Química Orgânica - Paula Bruice (Vol. 1)

Química Orgânica - Paula Bruice (Vol. 1)

(Parte 1 de 9)

PEARS Companion Website

Site com recursos adiciona para professores e alun A

Or Edição I Volume 1

Digitalizado e disponibilizado por:

Nahum R.

Este livro foi digitalizado para fins exclusivamente acadêmicos, sem a intenção de gerar qualquer tipo de receita para os envolvidos.

Química orgânica é um livro inovador!

De fato, ao derrubar o mito de que o estudo da disciplina requer apenas a memorização de moléculas e reações, ele muda o conceito sobre o aprendizado do assunto, demonstrando que é possível e necessário utilizar o raciocínio para se alcançarem soluções.

Esse aspecto inovador é também realçado por uma didática moderna, que oferece uma série de recursos, como quadros ilustrativos, notas em destaque para os estudantes visualizarem facilmente conceitos-chave, biografias e balões explicativos, além dos mapas de potencial eletrostático, os quais ajudam a entender como as reações ocorrem. Essa didática arrojada é ainda complementada por uma grande quantidade de problemas resolvidos por todo o livro e um encarte colorido.

Todas essas características fazem de Química orgânica um instrumento de estudo fundamental para todos os estudantes de química, bem como para os alunos de engenharia química e farmácia.

w.prenhall.com /bruice_br

Para os professores, o site de apoio oferece transparências em PowerPoint traduzidas, exercícios de múltipla escolha e manual de soluções (em inglês); para os estudantes, há exercícios práticos, links, recursos visuais e um guia de estudo (em inglês), além de exercícios de múltipla escolha traduzidos. Companion

Website

Prentice Hall

4ä Edição I Volume 1

Pauia Yurkanis Bruice

Tradução técnica

Débora Omena Futuro (coordenação)

Doutora em ciências (química orgânica) pela Universidade Federal do Rio de Janeiro - NPPN Professora adjunta da Faculdade de Farmácia - UFF

Alessandra Leda Valverde

Doutora em ciências (química orgânica) pela Universidade Federal do Rio de Janeiro - NPPN Professora da Faculdade de Farmácia da Universidade Estácio de Sá

Carlos Magno Rocha Ribeiro

Doutor em ciências (química orgânica) pela Universidade de São Paulo - São Paulo Professor adjunto do Instituto de Química da UFF

Esteia Maris Freitas Muri

Doutora cm ciências (química orgânica) pela Universidade Federal do Rio de Janeiro - IQ Professora adjunta da Faculdade de Farmácia - UFF

Maria Behrens

Doutora em ciências naturais (química orgânica) pela Universidade de Hanover - Alemanha

Farmacêutica responsável pela produção dos fitoterápicos Phyto Brasil00 do Centro de Tecnologia Agroecológica de Pequenos Agricultores - AGROTEC

Thelma de Barros Machado Doutora cm ciências (química orgânica) pela Universidade Federal do Rio de Janeiro - NPPN

Professora adjunta da Faculdade de Farmácia - UFF

Supervisão e revisão

Débora Omena Futuro

Alessandra Leda Valverde Carlos Magno Rocha Ribeiro

São Paulo rOÍTOXA ATU.IAIM

Brasil Argentina Colômbia Costa Rica Chile Espanha Guatemala México Peru Porto Rico Venezuela

@ 2006 by Pearson Education do Brasil © 2004, 2001, 1998, 1995 by Pearson Education. Inc. Tradução autorizada da edição original em inglês Organic Chemistry, 4th de BRUICE, Paula Yurkanis, publicada pela Pearson Education Inc, sob o selo Prentice Hall.

Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida ou transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro meio, eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo de sistema de armazenamento c transmissão dc informação, sem prévia autorização, por escrito, da Pearson Education do Brasil.

Gerente editorial: Roger Trimer

Editora sênior: Sabrina Cairo

Editora de desenvolvimento: Marileidc Gomes Editora de texto: Sheila Fabre

Preparação: Alessandra Miranda de Sá A

Revisão: Angela Cruz

Capa: Marcelo da Silva Françozo sobre o projeto original de Maureen Eide

Foto da capa: Vincent Van Gogh (1853-1890), Garden in Autumm. também conhecido como The Public Park. © 2006 by Giraudon/Art Resource, NY Editoração Eletrônica: ERJ Composição Editorial e Artes Gráficas Ltda.

