Cadeias carbônicas

Capítulo

Átomos de carbono podem se unirformando sequências. que são ascadeias carbônicas.

) 2.1 Um pouco sobre a Química naMedicina: compostos que usaremoscomo exemplos no capítuloUma das áreas de aplicação da QuímicaOrgânica é o estudo dos medicamentos.

) 2.2 Fórmulas estruturais simplifica dasÉ possível simplificar a representaçãode uma fórmula estrutural orgânicautilizando linhas.

) 2.3 Cadeia carbônicaA cadeia carbônica contém todos os átomosde carbono e também os heteroátomos queestejam entre eles.

) 2.q Classificação dos carbonos emuma molécula orgânicaOs carbonos de uma molécula orgânicapodem ser classificados em primários,secundários, terciários e quaternários.

) 2.5 Benzeno e compostos aromáticosA cadeia carbônica do benze no, o anel.benzênico, ocorre com certa frequência emestruturas orgânicas.

) 2.6 Classificação das cadeiascarbônicasUma cadeia carbônica pode ser classificadasegundo diferentes critérios.

Cadeias carbônicas

~--------------------------~--------------------..----- -

ntes e durante uma cirurgia,vários compostos,odem ser utilizados para garantir o sucesso

do p"rocedimentocomo, por exemplo, anestésicos~1IIIiIIiii""'" ···gerais ara manter o paciente inconsciente e me-

dicamen os para fegular a frequência cardíaca.Muitos desses compostos são sintetizados a partirde conhecimentos de Química Orgânica.

(Ooc

,(O

e'o,(O

o,(OC>:::J

""Oe...,c

I-<

26

Seção 2.1

) Objetivo~Tomar contato comfórmulas estruturais

utilizadas comoexemplos neste

capítulo.

) Termos e conceitos•anestésico geral•anestésico local

•analgésico

~~ o primeiro a perceber as

propriedades anestésicas do N2D foio inglês Humphry Davy (1778-1829), o

descobridor do sódio e do potássio,~ Essa pintura ilustra a primeira

demonstração pública do uso do éterdietílico como anestésico, em 1846,nos Estados Unidos, O paciente, sobanestesia, teve um tumor removido

de seu pescoço.

Um pouco sobre a Química naMedicina: compostos que usaremoscomo exemplos no capítulo

A Farmacologia está bastante desenvolvida atualmente, Basta entrarem uma farmácia para notar a variedade de medicamentos existentes,

Contudo, há cerca de 200 anos existiam pouquíssimos medicamentos,quase todos extraídos de plantas, As cirurgias eram difíceis de realizar,entre outros motivos, devido à inexistência de anestésicos, Só em 1BOOfoi descoberto o primeiro anestésico geral, o N20, Éter e clorofórmio sópassaram a ser utilizados a partir de 1BL/0,

~----Anestésicos gerais causam inconsciência e, consequentemente,insensibilidade à dor,

Anestesia vem do grego an, "não" e aisthesia, "sensação",

As fórmulas de alguns anestésicos gerais são mostradas abaixo,

Exemplos de anestésicos gerais

H H\ /

C/\

H-C-C-H/ \H HN2D

óxido de dinitrogênio(Não é orgânico!)

HI

C~- C- C~IC~

clorofórmio

ciclo-propano

H H H HI I I I

H-C-C-D-C-C-HI I I IH H H H

éter dietílicoléter comum)

F C~I I

F-C-C-HI IF Br

halotano

H-C=C-D-C=C-HI I I IH H H H

éter divinílico

Como você pode perceber, os anestésicos mostrados são compostosorgânicos, exceto o N20, que não contém carbono, Atualmente, não se utilizamais o clorofórmio, pois está comprovado que causa danos irreparáveisao fígado, Evita-se também o uso do ciclo-propano, do éter dietílico e doéter divinílico por serem inflamáveis,

Extrair um dente é um procedimento que não requer anestesia geral, sendo utilizados nessescasos os anestésicos locais, substâncias que insensibilizam o tato de uma região e, dessa for-ma, eliminam a sensação de dor. Você já pode ter tomado contato com eles no dentista ou se omédico lhe receitou pomada para aliviar a dor de queimaduras.

Exemplos de anestésicos locais são o eugenol e a benzocaína, cujas fórmulas estruturaisaparecem a seguir.

Exemplos de anestésicos locais

O-H HI I

H" -:?"C"/O-C-HC C II 11 HC CH/ ~C/ "H

IH-C-C=C-HI I IH H H

H H\ /C-C O H H11 ~ II I I

H-N-C C-C-O-C-C-HI \ / I IH C=C H H

/ \H Heugenol benzocaína

<ti

'"'"---Anestésicos locais insensibilizam o tato de uma região e, dessa forma, eliminam a sensa-ção de dor.

Para aliviar a dor, os médicos podem receitar analgésicos, medicamentos que combatem ador sem causar inconsciência ou insensibilidade.

Exemplos de analgésicos são o ácido acetilsalicílico e o paracetamol (também chamadode acetaminofenl, cujas fórmulas estruturais são destacadas a seguir.

Exemplos de analgésicos

H H\ /c-C

11 ~ 11 IH-O-C C-N-C-C-H

\ / I IC= C H H/ \H H

O H

ácido acetilsalicílico paracetamol (ou acetaminofenJ

Analgesia (de onde deriva a palavra analgésico) vem do grego an, "não", e algesis, "dor".

