH (INSTÁVEL)
=
HCHO (Aldeído) + H2O (sai para o meio)
Terceira oxidação
HCOOH (Ácido carboxílico)
Quarta oxidação
CO2 (volátil) + H2O (sai para o meio)
Que funções orgânicas o álcool pode se tornar por meio da oxidação?
Quando um álcool com hidroxila na ponta da cadeia sofre oxidação no carbono já hidroxilado, é formado uma aldeído por desidratação.
Se um aldeído for oxidado, é formado um ácido carboxílico por desidratação.
Quando um álcool com hidroxila em carbono dentro da cadeia sofre oxidação no carbono já hidroxilado, é formada uma cetona por desidratação.
Quais são os 3 tipos de oxidação dos alcenos? Como funciona cada um deles?
São a oxidação branda, a ozonólise e a oxidação enérgica.
Tende em mente que a oxidação é um tipo de adição, e que as adições ocorrem por meio da quebra de uma dupla ligação para assimilar novos átomos ou grupos atômicos, é possível compreender os tipos de oxidação.
BRANDA: Quebra de uma ligação PI de uma dupla para entrada de hidroxilas (duas por ligação quebrada). ATENÇÃO, não quebra a ligação dupla, apenas a PI da dupla.
CH2=CH2 => CH2-CH2
I I
OH OH
OZONÓLISE: É a quebra completa da dupla ligação do alceno por meio da formação de uma água com um dos oxigênios do ozônio, e formação de dois grupos oxigenados a partir de um só álcool, cada um com um oxigênio do ozônio.
Ch3-CH=CH-CH3 + O3 =>
CH3-Ch-o-Ch-CH3»_space;> CH3-C—C-CH3 + h2o
I I I I
O —- O O—O
FASE INTERMEDIÁRIA
CH3-CH=O + CH3CH=O
Produtos finais
ENÉRGICA: É a quebra completa da dupla ligação com adição do máximo de oxigênios possível.
Sobre as reações de adição em alcenos e ciclenos, como funciona a hidrogenação e halogenação?
É uma adição simples, ocorre a quebra ligação PI da dupla ligação e entrada de hidrogênios na hidrogenação, e de halogênios na halogenação.
Sobre as reações de adição em alcenos e ciclenos, como funciona a adição de halogenidreto?
Um halogenidreto é um hidrogênio associado a um halogênio, ocorre a quebra da ligação PI da dupla ligação e entrada de um hidrogênio e um halogênio na molécula orgânica.
Em qual carbono entra o hidrogênio e em qual entra o oxigênio depende da regra de Markovnikov que diz que O HIDROGÊNIO SEMPRE ENTRA NO CARBONO MAIS HIDROGENADO.
Ex:
CH3-CH=CH2 + HCl => CH3-CH-CH3
I
Cl
Perceba que o hidrogênio entrou no carbono da ponto porque esse carbono era mais hidrogenado.
Sobre as reações de adição em alcenos e ciclenos, como funciona a hidratação de alcenos?
Funciona como se fosse uma reação de adição de halogenidreto, ocorre a quebra da ligação PI da dupla ligação e entrada da hidroxila em um carbono e hidrogênio no outro.
O hidrogênio entrará no carbono mais hidrogenado.
Ex:
CH3-CH=CH2 + H2O => CH3-CH-CH3
I
OH
O hidrogênio entrou no carbono da ponta porque ele era mais hidrogenado.
Como funcionam as reações de adição em alcinos e alcadienos?
A lógica da reação é a mesma da adição em alcenos, ocorre a quebra de uma ligação PI de uma dupla ligação para a entrada de algo nas valências formadas. No entanto, temos as seguintes particularidades:
Nos alcinos, quebra-se primeiro a PI da tripla, depois a PI da dupla, seguindo sempre a regra de Markovnikov.
Nos alcadienos acumulados e isolados funciona de forma exatamente igual aos alcenos.
Nos alcadienos conjugados/alternados há ressonância, e, por isso a dupla pode mudar de posição durante a reação, provocando variações de compostos diferentes.
Sobre as reações de eliminação, como funciona a desidratação dos álcoois? Quais os dois tipos possíveis? Como funcionam? Que compostos cada uma pode formar?
Toda eliminação é a retirada de um álcool ou grupo de átomos de uma molécula orgânica e costuma ser evidenciada pela formação de uma dupla ligação no composto. A desidratação é a retirada de uma água (H2O) de uma molécula orgânica.
Existem dois tipos de desidratação de álcoois, a Intramolecular e a Intermolecular.
INTRAMOLECULAR: Ocorre em ambientes ácidos e altas temperaturas, consiste na eliminação de uma molécula de água de uma única molécula orgânica.