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (C1P) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)

Bruice, Paula Yurkanis

Química orgânica, quarta edição, volume 1 / Paula Yurkanis Bruice. — São Paulo : Pearson Prentice Hall, 2006.

Título original: Organic chemistry, fourth edition Vários tradutores.

1. Química orgânica I. Título.

* índices para catálogo sistemático:

1. Química orgânica 547

Direitos exclusivos para a língua portuguesa cedidos à Pearson Education do Brasil, uma empresa do grupo Pearson Education.

Av. Ermano Marchetti, 1435 CEP: 05038-001 - Lapa - São Paulo - SP

Para Meghan, Kenton e Alec, com amor e imenso respeito, e para Tom, meu melhor amigo.

Informações úteis

Quanto mais forte o ácido, mais rapidamente ele doa um próton; quanto mais forte o ácido, menor o seu pKã. (1.17)

Quanto mais forte o ácido, mais fraca é sua base conjugada. (1.16)

A força do ácido depende da estabilidade da base formada quando o ácido doa seu próton — quanto mais estável a base. mais forte seu ácido conjugado. (1.18)

Quanto mais forte o ácido, mais fraca sua base conjugada. (1.16)

Seguindo períodos da tabela periódica: quanto mais cletro- negativo o átomo ligado ao hidrogênio, mais forte é o ácido: eletronegatividade: F > O > N > C. (1.18)

Seguindo o grupo da tabela periódica: quanto maior o átomo ligado ao hidrogênio, mais forte é o ácido. (1.18)

Uma substância existirá primeiro cm sua forma ácida (com seu próton) cm uma solução mais ácida que seu ptf,. c em sua forma básica (sem seu próton) cm uma solução que seja mais básica que seu pKã. (1.20)

O maior caráter s em um orbital dá ao átomo: o menor com primento de ligação, a ligação mais forte, o maior ângulo de ligação c a maior eletronegatividade. (1.14. 6.9)

Eletronegatividade: sp > sp1 > spx (6.9)

Atomos e moléculas ricos em elétrons são atraídos para áto mos ou moléculas deficientes cm elétrons, isto é. o nucleó- filoé atraído pelo eletrófilo. (3.6)

Substituintes alquila estabilizam alcenos. carbocátions e radicais. (4.2,4.10.4.1)

Em uma reação de adição nucleofílica. o eletrófilo liga-se ao carbono sp ligado ao maior número de hidrogenios. (4.4)

Estabilidade de carbocátion: 3* > benzil = alil = 2r > 1’ > metil > vinil (4.2, 7.7)

Estabilidade de radical: benzil ■» alil > 3 > 2 > 1 > metil • vinil (4.10,7.8)

Estabilidade de alccno: quanto menor o número de hidrogê- nios ligados ao carbono sp2. mais estável o alccno. (4.1)

Uma molécula quiral tem imagem especular não superpo- nível. (5.4)

Uma substância com um ou mais carbonos assimétricos poderá ser oiicamcnte ativa, a não ser que seja uma substân cia meso. (5.10)

Uma reação regiosseletiva forma mais um isôniero consti tucional que outro. (4.4. 5.18)

Uma reação estereosscletiva fornia mais um cstercoisómero que outro. (5.18)

Em uma reação estcreoespecífica, cada reagente este- rcoisomérico forma um produto estercoisomérico dife rente ou um conjunto de produtos cstcreoisoméricos diferente. (5.18)

A energia de ressonância é uma medida da estabilidade de certa substância com elétrons deslocaii/ados comparada com a mesma substância ao possuir elétrons localizados. (7.6)

Quanto maior a estabilidade prevista do contribuinte de res sonância, mais ele contribui para a estrutura do híbrido de ressonância. (7.5)

Estabilidade do dieno: conjugado > isolado > acumulado (8.3)

O produto termodinâmico é o produto mais estável; ele pre domina quando a reação é reversível. O produto cinético é o produto formado mais rapidamente: ele predomina quan do a reação é irreversível. (8.7)

Quanto mais reativa for a espécie, menos seletiva ela será. (9.4)

Quanto mais fraca a base. melhor ela é como grupo de saída. (10.3)

Bases fortes são bons nucleófilos. exceto se os átomos que atacam forem muito diferentes em tamanho e a reação for realizada cm um solvente prótico. (10.3)

Se um reagente na etapa determinante da velocidade estiver carregado, o aumento da polaridade do solvente diminuirá a velocidade de reação. Sc nenhum dos reagentes na etapa determinante da velocidade estiver carregado, o aumento da polaridade do solvente aumentará a velocidade de reação.