Na Medicina, a Química Orgânica encontra um grande campo de atuação, uma vez que a grandemaioria dos medicamentos é formada por compostos orgânicos. A Química Orgânica também éimportante colaboradora da Bioquímica, que se ocupa com o estudo das substâncias presentesnos organismos vivos e dos processos químicos que neles ocorrem.

ATENÇÃOIIII"'"O-co-n-s-u-m-o-d-e-m-e-d-ic-a-m-e-n-t-o-s-s-e-m-o-r-ie-n-t-a-ça--o-m-é-d-ic-a-,-a-a-u-to-m-ed-i-c-aç-ã-O-,-é-u-m-a-a-t-it-u-d-e----

perigosíssíma à saúde.

JAMAIS SE AUTOMEDIQUE.

• Conteúdo digital Moderna PLUS http://www.modernaplus.com.brTexto: A descoberta do medicamento mais usado no mundo

Ulctlo'c<o.oCcoUl.~QJ'DctlU

euo'3:!:c.ctlu

27

.,o"E«otno,.,o,.,Ü":J

"O

E'...,CH

Seção 2.2

) Objetivo~Interpretar e construir

fórmulas estruturaissimplificadas com autilização de linhas

) Termos e conceitos•estrutura em bastão

Fórmulas estruturais simplificadasConforme comentamos no capítulo anterior, para poupar tempo e tor-

nar as fórmulas estruturais mais fáceis de escrever e de ler, os químicoscostumam fazer simplificações ao escrever a fórmula estrutural.

Recordemos com este exemplo:

H H H HI I I I

H-C-C-O-C-C-HI I I IH H H H

éter dietílico

Pode serrepresentado

porou

Outro modo frequente de simplificar fórmulas orgânicas consiste emomitir os traços de ligação:

H H H HI I I I


éter dietílico


porou

Moléculas com estrutura cíclica possuem uma representação ainda maisresumida. Trata-se de uma representação que emprega linhas (alguns cha-mam de estrutura em bastão), como ilustram os seguintes exemplos:

H H\ /

C/\H-C-C-H

/ \H Hciclo-propano

O-H HI I

H" -;:yC"/O-C-HC C II 11 HC CH/ ~C/ "H

IH-C-C=C-H

I I IH H H

eugenol

H H\ /

c-C O H H11 ~ 111 I

H-N-C C-C-O-C-C-HI \ / I IH C=C H H

/ \H Hbenzocaína

O~ /O-HC O HI 11 I

H, hC /O-C-C-H'C" "c"'" I

I 11 HC CH/ ~C/ "H

IH

ácido acetilsalicilico


por

Pode serrepresenta dI?

por


por


por

Subentende-se que cadaf vértice tem um carbono

/\ Cada traço representa~ uma ligação covalente

( O número de hidrogênios édeduzido por quem lê, sabendoque o carbono faz ~ ligações

OH/ Ligação simples

Ç!oCH3

1- Ligação dupla( ~ _ Esse carbono

não tem HEsse carbono CH - CH= CH

tem 1 H 2 2

O~ /OH O

&cO-~-CH~ 3

~I

'""O

e.~~'""O

'"'""O

o<õci

:3'"<ii

~oOl'õ'ooo

"O

;;\

Esse tipo de representação também pode ser aplicado a compostos que não tenham estru-tura cíclica:

Pode serHgC- CH2- CH2- CH2- CHg representado

por

CHg CHgI I

HgC-CH- CH- CHg

Outros elementos que não sejam o carbono e o hidrogênio precisam ser explicitamente re-presentados. Veja:

H H H HI I I I


éter dietilico

H-C=C-O-C=C-HI I I IH H H H

éter divinílico

/"--O~

LNote que o símbolodo oxigênio deve

~ ser escrito

~O~

Os átomos de hidrogênio que estejam ligados a outros elementos que não sejam carbonotambém precisam ser representados:

H H\ /C-C11 ~ 11 I I

H-N-C C-C-O-C-C-HI \ / I IH /=\ H H

H H

o H

benzocaína

O~ /O-H"" C O H

I II IH"" çC"" /O-C-C-H

C C II II HC CH/ ~C/ ""H

IH

ácido acetilsalicílico

H

Os hidrogênios ligados ao( nitrogênio são indicados

HeN-o-<:

\

O hidrogênio,-- ligado ao oxigênio

):10

: O ;;"d;"dO00Fórmulas estruturais simplifica.das proporcionam maior clareza

Como moléculas relativamente grandes são co-muns na Química Orgânica, é importante compreen-der a escrita simplificada de fórmulas estruturais.

Considere, por exemplo, a pumiliotoxina B,produzida por glândulas da pele de sapos da espécieDendrobaies pumilio, que habitam regiões da Améri-ca Central e da América do Sul. Tal toxina, proteção

natural do anfíbio contra predadores, foi usada pornativos na ponta de flechas para caça, pois tem efeitoparalisante sobre pequenos animais alvejados.

Já pensou escrever essa fórmula estrutural comtodos os átomos?

A escrita simplificada, além de menos trabalhosa,torna a fórmula mais fácil de visualizar e interpretar.