Para saber qual hidrogênio remover da molécula, basta buscar o hidrogênio do carbono vizinho menos hidrogenado (é o inverso da regra de Markovnikov).
- A DESIDRATAÇÃO DE UM ÁLCOOL PODE FORMAR UM ALCENO.
CH3-CH-CH-CH2 => CH3-CH=CH-CH3 + H2O
I I I
H OH H
Perceba que o hidrogênio para formar a água saiu do carbono menos hidrogenado.
INTERMOLECULAR: Ocorre em meio ácido e altas temperaturas, consiste na retirada de uma molécula de água a entre duas moléculas orgânicas, ou seja, a hidroxila de uma e o hidrogênio de outra.
- A DESIDRATAÇÃO A PARTIR DE DOIS ÁLCOOIS FORMARÁ UM ÉTER.
CH3CH2-OH + CH3CH2-OH => CH3-CH2-O-CH2-CH3 + H2O
Álcoois Éter e água
Sobre as reações de substituição em alcanos, como identificar os carbonos mais reativos do composto?
Carbonos terciários são os mais reativos, a ordem de reatividade é a seguinte:
Terciário > secundário > primário
Lembrando que enquanto amina terciária é aquela com 3 ligantes diferentes de hidrogênio, um carbono terciário é aquele ligado a 3 carbonos.
Sobre as reações de substituição em alcanos, como funciona a halogenação?
Antes de tudo é importante ter em mente que os alcanos são compostos altamente estáveis e para que reajam são necessárias condições específicas: a ação de raios ultra violeta e calor para causar cisões homolíticas no alcano, promovendo sua reatividade.
A halogenação é simples troca ou dupla troca onde ocorre a entrada de um halogênio no composto orgânico.
Ex:
CH4 + Cl2 => CH3-Cl + HCL
Ex2:
CH3-Cl + Cl2 => Cl-CH2-Cl + HCl
Sobre as reações de substituição em alcanos, como funciona a nitração?
É a simples troca ou dupla troca onde ocorre a entrada de um grupo nitro (NO2) na molécula orgânica e formação de água.
Ex:
CH3-CH2-CH3 + HNO3 => CH3-CH-CH3 + H2O
I
NO2
Sobre as reações de substituição em alcanos, como funciona a sulfonação?
É a simples troca ou dupla troca onde ocorre a entrada de um íon de enxofre na molécula orgânica.
Ex:
CH3-CH2-CH3 + H2SO4 => CH3-CH-CH3 + H2O
I
SO3H
Sobre as reações de substituição em anéis aromáticos, como funciona a alquilação?
É a simples troca ou dupla troca onde ocorre a entrada de um radical alquila (radical orgânico saturado) na cadeia que possui um anel aromático.
É uma reação que precisa acontecer na presença de uma substância como AlCl3.
Ex:
⎔-H + Cl-CH3 => ⎔-CH3 + HCl
Sobre as reações de substituição em anéis aromáticos, como funciona a acilação?
É a simples troca ou dupla troca onde ocorre a entrada de um radical acila (radical derivado de um ácido carboxílico) na cadeia que possui um anel aromático.
É uma reação que precisa acontecer na presença de uma substância como AlCl3.
Ex:
⎔-H + Cl-C=O => ⎔-C=O + HCl
I I
OH OH
O que são polímeros? Quais são os tipos de reação de polimerização?
São macromoléculas formadas pela repetição de pequenas moléculas chamadas monômeros, através de ligações químicas covalentes. São geralmente orgânicas.
São 2 tipos, a polimerização por adição e a polimerização por condensação.
Como funciona a polimerização por adição?
Polímeros formados por sucessivas adições de monômeros, e esse monômeros devem apresentar pelo menos uma ligação dupla entre carbonos.
Ex:
n CH2=CH2 => –[ CH2-CH2 ]n–
Ex2:
n CH2=CH-⎔ => –[ CH2=CH-⎔ ]n–
Como funciona a polimerização por condensação?
Ocorre quando dois monômeros diferentes se unem por meio da eliminação de moléculas pequenas como água. É preciso que haja um grupo funcional reativo em cada ponta de cada um dos monômeros.
MONÔMERO 1 + MONÔMERO 2 => POLÍMERO
Ex:
OH
I
O=C-⎔-C=O + HO-CH2-CH2-OH =>
I
OH
Ocorrerá a desidratação das hidroxilas de uma ponta de cada composto e sucessiva união das partes restantes»_space;
O O II II --[ C-⎔-C-O-CH2-CH2-O ]n-- + 2 H2O
