Segunda-feira, 11 de Março de 2013
ESTUDO DOS ALCENOS

 

 

ESTUDO DOS ALCENOS ou OLEFINAS


Alcenos, também conhecidos como alquenos ou olefinas, são hidrocarbonetos alifáticos insaturados, apresentando, em sua molécula, uma ligação dupla entre seus átomos de carbono.[1] Os alcenos mais simples, que apresentam apenas uma ligação dupla, formam uma série homóloga.

 

 Fórmulados alcenos geral:

CnH2n

 

O alceno mais simples é C2H4 (denominado etileno, na nomenclatura tradicional, ou eteno, conforme a nomenclatura da IUPAC).

Estrutura do Eteno

 

           Nomenclatura e exemplos

  Nomenclatura oficial IUPAC: 

  prefixo + eno + posição da dupla ligação 


Alguns exemplos importantes:

 


 

 A dupla ligação

 

A principal característica de um alceno é a presença da dupla ligação na cadeia principal. Toda ligação dupla é formada a partir de uma ligação sigma e uma ligação pi. A hibridação do carbono ligado pela dupla é sp2, o que lhe confere uma estrutura geométrica trigonal plana. A energia contida numa ligação dupla carbono-carbono está em torno de 100 kcal (sigma: 60kcal ; pi: 40kcal), que é mais forte que uma ligação simples. O facto de os carbonos estarem mais fortemente ligados entre si faz com que a distância da ligação seja menor.

 

Série homologa dos Alcenos

 

fórmula da molécula

Fórmula global

Nomenclatura

H2C = CH2

C2H4

Eteno

 H2C = CH – CH3

C3H6

Propeno

 H2C = CH– CH2 – CH3

C4H8

Buteno

H2C = CH – CH2 – CH2 – CH3

C5H10

Penteno

 H2C = CH – CH2 – CH2 – CH2 – CH3

C6H12

Hexeno

 H2C = CH– CH2 – CH2 – CH2– CH2 – CH3

C7H14

Hepteno

 H2C = CH– CH2 – CH2 – CH2– CH2– CH2 – CH3

C8H16

Octeno

 H2C = CH– CH2 – CH2 – CH2 – CH2– CH2– CH2 – CH3

C9H18

Noneno

 H2C = CH – CH 2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2– CH2– CH2 – CH3

C10H20

Deceno

   

Isomeria geométrica

 

          a) Isomeria geométrica cis-trans A-B:

          Analise as duas estruturas abaixo:

 

 

 

Se os carbonos estivessem ligados por uma ligação simples, poder-se-ia interconverter uma estrutura na outra simplesmente girando essa ligação carbono-carbono. Portanto, as duas estruturas seriam apenas conformações espaciais diferentes para uma mesma molécula. No entanto, ao contrário de uma ligação simples, a dupla ligação não permite esse giro entre os átomos ligados, pois a rotação impediria a sobreposição de orbitais p e destruiria a ligação pi. Conclui-se então que as estruturas apresentadas são moléculas diferentes. Esse fenômeno é chamado isomeria geométrica A-B, e ocorre quando existe uma dupla ligação, sendo que nos carbonos estão ligados dois pares iguais de grupos diferentes, como o exemplo acima.

 

As duas estruturas são isômeros geométricos, e recebem nomes ligeiramente diferentes: a estrutura I é chamada Cis 1,2- dicloro eteno e a estrutura II é chamada Trans 1,2- dicloro eteno. O prefixo cis indica que os grupos iguais estão do mesmo lado no plano que corta a dupla ligação. O prefixo trans indica que os grupos iguais estão em lados opostos no plano que corta a dupla ligação. Os isômeros geométricos diferem entre si em algumas propriedades químicas, especialmente quanto à velocidade das reações, mas diferem principalmente nas propriedades físicas, tais como PF e PE, índices de refração, solubilidade, densidade etc.


          b) Isomeria geométrica cis-trans E-Z:

          Um tipo especial de isomeria geométrica - a isomeria geométrica E-Z- ocorre quando os carbonos de rotação impedida são ligados a dois grupos diferentes, podendo ser os quatro grupos diferentes entre si. Nesse caso a referência é o número atômico (Z) dos grupos ligados aos carbonos. Veja um exemplo:

 

 

 No isômero cis, os grupos de maior Z (em vermelho) estão do mesmo lado do plano da dupla ligação e no isômero trans, estão em lados opostos.


           

Propriedades físicas

 

 Os alcenos apresentam essencialmente as seguintes propriedades físicas:

  1. São insolúveis em água e solúveis em solventes apolares,
  2. São menos densos que a água
  3. Os pontos de ebulição escalonam-se igualmente segundo o número de carbonos na cadeia e dependem da maior ou menor ramificação que nela exista. Também o número de ramificações existentes no alceno pode conferir-lhe estabilidade: quanto maior o número de grupos alquila ligados aos carbonos da dupla ligação, mais estável será o alceno.
  4. Certos alcenos, podem ser fracamente polares, como, por exemplo: H3C - CH = CH2.
  5.  A ligação que une o grupo alquilo ao carbono da dupla ligação tem uma pequena polaridade, cuja orientação se julga ser do grupo alquil para o carbono da dupla. Por efeito indutivo +I, o grupo alquil pode ceder elétrons para o carbono parcialmente polarizado da dupla ligação. Visto não existir outro grupamento capaz de gerar um efeito indutivo equivalente em sentido oposto, cria-se na molécula um certo momento de dipolo (m).
  6. Os alcenos que apresentam o fenômeno da isomeria geométrica podem apresentar diferenças em seus pequenos momentos de dipolo.
  7. Os isômeros trans geralmente apresentam m = 0. Já os isômeros cis revelam um pequeno valor para m. Isso porque os isômeros trans possuem grupos iguais em posições opostas, gerando portanto, efeitos indutivos equivalentes que se anulam, o que não ocorre com os isômeros cis.