OHOH

N

OHpumiliotoxina B

(J)euoc

<o-2euo(J)eu

'ã)TIeuu

euo:;:!:c.rou

))J

rouc

.ro~o<Uo«oC>:::l

TIe+-'c1-1

30

EXERCÍCIO RESOLVIDO

• o naftaleno, substância (tóxica!) comercializadasob o nome de naftalina e usada por algumas pes-soas para evitar que traças e baratas se instalemerri. guarda-roupas, apresenta a seguinte fórmulaestrutural:

001

~naftaleno

::::::---. /:/

Dê a fórmula molecular do naftaleno.

Resolução

A fórmula molecular do naftaleno é, portanto,C,oHs·

lEI A vitamina C apresenta a fórmula estruturalmostrada abaixo. Qual a fórmula molecular dessavitamina?

OHI O

HO-CH2-CH~ .. ~YO.H vitamina C

HO OH

C As frutas cítricassão uma fonte devitamina C.

• (Ufersa-RN) As fórmulas estruturais I e II são de doisherbicidas derivados do ácido fenoxiacético. Marquea opção que contém a fórmula molecular de cadaum desses compostos.

O

«'O-CH -c

(~t: 'OH

O

«'O-CH2-Cq~ce "OH

1/:/ce

ce(11)

ce(I)

a) I: C8H603Ce2; II: C8H603Ce3

b) I: CSHS03Ce2; lI: C8Hs03Ce3

c) I: C8H603Ce2; lI: C8Hs03Ce3

d) 1: C7H603Ce2; lI: C7Hs03Ce3

(Unifor-CE) O ácido araquedônico tem a fórmula

Cf::X)(COOH

CH3- -

Em uma molécula desse ácido os números deátomos de carbono e hidrogênio são, respectiva-mente:a) 20 e 32.b) 20 e 30.c) 20 e 20.

d) 19 e 30.e) 18 e 32.

11I Um certo inseticida possui a seguinte fórmulaestrutural:

&HO N

:;/"" 1 Y <,::::::---.O

Escreva a fórmula molecular desse composto.

(Uece) A "nicotina" pode ser representada pelafórmula a seguir. Quantos átomos de carbono equantos hidrogênios existem em uma moléculadesse composto?

a) 10 e 13.b) 10 e 14.

""'I D[NJ ~H3c) 9 e 12.d) 8 e 14.

O cubano é uma substância que não existe na natu-reza e foi artificialmente sintetizada em 1964. Suaestrutura é:

cubano

Determine a fórmula molecular dessa substância.

Escreva uma fórmula estrutural simplifica da dosseguintes compostos:

a) H H HI I I

H-C-C-C-HI I I

H H H

b) HI

H-C-C=C-HI I I

H H H

c) H2C- CH2

I IH2C- CH2

d)

e) H2C- CH2I I

HC=CH

E A flúor-uracila, composto usado no tratamento docâncer, tem a seguinte fórmula estrutural:

OII

H" /C" /FN CI II

çC" /C"O N HI

Hflúor-uracila

assinale a alternativa que representa corretamentea sua fórmula empírica.

