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1. Grupos Funcionais e Representação de Moléculas Orgânicas
Definição e Importância da Química Orgânica
Química Orgânica é a química dos compostos de carbono, os quais
são chamados de moléculas orgânicas.
Leitura Recomendada:
Organic Chemistry, J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, P. Wothers,
Oxford, Oxford, 2001, cap. 1 e 2.
1780: Vitalismo
Compostos orgânicos: compostos que poderiam ser obtidos a partir
de organismos vivos. Uma “força vital” era necessária para a síntese de
um composto orgânico;
Compostos inorgânicos: originados de fontes não-vivas, como
minerais;
Considerava-se que um composto inorgânico não podia ser
transformado em um orgânico pelo homem.
• 1828-1850: Síntese de compostos orgânicos a partir de compostos inorgânicos.
Exemplos:
– Friedrich Wöhler em 1828:
NH4+NCO- aquecimento
H2N C
O
NH2
Cianato deAmônio
Uréia
• Vitalismo atual (?!?): “Vitaminas Orgânicas”, “Alimentos Orgânicos”
Vitamina C “natural” é melhor do que a produzida no laboratório (sintética)?
Fonte de Moléculas Orgânicas
a) Obtidos diretamente na natureza:
• Petróleo, carvão, plantas e animais
• Destas fontes são obtidas tanto moléculas “simples” quanto muito complexas. As simples
são utilizadas como blocos de construção de moléculas maiores e/ou mais complexas.
b) Síntese:
• A partir de compostos inorgânicos
• A partir de compostos orgânicos
Mais de 22 milhões de compostos orgânicos são conhecidos (2003).
Taxa de Crescimento: cerca de 0,5 milhão/ano
Início: Óleos essenciais e alcalóides. Exemplos:
NMeO
HO
N
Quinino
O
cis-Jasmona
Século XIX: principal fonte é o carvão. Exemplos:
N
OH NH2
Benzeno Piridina Fenol Anilina
Corantes:
NN
NH2H2N
NN
NH2H2N
Século XX: principal fonte é o petróleo.
Química fina vs “commodities”
“Commodity”: produtos em estado bruto ou de baixo
grau de industrialização ou transformação,
comercializados em grandes quantidades baixo
valor agregado
Química fina: produtos com alto grau de
industrialização ou transformação, normalmente
comercializados em pequenas quantidades alto
valor agregado
1 sulfuric acid 35954
2 nitrogen 30543
3 ethylene 25682
4 oxygen 25568
5 propylene 15345
6 chlorine 12166
7 ethylene dichloride 12163
8 phosphoric acid 11463
9 ammonia 10762
10 sodium hydroxide 9508
11 benzene 7675
12 nitric acid 6703
13 ammonium nitrate 6021
14 ethylbenzene 5779
15 urea 5755
Top Chemicals Produced in U.S. in 2004 (thousands of metric tons)
http://pubs.acs.org/cen/coverstory/83/pdf/8328production.pdf
16 styrene 5394
17 hydrochloric acid 5012
18 ethylene oxide 3772
19 cumene 3736
20 ammonium sulfate 2643
21 1,3-butadiene 2204
22 acrylonitrile 1598
23 hydrogen 1448
24 vinyl acetate 1431
25 titanium dioxide 1400
26 aluminum sulfate 922
27 aniline 813
28 sodium chlorate 658
29 sodium sulfate 473
Lipitor (Pfizer)
Astorvastatina - reduz colesterol
13,7 bi USD/ano
Fármacos mais Vendidos em 2013
Fonte: http://www.forbes.com
Plavix (Sanofi)
Clopidogrel - ateroesclerosis
9,3 bi USD/ano
Seretide (GlaxoSmithKline)
Salmeterol + fluticasona - asma
8,1 bi USD/ano
Moléculas orgânicas possuem cadeias, que podem ser ramificadas ou não.
Exemplos:
Moléculas orgânicas também podem conter anéis. Exemplo:
Cadeias e Anéis
Representação de Fórmulas Estruturais
Existem várias formas de representar uma molécula orgânica, sendo a
melhor a de linha de ligação.
Fórmula condensada:
Fórmula de traço (ou Kekulé):
Ou ainda melhor na forma de linha de ligação:
H
CH
H
C
H
H
C
H
H
O H
Fórmula de Traço (ou Kekulé):
CH3CH2CH2OH
OH
Fórmula Condensada: Fórmula de Linha de Ligação:
Resumo das formas de representação de moléculas:
Notar que todos os pares abaixo sempre representam a mesma
molécula:
OHOH
H
CH
H
C
OH
H
C
H
H
H
H
CH
H
C
H
OH
C
H
H
H
1-Propanol:
2-Propanol:
CC
C
H H
H H
H
H H
OH C
CC
H H
O H
H
H H
H
H1-Propanol:
Grupo s-butila: Grupo t-butila: Grupo n-butila:
Metila, etila, propila, butila, etc: Todos estes grupos
podem ser chamados de R
Grupos Alquila e o Grupo R
Note que o par abaixo representa a mesma molécula:
Mas representar a lisina como mostrado abaixo é incorreto,
pois Bu representa A e não B. Em resumo, os símbolos Me, Et, etc, podem ser
utilizados apenas para cadeias terminais.
A B
Grupo Fenila e o Grupo Ar
Grupo fenila: Note que o par abaixo representa a mesma molécula:
Um anel aromático pode ser chamado de Ar, ou seja, as moléculas
abaixo poderiam ser simplificadamente descritas como ArOH:
Isômeros: mesmo tipo de átomos ligados de maneira diferente (podem ter
diferentes grupos funcionais).
Ex: C4H8O
Moléculas podem ter anéis acoplados de formas complexas.
Tipos de carbono
n- , sec- e tert- (ou terc-) (em itálico) –
são siglas que designam tipo de carbono ligado à função
Há cinco tipos de carbono: metila, primário, secundário, terciário e quaternário
Estrutura: 1981, presente em dinoflagelados C50H71O14
Síntese: 1995 23 carbonos assimétricos
Complexidade das moléculas orgânicas
Brevetoxina-B