Em uma reação de eliminação com um bom grupo de saída, o hidrogênio é removido do carbono /3 ligado ao menor número de hidrogênios. Em uma reação de elimi nação com um grupo dc saída pobre, o hidrogênio é remo vido do carbono /3 ligado ao maior número dc hidro gênios. (1.2. 21.5)

Para ser aromática, uma substância deve ser cíclica, planar c ter uma nuvem ininterrupta de elétrons t. A nuvem deve conter um número ímpar dc pares de elétrons t. (15.1); se a nuvem contiver um número ímpar de par de elétrons t, a substância é antiaromática. (15.5)

Todos os substituintes que ativcni o anel bcnzênico para substituição eletrofílica são orientadores orto-para. Os halogênios também são orientadores orto-para. Todos os substituintes (exceto os halogênios) que desativem o anel benzênico para substituição eletrofílica são orientadores meta. (16.3, 16.4)

Um derivado de ácido carboxílico passará por uma reação de reação de substituição nucleofílica acflica desde que o ultimo grupo ligado ao intermediário tetraédrico não seja uma base mais fraca que o grupo que estava ligado ao grupo acila do reagente. (17.5) *

Não há reagentes orgânicos, intermediários ou produtos carregados negativamente em soluções ácidas c não há rea gentes orgânicos, intermediários ou produtos carregados positivamente em soluções alcalinas. (17.1)

A redução aumenta o número de ligações C—H ou diminui o número de ligações C—O, C—N ou C—X. A oxidação diminui o número de ligações C—H ou aumenta o número de ligações C—O, C—N ou C—X. (4.8, 20.0)

O estado fundamental HOMO e o estado excitado HOMO têm simetrias opostas. (7.1, 29.2)

Quadros interessantes

Max Karl Emst Ludwig Planck (1.2) Albert Einstein (1.2)

Diamante, grafite e buckminsterfulere- nos: substâncias que contêm ape nas átomos de carbono (1.8)

Água — Substância única (1.1)

Sangue: solução-tampão (1.20)

Derivação da equação de Hendcrson- Hasselbalch (1.20)

Hidrocarbonetos altamente tensionados (2.1)

Von Baeyer e o ácido barbitúrico (2.1)

Interconvcrsão cis-trans na visão (3.4)

Algumas observações sobre setas curvas (3.6)

A diferença entre AG e £a (3.7)

Cálculo de parâmetros cinéticos (p. 140)

Boro c Diboro [CF TRA.](4.9)

Os enantiômeros da talidoniida (5.15) Drogas quirais (5.15)

Amida de sódio e sódio (6.9)

Química do etino ou foward pas$‘? (6.12)

O sonho de Kekulé (7.1)

Como uma lesma banana sabe o que comer [Cf TRAD.] (8.1)

Luz ultravioleta e protetores solares (8.9)

Antocianinas: uma classe dc substân cias coloridas (8.12)

Combustíveis fósseis: fonte de energia problemática (9.0)

Ciclopropano (9.7)

Café descafcinado e o medo do câncer (9.8)

Conservantes alimentares (9.8) O concorde e a redução de ozônio (9.9)

Substâncias sobreviventes (10.0)

Por que carbono em vez de silício? (10.4)

Efeito da solvatação (10.10) Adaptação do meio ambiente (10.10)

S-adenosilmetionina: antidepressivo natural (10.1)

Investigando a ocorrência natural de halctos orgânicos (1.10)

O teste dc Lucas (12.1) f Alcool dos cereais e álcool da madeira

Desidratações biológicas (12.5)

Anestésicos (12.6) Benzo[fl]pireno c o câncer (12.8)

Os limpadores de chaminés e o câncer 1 (12.8)

Um antibiótico ionóforo (12.9) Gás mostarda (12.10)

Antídoto para um gás de guerra ( 12.10)

A origem da lei de Hooke (13.10) NikolaTesla (14.1)

Buckballs c Aids (15.2) A toxicicidade do benzeno (15.8)

Carbocátions primários (15.14) Cultos do peiote (16.0) Avaliação da toxicidade (16.0)

Nitrosaminas e câncer (16.12) Descoberta da penicilina (17.4)

Dálmatas: não tente brincar com a mãe natureza (17.4) i Fabricando sabão (17.13) Pílula natural de dormir (17.15)

Penicilina c resistência a drogas (17.16)

Uso clínico da penicilina (17.16)

Impulsos nervosos, paralisia e inseticidas (17.20)