a) C9HlQN03

b) C18H26NP6

c) C3H4.3NO.P

d) C9/13H13/9N 1/90319

e) C9H13N03

~~~ Comentário dos autores:

Lembre-se de que a fórmula empírica (ou fórmulamínima) expressa a proporção entre os átomosdos elementos constituintes de uma substânciapor meio dos menores números inteiros.Represente essa substância por meio de uma fór-

mula estrutural simplificada.

• (Cefet-R]) O pireno, hidrocarboneto de núcleoscondensados, obtido do alcatrão de hulha, solúvelem éter e insolúvel em água, apresenta a fórmulaestrutural plana.

11m (Cefet-PB) Pesquisas revelam que a capacidade dememorizar fatos ou informações no cérebro huma-no está intimamente relacionada com a liberaçãode adrenalina através das glândulas para a circu-lação sanguínea, dentre outros diversos fatores.Provavelmente isto explica a grande capacidade derecordarmos fatos vividos em situações de fortesemoções.Dada a fórmula estrutural da adrenalina,

((9?"I

?" ~ pireno

~ I h-

A fórmula molecular do pireno é:a) C14H8 d) C17H12

b) C1sH10 e) C18H12

c) C16H10

J. Conteúdo digital Moderna PLUS http://www.modernaplus.com.brExercícíos adicionais

Seção 2.3 Cadeia carbônica

) Objetivo~Representara cadeia

carbônica de umcomposto orgânico apartir de sua fórmula

estrutural.

Átomos do elemento carbono estão presentes em todas as moléculasorgânicas. E átomos do elemento hidrogênio, na maioria delas.r-! Qualquer átomo em uma molécula orgânica que não seja de carbonoL ou de hidrogênio é denominado heteroátomo.*

f \

! Cadeia carbônica é a estrutura formada por todos os átomos de! carbono de uma molécula orgânica e também pelos heteroátomosI que estejam posicionados entre esses carbonos.~ __ ~~ __ ~~~~~-J

) Termos e conceitos

•heteroátomo

•cadeia carbônica H H\ /C/\H-C-C-H

/ \H HFórmula estruturalda cicla-prapana

Cadeia carbônicada cicla-prapana

C/\

C-C

\

I;

rnCllUc<o-eCllo(flmQ)

TICllU

ru.E!~~c.CllU* Adefinição de heteroátomo aqui apresentada está de acordo com a utilização do termo

feita pela IUPAC(União Internacional de Química Pura e Aplicada) e com livros universitá- ::;::rios de Química Orgânica. Há, contudo, autores do ensino médio que conceituam heteroá- ÍIII8IIIItomo como um átomo que não seja de carbono e que esteja entre dois carbonos. IJIIIIIIIIIIIII

31

32

F ceI I

F-C-C-HI IF Br

Fórmula estruturaldo halotano

c-c

Cadeia carbônicado halotano

Heteroátomo

~ ~ 1 ~ ~H-C-C-$-C-C-H

I I I IH H H HFórmula estrutural

do éter dietílico

Faz parte da cadeia carbônica

1C-C-,g,-C-C

Cadeia carbônicado éter dietilico

Heteroátomo

tFaz parte da cadeia carbônica

tC=C-@-C=CH-C=C-(Qj-C=C-H

I I I IH H H HFórmula estruturaldo éter divinílico

Cadeia carbônicado éter divinílico

Não fazem parte da cadeia

O~ /O-HC O HI 11 I

H" -::?-C" /O-C-C-HC C I

I 11 HC CH/ ~C/ "H

IH

Fórmula estruturaldo ácido acetilsalicílico

L Heteroátomo quefaz parte dacadeia carbônica

Cadeia carbônicado ácido acetilsalicílico

Por que o carbono é especial?

o carbono tem a notável propriedade de formar cadeias, quepodem chegar a ter, em certos casos, milhares de átomos.

Nenhum outro elemento forma cadeias tão longas e estáveiscomo as cadeias carbônicas.

É graças a essa propriedade que surge a enorme variedadede compostos orgânicos, entre os quais estão substâncias comoos carboidratos, os lipídios, as proteínas e os ácidos nucleicos,presentes nos seres vivos.

Longas cadeias carbônicas também existem em algumassubstâncias produzidas artificialmente, como, por exemplo, ospolímeros sintéticos (capítulo 21), dos quais o polietileno é umexemplo: •••Cordas feitas de polietileno, um

polímero sintético cujas moléculaspodem ter cadeias com cerca de100 mil átomos de carbono.

...- CH2-CH2 -CH2-CH2-CH2-CH2 -CH2 -CH2-···

polietileno

Seção 2.LI

I Objetivos~ Classificar os

carbonos de umamolécula orgânica.

ITermos e conceitos•carbono primário

•carbono secundário•carbono terciário

•carbono quaternário

Classificação dos carbonos em umamolécula orgânica

Classificar um carbono significa dizer a quantos outros carbonos elese encontra ligado na cadeia carbônica. Isso é feito por meio de uma lin-guagem apropriada, que utiliza as seguintes definições:

Carbono primário:Carbono secundário:Carbono terciário:Carbono quaternário:

ligado a um ou nenhum outro carbono.ligado a dois outros carbonos .ligado a três outros carbonos.ligado a quatro outros carbonos .

Assim, para exemplificar, vamos considerar a molécula do isoctano, umdos componentes da gasolina.

CHaI

HaC- C- CH2- CH- CHaI ICHa CHa

Fórmula estruturaldo isoctano

cI

C-C-C-C-CI IC C

Cadeia carbônicado isoctano

Na cadeia carbônica do isoctano encontramos:

Carbonos primários Carbono secundário

CI

C-C-C-C-CI IC C

CIc-c-c-c-cI IC C

Carbono terciário Carbono quaternário

CI

C-C-C-ç;-CI IC C

CI

C-C-C-C-CI IC C

