Constantino - Química Orgânica vol. 3

Constantino - Química Orgânica vol. 3

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Química Orgânica

Mauricio Gomes Constantino Curso Básico Universitário

Volume 3

Volume 3 Volume 3

Os “retratos” de cientistas apresentados neste livro são desenhos a lápis feitos pelo autor (Mauricio Gomes Constantino), utilizando, como modelos, reproduções de fotos e pinturas divulgados na Internet. Os desenhos foram transformados em imagens digitais, que foram processadas eletronicamente em computador para produzir o resultado final exposto aqui.

Química Orgânica ––– Curso Básico

Universitário Volume 3

Índice analítico

Capítulo 1...1Análise Elementar 1

Parte 1 Análise Orgânica 2

Introdução 1 Pureza 1

Quantitativamente 2 Qualitativamente 4

Análise elementar qualitativa 5

Carbono e hidrogênio 6 Nitrogênio, enxofre e halogênios 6 Outros elementos 9

Análise elementar quantitativa 10

Fórmula mínima 12 Determinação de massa molecular 18 Problemas 20

Capítulo 1...2Espectrometria de Masas 2

Instrumentação 2 Íons formados no processo 29

Outras possibilidades para explicar as fragmentações 31

Intensidade dos picos 3 Íons moleculares 35

Paridade das massas 36

Íons de isótopos 38

Halogênios 40 Significado dos picos de isótopos 41 Espectros de massas de alta resolução 42

Análise aritmética do espectro 43

Fragmentos neutros 43 Fragmentos positivos 48

Íons metaestáveis 49 Mecanismos de algumas fragmentações 52 Encerramento 5 Problemas 56

Capítulo 1...3Espectroscopia no Ultravioleta 59

Introdução 59 Instrumentação 62 Problemas com unidades e com nomes 67

Índice analítico

Como ocorre a absorção de radiação UV/visível 69

Transições proibidas 72 Bandas ou linhas? 74

Conjugação 76 Termos freqüentemente usados 7 Quais informações podemos obter dos espectros de UV/visível? 78 Grupos cromóforos simples 80 Regras de Woodward-Fieser para dienos 81 Regras de Woodward-Fieser para enonas 83 Compostos aromáticos 85 O papel do solvente 86 Encerramento 87 Problemas 87

Capítulo 1...4Espectroscopia no Infravermelho 91

História 91 Teoria 92

Como ocorre a absorção de energia no infravermelho? 95 Bandas ou linhas? 100

Instrumentação 101

Espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) 102

Espectroscopia Raman 103 Aparência dos espectros 107 Preparação de amostras 110 Análise dos espectros 110

Aromático ou alifático? 112 Padrão de substituição em aromáticos (benzênicos) 115 Alcenos – padrão de substituição 119 O grupo hidroxila, O–H 122 O grupo carbonila, C=O 125

Encerramento 128 Problemas 128

Capítulo 1...5Espectroscopia de Resonância Magnética Nuclear 133

Propriedades magnéticas dos núcleos atômicos 134 O processo de absorção 139 Deslocamento químico 140

Instrumentação 145 Interpretação de Espectros de RMN de 1H 149

Deslocamento químico 149 1) Hidrogênio ligado a carbono sp3 149 2) Hidrogênios ligados a carbono sp2 e sp 155 3) Hidrogênios ligados a anéis aromáticos 159 4) Hidrogênios ligados a heteroátomos 161 5) Sumário de deslocamentos químicos 163

Desdobramento das bandas (acoplamento spin-spin) 164 1) Espectros de primeira ordem 164 Problemas 169

Respostas dos Problemas 501

Parte 1 Análise Orgânica

Capítulo 1...1 Análise Elementar

Introdução

Você já teve oportunidade de observar a grande variedade que existe de moléculas orgânicas e pode naturalmente compreender o enorme desafio que representa a tarefa de determinar a estrutura molecular de um composto orgânico qualquer. Em geral, se não tivermos um conjunto de conhecimentos prévios sobre uma certa substância, sua análise é uma tarefa extremamente extensa e trabalhosa.

No dia-a-dia de um químico orgânico, normalmente não é este o caso. Em geral, já temos uma boa quantidade de conhecimentos anteriores sobre a substância (por exemplo, sabemos que ela foi preparada a partir do naftaleno, então esperamos que sua estrutura conserve pelo menos uma parte da estrutura do naftaleno).

No entanto, não há como estudar apenas os métodos e procedimentos mais corriqueiramente utilizados sem forte prejuízo da compreensão. Além disso, o que é corriqueiro para um químico não é corriqueiro para outro, e vice-versa. Quem trabalha com certos tipos de compostos pode resolver a maioria de seus problemas de análise utilizando apenas ultravioleta; para outro tipo de compostos, esta técnica pode ser essencialmente inútil.

Atualmente, a maioria das revistas científicas exige dos autores que seus compostos sejam analisados por ressonância magnética nuclear de hidrogênio e de carbono 13, por infravermelho e, se possível, por espectrometria de massas. Compostos não previamente descritos na literatura devem ainda ser analisados por análise elementar quantitativa ou, pelo menos, por espectrometria de massas de alta resolução. Conforme o tipo de compostos, pode ser ainda muito importante um espectro de ultravioleta. Casos especiais requerem ainda outras análises – um exemplo óbvio é a rotação específica para compostos que tenham atividade óptica.

Pureza

O primeiro passo de qualquer análise consiste em determinar a pureza de uma amostra, isto é, determinar se a amostra é constituída de uma única substância ou se

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