         

           Propriedades químicas

 

Os alcenos sofrem principalmente reações de adição. Estes hidrocarbonetos caracterizam-se por possuírem uma dupla ligação entre carbonos, constituída de uma ligação sigma, forte, e uma ligação pi, fraca. É de se esperar, portanto, que as reações consistam na ruptura da ligação mais fraca. Tal previsão é confirmada experimentalmente: a química dos alcenos é basicamente a ruptura da ligação pi, fraca, e a formação de duas ligações sigma, fortes, na mesma molécula. Logo, são reações de adição.

          Os elétrons da ligação pi contribuem menos que os elétrons da ligação sigma para manter os núcleos dos átomos unidos. Consequentemente, os próprios elétrons pi são menos fortemente atraídos pelos núcleos e, portanto, mais disponíveis, particularmente para um reagente deficiente de elétrons, ou seja, um eletrófilo. Veja abaixo o que ocorre com a insaturação, devido ao efeito da ressonância:

 

 

Como a estrutura é um híbrido que comporta tanto uma carga positiva quanto uma carga negativa, existem duas possibilidades: a adição nucleofílica e a adição eletrofílica. Verifica-se experimentalmente que, talvez devido à alta mobilidade dos elétrons pi, uma quase totalidade das reações dos alcenos é iniciada por um ataque desses elétrons a um eletrófilo. Portanto, as adições eletrofílicas são típicas dos alcenos.

 

PRINCIPAIS REACÇÕES QUÍMICAS DOS ALCENOS

 


         

1- Reacção de Halidrificação

 

O HCl, o HBr e o HI transformam os alcenos nos correspondentes haletos de alquila. A reação consiste em fazer passar o haleto de hidrogênio, gasoso e anidro, diretamente através do alceno. Alcenos com mais de dois carbonos poderiam dar origem a mais de um produto. No entanto, na grande maioria dos casos, apenas um deles se forma ou existe um deles que se forma em maior quantidade em relação ao outro. A orientação da adição nos alcenos depende da estabilidade do carbocátion. Veja o exemplo abaixo:

 

 

Como se percebe, o carbocátion que se forma é secundário, e não primário. Entretanto, a orientação da adição do HBr, em especial, depende exclusivamente da presença ou ausência de peróxidos. Se a reação for feita em ausência de peróxidos orgânicos, a orientação da adição segue a regra de estabilidade dos carbocátions. Caso seja feita em presença de peróxidos, a orientação da adição se dá exatamente de modo oposto, ou seja, o H se liga ao carbono secundário e o Br no carbono primário. isso porque a reação nestas condições não se dá por meio iônico, e sim via radicais livres. O peróxido utilizado, frequentemente derivado de ácidos carboxílicos, inicia a reação por radical livre, e não há formação do carbocátion. Veja:

 

 

O motivo pelo qual o radical formado é secundário e não primário é o mesmo da estabilidade dos carbocátions: o efeito indutivo (+I) causado pelos grupamentos alquila para compensar e deficiência eletrônica no carbono.

 


 2- Reacção de Formação de haloidrina (reação com H2O + Cl2)

 

Na adição de cloro ou bromo, em presença de água, podem formar-se compostos que possuem um halogênio e um grupo hidroxila em carbonos vicinais. Estes compostos denominam-se vulgarmente haloidrinas. Por escolha conveniente das condições da reação pode-se obtê-las como principais produtos. Veja:

 


3- Reacção de Halogenação

 

O cloro e o bromo transformam facilmente os alcenos em dihaletos vicinais, dissolvidos normalmente em um solvente inerte, como o tetracloreto de carbono. O iodo, em geral, não reage. A adição prossegue rapidamente, à temperatura ambiente ou inferior, constituindo a melhor maneira de se obter di-haletos vicinais. Sabemos que as moléculas de um halogênio qualquer é apolar, ou seja, não há diferença de eletronegatividade entre os átomos na molécula. Sabemos também que a adição em alcenos se dá pelo ataque dos elétrons pi a um eletrófilo. Neste caso, não há um eletrófilo com carga real. No entanto, as moléculas do halogênio criam um dipolo induzido pelo forte campo elétrico gerado pelas nuvens pi das moléculas do alceno que se encontram no meio. A densa nuvem eletrônica da dupla ligação tende a repelir a nuvem eletrônica do halogênio, fazendo com que o átomo de halogênio que estiver mais próximo da dupla seja relativamente mais positivo e o mais afastado relativamente negativo.

 

 

 

 

 4- Reacção de Hidratação

 

 Em meio ácido, os alcenos reagem com a água formando álcoois:

 

 

 

 

 


 

          5- Reacção com H2SO4

 

          Os alcenos podem reagir com ácido sulfúrico concentrado a quente, originando sulfatos ácidos:

 

 

 

 

 


 

          6- Reacção com perácidos

 

          Pode-se tratar alcenos com perácido orgânico, resultando um processo de epoxidação, isto é, formação de um epóxido:

 

 

 

 

 

O epóxido formado pode ser tratado posteriormente hidratado em meio ácido ou básico, produzindo um glicol (diálcool vicinal):

 

 

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publicado por Prof. manueldamata às 16:26
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