Apresentando esses tipos de carbono em um único esquema, temos:

CI

C-C-C-~-CI IC C

Cadeia carbônicado isoctano

Legenda:

carbonos primários

carbono secundário

carbono terciário

carbono quaternário

Usando a mesma legenda, veja a classificação dos carbonos no ácidoacetilsalicílico e na benzocaína.

O~ /OH OC 1I

AO-C-CHa

V... ácido acetilsalicílicobenzocaína

I

Ul

'"o'c-o.oti;cUl

'"'ãi"O

'"UC\Jo'5:t=c.(Du

33

~»l

CO.~c:

<CO

~o-roo

'coo-::o-oe.j.J

c:H


11m A procaína (ou novocaína) é um anestésico localsintético, ou seja, não existe na natureza. Ela podeser usada para combater dor de dente, aliviar quei-madura de sol etc.

Represente a cadeia carbônica dessa molécula.

Resolução

Este nitrogênio e esteoxigênio NÃO pertencem

à cadeia carbônica-C2Hs é umarepresentaçãoresumida para-CH2-CH3

Heteroátomos que pertencemà cadeia carbônica

Assim, a cadeia carbônica da procaína é:

c-c11 ~ /c-cC C-C-O-C-C-N\ / ~

C=C c-c

Note que átomos de hidrogênio nunca fazemparte da cadeia carbônica, pois só fazem umaligação e nunca estarão entre dois carbonos. Issotambém vale para F,ce, Br e I.

1m Localize no texto deste capítulo a fórmula estru-tural do eugenol e, consultando-a, represente suacadeia carbônica, indicando nela os heteroátomos(se houver).

I!D Faça o mesmo que foi solicitado no exercício ante-rior para a benzocaína.

1m Nas flores de crisântemos, os cientistas descobri-ram algumas substâncias de ação inseticida com-provada. Uma dessas substâncias é a piretrina I.Estudos científicos posteriores envolvendo a açãodos inseticidas crisantêmicos conduziram ao de-senvolvimento de uma nova geração de inseticidas.

Trata-se dos piretroides, dos quais o fenvalerato éum exemplo.

oIIc-o

Y)(o

piretrina I

oce-o~ CH-~-O-CH-Q~

- I 1-CH CN O

/~H,C CH, b

fenvalera to

"'Oo<õai

~"~"a.oO>

8o'O

-eco

~«i'O:o"ea.o""s'Oea.

"a:

•••Substâncias encontradas em crisântemosinspiraram uma classe de inseticidas: os piretroides.

Compare a cadeia carbônica desses dois compostose responda:a) Qual delas tem mais átomos de carbono?b) Qual delas tem mais heteroátomos?


11m A santonina, substância extraída de um vegetalcientificamente denominado Artemisia absinthium(conhecida no Brasil como absinto ou losna), é utili-zada sob orientação médica no combate ao Ascarislumbrícoides, causador da verminose conhecidacomo lombriga.Determine o número de carbonos primários, se-cundários, terciários e quaternários presentes namolécula de santonina.

santonina

ResoluçãoNa molécula de santonina há quatro carbonos pri-mários, seis secundários, quatro terciários e um

quaternário, conforme mostram os esquemas aseguir:

Quatro carbonosprimários

o

Quatro carbonosterciários

Seis carbonossecundários

o

ID Classifique os carbonos presentes na seguintemolécula em primários, secundários, terciários equaternários.

Um carbono quaternário

CH3

IH3C - CH - CH - CH2 - C - CH2 - CH3

I I ICH3 CH2 CH3

ICH3

11m (UFSM-RS) No composto

CH3

ICH2

IH3C - CH2 - CH - CH - CH - CH - CH3

I I ICH3 CH3 CH2

ICH2

ICH3

as quantidades totais de átomos de carbono primá-rio, secundário e terciário são, respectivamente:a) 5,2 e 3. c) 4,3 e 5. e) 5, 6 e 5.b) 3,5 e 2. d) 6,4 e 4.

(Ufersa-RN) Dada a fórmula estrutural abaixo, rela-cione as quantidades de carbono primário, secun-dário, terciário e quaternário, respectivamente:

OH CH = CH2 CH3I I I

CH3 - CH - CH2 - C - CH2 - O - C - C == CHI ICH3 CH2CH3

a) 7,5,1,1.

b) 5,6,1,2.

c) 4,7,2,1.

d) 6,5,1,2.

(FGV-SP) O composto de fórmula:

CH3 OH H HI I I I

H3C - C - CH = C - CH - C - N - CH - CH3

I I I ICH3 CH3 CH3 CH3

apresenta quantos carbonos primários, secundá-rios, terciários e quatemários, respectivamente?a) 5,5,2 e 1. c) 7,4,1 e 1. e) 7,3,1 e 2.b) 5,4, 3 e 1. d) 6,4, 1 e 2.

A fórmula da nicotina é:

Quantos carbonos quaternários há nessa estru-tura?a) zero.b) 1.

c) 2.

d) 3.e) 4.

1m (Uerj) A maior parte das drogas nos anticoncepcio-nais de via oral é derivada da fórmula estruturalplana abaixo:

OH

O

O número de carbonos terciários presentes nessaestrutura é:a) 5. b) 6. c) 7. d) 8.

m (Cesgranrio-RJ) A prednisona é um glicocorticoidesintético de potente ação antirreumática, anti-in-flamatória e antialérgica, cujo uso, como de qual-quer outro derivado da cortisona, requer uma sériede precauções em função dos efeitos colaterais quepode causar.

O

Os pacientes submetidos a esse tratamento devemser periodicamente monitorados, e a relação entreo benefício e reações adversas deve ser um fatorpreponderante na sua indicação.Com base na fórmula estrutural apresentadaacima, qual o número de átomos de carbonoterciários que ocorrem em cada molécula naprednisona?a) 3b) 4

tilroUc

<O.nrootil.~QJ-oCllU

euo

"3:!:c.CIlu

c) 5

d) 6e) 7

35

(1Jtl'c.(1J

e'o.(1J

o.(1Jo-:::J

'Oe•....c

1-1

36

Seção 2.5

) Objetivos~Conhecer a fórmula