Polímeros sintéticos (17.21)

Butanodiona: substância desagradável (18.1)

Identificação não cspectrométrica de aldeídos e cetonas (18.6)

Preservação de espécies biológicas (18.7)

Adição a carbonilas catalisada por enzimas (18.1)

Sintetizando substâncias orgânicas (18.12)

Drogas semi-sintéticas (18.12)

Quimioterapia do câncer (18.13)

Interconvcrsão cis-trans catalisada por enzima (18.15)

Síntese da aspirina (19.8)

Reação de Hunsdieckcr (19.17)

Alcool contido no sangue (20.2)

O papel dc hidratos na oxidação de alcoóis primários (20.2)

Tratando alcoólicos com antabuse (2 0 .1 1 )

Antídoto não usual (20.1)

Síndrome fetal do álcool (20.1) Química da fotografia (20.12)

Substância útil de gosto ruim (21.5) Porfirina. bilirrubina e icterícia (21.1)

Medindo níveis de glicose sangüínea de diabéticos (2.6)

Glicosc/dextrose (2.9) Intolerância à lactose (2.17)

Galactoscmia (2.17) Por que o dentista está certo (2.18)

Vitamina C (2.19) A maravilha da descoberta (2.21) Aminoácidos e doenças (23.2)

Amolecedores dc água: exemplos dc cromatografia dc troca (23.5)

Cabelo: liso ou encaracolado? (23.7) Estrutura primária e evolução (23.1)

Pcptídeos /3: tentativa dc melhorar a natureza (23.13)

Prcmio Nobel (24.3) Vitamina B, (25.0) Deficiência dc niacina (25.2)

Ataques cardíacos: avaliação dos danos (25.6)

Fenilcetonúria: Falha congênita de metabolismo (25.6)

As primeiras drogas antibacterianas (25.8)

Brócolis demais (25.9) Ácidos graxos ômega (26.1)

Olcstra: sem gordura e com sabor (26.3) Baleias e ecolocação (26.3)

Esclerosc múltipla c bainha de miclina (26.4)

Chocolate é uma comida saudável? (26.4)

O colesterol e as doenças do coração (26.9)

Tratamento clínico do alto colesterol (26.9)

Estrutura do DNA: Watson. Crick, Franklin c Wilkens (27.0)

Anemia celular falciforme (27.13)

Antibióticos que agem pela inibição da tradução (27.13)

Impressão digital do DNA (27.15) Planejamento de um polímero (28.7) Luz fria (29.4) Drogas órfãs (30.13)

Sumário

Prefácio xvii Para o estudante xxv Destaques do Química orgânica; quarta edição xxvi Sobre a autora x

PARTE 1: Introdução ao estudo de substâncias orgânicas 1

Hlri Estrutura eletrônica e ligação • Ácidos e bases 2

1.1 Estrutura de um átomo 3 1.2 Distribuição de elétrons em um átomo 4 1.3 Ligações iônica. covalentc c polar 7 1.4 Representação da estrutura 13 1.5 Orbitais atômicos 17 1.6 Introdução à teoria do orbital molecular 19 1.7 Ligação em metano c ctano: ligações simples 24

1.8 Ligação no eteno: uma ligação dupla 28 1.9 Ligação em etino: uma ligação tripla 30

1.10 Ligação no cátion metila. no radical metila c no ânion metila 31

1.1 Ligação na água 32 1.12 Ligação na amónia c no íon amónio 3 1.13 Ligação em haletos de hidrogênio 35

1.14 Resumo: hibridizaçào de orbital, comprimento dc ligação, força de ligação e ângulos de ligação 36 1.15 Momentos dc dipolo de moléculas 38

1.16 vUma introdução a ácidos e bases 39 1.17 Ácidos c bases orgânicas; pK, c pH 40

1.18 O efeito da estrutura no pKA 4

1.19 Uma introdução à deslocaiizaçáo de elétrons e ressonância 49 1.20 O efeito do pH na estrutura dc uma substância orgânica 50

1.21 Ácidos e bases de Lcwis 53

Resumo 54 ■ Palavras-chave 5 ■ Problemas 56 Estratégia para resolução de problema 47

Quadros principais: Albert Einstein 5 ■ Max Karl Emst Ludwing Planck 5 ■ Diamante, grafite e Buck- minsterfulerenos: substâncias que contêm apenas átomos de carbono 30 ■ Água — uma substância única 3 ■ Derivação da equação de Henderson-Hassclbalch 51 ■ Sangue: unia solução tampão 52

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