estrutural do benzeno.~Representar as

estruturas deressonância do

benzeno, do tolueno edo naftaleno.

~Explicar o que é umcomposto aromático.

~Identificar a presençade anel benzênicoem uma estrutura

orgânica.

) Termos e conceitos

obenzeno

oressonância

oestrutura deressonância

ohíbrido de ressonância

oanel benzênico

ocomposto aromático

Benzeno e compostos aromáticos

A fórmula molecular do benzeno é CsHsQuandovestimosjeans ou uma roupa de poliéster, quando nos sentamos

em um estofado de espuma ou se ingerimos certos alimentos industriali-zados, estamos tomando contato com corantes, fibras têxteis, materiaissintéticos, conservantes de alimentos e outras substâncias que podemter vindo indiretamente do benzeno.

HI

H -?"C /H

C C O~II 11 ouC CH/ ~C/ """"H

IH

ATENÇÃOIIII-·-O-be-n-z-e-n-o-é-u-m-líq-U-i-do-in-c-o-Io-r,-

altamente inflamável e de cheiroforte e caracteristico .

• Seus vapores, se inalados,podem causar, por exemplo,tontura, dor de cabeça,vômitos, distúrbios visuais einconsciência.

• A exposição ao benzeno porperíodos prolongados podeprovocar leucemia.

c O benze no. substância incolor dentro doerlenmeyer. está intimamente relacionadocom a obtenção de muitos produtosindustriais, como medicamentos, espumassintéticas, corantes (por exemplo, o indigoblue), filmes cinematográficos e detergentes.

Ressonância no benzenoVamos colocar em cada carbono do benzeno um número, de 1 a 6. Mu-

dando apenas a posição das ligações duplas, sem alterar a posição doscarbonos e hidrogênios, podemos escrever outra fórmula estrutural parao benzeno. Essa situação é chamada de ressonância.

H11

H 6-?"C /HC C

51 112

C CH/ ~C/3""""H

'lIH

estrutura ~

H11

H 6/C~ /HC C11 1

2

5C CH/ """"C-?"3""""H'lIH

estrutura [!]

Alterando apenas aposição dos elétronsdas ligações duplas

f Ressonância é o termo usado para descrever uma situação na'qual, sem mudar a posição dos átomos, podemos escrever maisde uma fórmula estrutural diferente, mudando apenas a posiçãode alguns elétrons.

As estruturas 0 e ~ são' chamadas de estruturas de ressonância. Nenhuma delas isolada-mente representa bem o benzeno. Os elétrons das ligações duplas não se localizam nem comoestá mostrado em 0 nem como em ~. Dizemos que os elétrons das ligações duplas estãodeslocalizados (ou delocalizadosl e que o benzeno é um híbrido de ressonância.

o ...•...Atenção 1

O símbolo H diz que o ben-zeno é um misto de ambas asestruturas.

Não o confunda com o sím-bolo de equilíbrio quimlco e=,

As setas mostradasem azul esclarecem

que alterações na posiçãodos pares de elétrons

convertem essa estruturade ressonãncia na outra

Por causa da ressonância, a maneira mais usada para representar o benzeno é:

ou benzeno

em que o círculo central indica a ressonância.

_ Compostos aromáticos

Há muitos compostos em que aparece na molécula a cadeia carbônica do benzeno, chamadade anel benzênico. Como os primeiros desses compostos a serem conhecidos apresentavam umaroma forte e característico, foram chamados de compostos aromáticos. Atualmente, sabe-seque a presença do anel benzênico nada tem a ver com o fato de a substância apresentar aroma,no entanto, o nome ficou.

As substâncias que têm anel benzênico na sua estrutura são chamadas compostosaromáticos.

Por esse motivo o anel benzênico também é chamado anel aromático.

IC""c7 ""t/101

/c""C/C""I

Anel benzênico, anel aromáttco,núcleo banzênlco ou núcleo aromático

I/C""C'Y' ""C/I II

/c"""C/C""I

ou

O ácido acetilsalicílico é um exemplo de substância que apresenta anel benzênico em suamolécula:

0",- OH o"" OH---/ O "":/ O&-=~-CH"c~&o-LH"Anel benzênico,anel aromático,

núcleo benzênico ounúcleo aromático

cnmoc

<o.oroocnmQJ-oroU

euo:i•..'5.rou

37

ATENÇÃOIIII .....T-ÓX-IC-O-! ---

Tolueno e naftalenocausam irritaçãonos olhos e viasrespiratórias,além de dores decabeça, tonturae náuseas. Sãotóxicos aos rins eao fígado.

Todos os compostos aromáticos exibem o fenômeno da ressonância.Para o tolueno, as estruturas de ressonância são:

Em consequência, o tolueno é mais comumente representado da se-guinte maneira:

tolueno

Para o naftaleno, temos:

e, consequentemente, ele é representado assim:

00 naftaleno

Nem todo composto aromático é tóxico!

o fato de o benzeno ser tóxico, assim como otolueno e o naftaleno, não significa que todosos compostos aromáticos também sejam.

De fato, há compostos importantes para a saúde que contêm anel benzênico, entre osquais as vitaminas 82> E e K. Veja, por exemplo, a fórmula estrutural da vitamina E,tambémchamada de tocoferol:

mÜ

C«o~o-rno

<Cllo-:::l-o~

+-'cH

vitamina E(tocoferol)

••• O amendoim é uma das fontes de vitamina E. Não se deve, contudo, exagerar naingestão desse alimento porque ele é muito calórico. Além disso, é necessário verificar se oamendoim e os produtos feitos com ele têm selo de certificação, pois a armazenagem incorretapropicia o desenvolvimento de fungos que produzem aflatoxinas, substâncias com efeitoextremamente tóxico sobre o fígado.

38

1m Qual a fórmula molecular do benzeno? Qual arepresentação frequentemente usada para a es-trutura dessa substância?

m Qual o significado atual, em Química, da expressãocompostos aromáticos?


BO isopor é fabricado industrialmente a partir doestireno, substância proveniente do petróleo, cujafórmula estrutural simplifica da é mostrada abaixo.Qual a fórmula molecular do estireno?

estireno

ResoluçãoNa representação simplificada do enunciado, estãosubentendidos não só os carbonos do anel benzê-nico, como também os que estão fora dele.A fórmula estrutural do estireno pode ser represen-tada, de forma menos resumida, como abaixo:

Assim, o estireno possui fórmula molecular CaHa.

D Nas páginas 26 e 27 aparecem as fórmulas estrutu-rais de alguns anestésicos gerais, anestésicos locaise analgésicos.Consultando essas fórmulas, diga qual (quais)apresenta(m) anel benzênico.

1m Existem alguns medicamentos sedativos conhe-cidos como barbitúricos. Um deles tem a fórmuladada a seguir.

HI

O NyOCH3CH2 fenobarbital

N-....::::: <,

H~ O

a) Determine a fórmula molecular desse composto.b) Há anel benzênico em sua molécula?

1m O aroma das uvas se deve, entre outras, à substânciacuja fórmula estrutural está abaixo.Qual é a fórmula molecular dessa substância?

OIIúTC"-OCH3

~NH2antranilato de metila

1m Evidências provenientes de pesquisas médicasrevelaram que a serotonina e a melatonina,substâricias produzidas no cérebro humano, têmparticipação relevante no ciclo de sono/repousona espécie humana. Suspeita-se de que distúrbiosna produção dessas substâncias interferem nesseciclo, provocando insônia à noite e/ou sono exage-rado de dia.

H0ú)NH'NH

serotonina

H

H3CO~Ny

~~)) ONH

melatonina

Compare as fórmulas e responda. A molécula demelatonina apresenta quantos átomos:a) de carbono a mais?b) de hidrogênio a mais?

({Jro.~c<o-erntJ({Jro'ãi"Ornu

IID (UFRGS-RS) O número de pares covalentes queocorre em uma molécula como o benzeno é:a) 6 b) 9 c) 12 d) 15 e) 18 eu

o"5;!:0-roU

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39

JObJetivo~Classificar as cadeias

carbônicas.

J Termos e conceitos•cadeia aberta

•cadeia fechada•cadeia mista

•cadeia heterogênea•cadeia homogênea•cadeia insaturada

•cadeia saturada•cadeia ramificada

•cadeia normal•cadeia aromática

•cadeia alicíclica

rooc«nDlo

-roo«oo-::J

TI

2...,CH

Classificação das cadeiascarbônicas

Para facilitar a comunicação, os químicos estabeleceram uma lingua-gem apropriada para descrever a maneira como os átomos estão unidos,formando a cadeia carbônica. Essa linguagem é a classificação das cadeiascarbônicas, exemplificada nos quadros abaixo. Uma cadeia pode ser abertaou fechada, pode ser heterogênea ou homogênea, pode ser insaturadaou saturada. Uma cadeia aberta pode ser ramificada ou não ramificadae uma cadeia fechada pode ser aromática ou não aromática .

_ Classificação quanto à presençade ciclo(s)

I I I I I I-c-c-c-c-c-c-I I I I I I

Cadeia ABERTA ou ACÍCLICA ou ALIFÁTICAApresenta extremos livres.

\ /C

/ \-C-C-/ \

Cadeia FECHADA ou CÍCLICANão apresenta extremos livres.

Quando uma cadeia tem uma parte cíclica e pelo menos um carbonofora desse ciclo, ela pode ser chamada de cadeia mista.

_ Classificação quanto à presençade heteroátomo(s)

Heteroátomo

I I-c-cI I

Cadeia HETEROGÊNEAApresenta heteroátomo.

I Ic-c-I I

I I I I I-C-C-C-C-C-

I I I I ICadeia HOMOGÊNEANão apresenta heteroátomo.

Uma cadeia cíclica e heterogênea pode ser chamada de heterocíclicae uma cíclica e homogênea pode ser denominada homocíclica.

_ Classificação quanto à insaturação

Insaturação

t I I I-c=c-c-c-c-I I I I I

Cadeia INSATURAOAApresenta pelo menos uma ligação dupla ou tripla.


I I I I ICadeia SATURAOANão apresenta ligação dupla nem tripla.

As ligações duplas e/ou triplas presentes em uma cadeia são chamadasde insaturações.

·Classificação quanto à presença de ramificaçõesI I I I I-c-c-c-c-c-I -1 I I I~c

I ~ Ramificação

""Oo;;ci

~"g!""-orn

'8oo

"O

;g

Cadeia RAMIFICADAPossui mais de duas extremidades livres.


I I I I I

Cadeia NÃO RAMIFICADA ou NORMALPossui apenas duas extremidades livres.

Quando uma cadeia tem uma parte fechada e pelo menos um carbono fora dessa parte, háquem a denomine cíclica ramificada.

Classificação quanto à aromaticidadeI

"- -7c,,- ,/c cI "c C,/ ~c,/ "-

I\/c/ \-c-c-

/ \

pode ser(ou podeter umaparte que é)

Cadeia carbônica

pode ser(ou pode teruma parteque é)

Cadeia AROMÁTICAPossui anel benzênico.

Cadeia NÃO AROMÁTICA ou ALICÍCLICANão possui anel benzênico.

classificadasegundocritérios

NãoNão ramificada (normal)

Inclui heteroátomo?

Gica ou fechada )----+-71-- --- - classificada

segundocritérios

Há a19.u.ma l.i9

.a..CãO.... J.dupla ou tripla?-""~-~

Há anel benzênico?

J •Conteúdo digital Moderna PLUS http://www.modernaplus.com.brAnimação: Classificação das cadeias carbônicas

Ulro.S'c<o-ernuUl

'"GJ-orou

euo's..,'õ.

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c:cQJ

"C<ti

"C

C:::J

EXERCÍCIOS RESOLVIDOS

Bo geraniol é um dos responsáveis pelo aroma dosgerâníos e das rosas.

~OH geraniol

Classifique sua cadeia carbônica.

ResoluçãoA cadeia carbônica do geraniol é:

r Insaturações 1c- c=c-c- c-c=c- C - ooxigênio

I I ligado aC C este carbono

'\ / não fazRamificações parte da

cadeiacarbõnica

Sua classificação é:aberta ou acíclica ou alifática;

• homogênea (não inclui heteroátomos);• insaturada (há duas insaturações C = C);• ramificada.

B A civetona, composto originalmente extraído deuma bolsa do abdômen do gato-de-algália macho,é atualmente fabricada artificialmente para usoem perfumaria, como essência e como fixador.

~Ocivetona

Classifique sua cadeia carbônica.

••••Gato-de-algália.

ResoluçãoA cadeia carbônica da civetona tem 17 átomos decarbono formando um ciclo. Há uma insaturaçãodupla C = C e não inclui heteroátomo (o oxigênionão pertence à cadeia).Ela é classificada como:• fechada ou cíclica;

• homogênea;

• insaturada;• alicíclica (não aromática).

a o aroma de baunilha se deve à vanilina. Classifiquea cadeia carbônica desse composto.

C A baunilhaé usadano sorvetede creme.

ResoluçãoA cadeia carbônica é:

C-O'-..".~~C'-... /' C

J c- CHeteroátomo I 11pertencente ç..:::::::_ /' C,

à cadeia C '-carbõnica "

Anel benzênico

cuja classificação é a seguinte:

• mista (ou cíclica ramificada);• heterogênea (como o heteroátomo não está na

parte cíclica, a cadeia não pode ser designadacomo heterocíclica);

• insaturada;

• aromática.

113 (Covest-PE) A acrilonitrila é utilizada como matéria--prima na obtenção de fibras têxteis e tem fórmulaestrutural:

Sua cadeia carbônica pode ser classificada como:a) aberta, saturada e ramificada.b) alifática, heterogênea e aromática.

c) alifática, homogênea e insaturada.

d) acíclica, heterogênea e insaturada.

e) alifática, homogênea e aromática.

1m (FEI-SP) O composto abaixo apresenta:

CH3

ICH3 - C -CH3

INH2

a) um carbono quaternário.

b) cadeia carbônica insaturada.c) somente carbonos primários.

d) cadeia carbônica heterogênea.

e) três carbonos primários e um terciário.

cc8l

""Oe"@

"- i""O~""Ooi!ici0a;...J

"~"D-

oc»15-ooo

"O

er~t:«<ri

"Oli"ec.

I~

"Oec.

"a:

11 (UFRN) Produtos agrícolas são muito importantesem uma dieta alimentar. O tomate, por exemplo,é fonte de vitaminas e contém licopeno - de açãoantioxidante -, cuja estrutura é:

CH,

CHJ CH3 CH) CH)

r-8.&Abh-A ACHJ

CH,

Apresente quatro classificações da cadeia carbô-nica do licopeno.

-. O licopeno dá a cor vermelha aos tomates.

a (UVA-CE) O citral, composto de fórmula

OII

CH3 - C = CH - CH2 - CH2 - C = CH - CI I ICH3 CH3 H

tem forte sabor de limão e é empregado em ali-mentos para dar sabor e aroma cítricos. Sua cadeiacarbônica é classificada como:a) homogênea, insaturada e ramificada.

b) homogênea, saturada e normal.

c) homogênea, insaturada e aromática.

d) heterogênea, insaturada e ramificada.

1m (UFPA) O linalol, substância isolada do óleo de al-fazema, apresenta a seguinte fórmula estrutural:

OHI

H3C - C = CH - CH2 - CH2 - C - CH = CH2I ICH3 CH3

Essa cadeia carbônica é classificada como:a) acíclica, normal, insaturada e homogênea.

b) acíclica, ramificada, insaturada e homogênea.

c) alicíclica, ramificada, insaturada e homogênea.

d) alicíclica, normal, saturada e heterogênea.

e) acíclica, ramifica da, saturada e heterogênea.

1m (Uerj) Na fabricação de tecidos de algodão, a adiçãode compostos do tipo N-haloamina confere a elespropriedades biocidas, matando até bactérias queproduzem mau cheiro. O grande responsável portal efeito é o cloro presente nesses compostos.

O /H

CH3~\CH3N

CH3 I CH3

ceA cadeia carbônica da N-haloamina acima repre-sentada pode ser classificada como:a) homogênea, satura da, normal.b) heterogênea, insaturada, normal.

c) heterogênea, saturada, ramificada.

d) homogênea, insaturada, ramificada.

11m (UFPB) A estrutura do composto orgânico defórmula molecular CsHsO que apresenta cadeiaramificada, insaturada, heterogênea e alicíclica é:

a) H H d) H<, / IC/ <, H2C = C - C - C - CH3

H2C C=O I 11 I\ I H O HH2C-CH2

b) O e) H2C = C- 0- C = CH2/ <,

I IH2C CH\ Ii CH3 H

H3C-C-CHH

c) H3C - C - C = CH2

11 IO CH3

(UFRN)A fórmula estrutural que representa o com-posto heterocíclico é:

a) o-0-CH3~I d)CO~~ I //

(UCDB-MS)A massa molecular da sulfanilamida é:

H2N -o-- S02NH2

a) 196 u.b) 174u.c) 180 u.

d) 112 u.

e) 172 u.

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Cadeias carbônicas