AULA 10-ALCANOS - Campus Porto Seguro

ALCANOS 

Bactérias produtoras de alcano metano 

Presentes em ruminantes, pântanos 

Júpiter 

Atmosfera composta 

de grande quantidade 

de metano

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS: 


1. Em qualquer alcano as ligações são similares ao do metano: usam orbitais híbridos 

sp 3 (ORIENTAÇÃO TETRAÉDRICA); 

2. São chamados hidrocarbonetos saturados pois todos os átomos de carbono estão 

“saturados” de hidrogênio; 

3. Possibilidade de rotação da ligação simples carbono-carbono; 

Compostos orgânicos formados 

exclusivamente por carbono e hidrogênio; 

São chamados de HIDROCARBONETOS; 

Principais fontes: Petróleo, Gás natural 

Algumas características dos alcanos: 

i) Hidrocarbonetos alifáticos; 

ii) Pouco reativos 

iii) Compostos Saturados 

iv) Moléculas desprovidas de grupo 

funcional 

v) moléculas apolares 

Fonte: Handbook of Petroleum Product Analysis, James G. SPEIGHT.

Fórmula geral para alcanos saturados: 


Fórmula geral para cicloalcanos contendo um único anel: 

Exemplos: 

→Metano (CH 4 ) 

H 

H 

C 

→Etano H3C-CH H H 

3 

H 

H 

(Condensada) (Estrutural) (Lewis) 

H 

C 

H H C C 

H 

H 

H

Ex: 

ALCANOS

Propriedades Físicas 


Para um mesmo número de átomos de carbono quanto maior o número de ramificações 

menor será o P.E Menor área superficial da molécula Menores as forças de Van Der 

Walls.



P.F → Não apresenta crescimento uniforme com o aumento do N o de átomos de 

carbono 

P.F → Hidrocarboneto n o de C par é maior que Hidrocarboneto n o 

C impar Maior densidade de empacotamento cristalino 

Maiores forças atrativas.



P.E → Aumento regular com o aumento da massa molecular.


DENSIDADE 

•Hidrocarbonetos < Água (1g/ml) 


•São os menos densos de todos os grupos de compostos orgânicos 

Quanto maior é o número de átomos de carbono as forças intermoleculares são maiores e a 

coesão intermolecular aumenta;

SOLUBILIDADE 

N o de átomos de 

carbono 


•Solúveis em benzeno, tetracloreto de carbono e clorofórmio 

•Insolúveis em solvente polar e água → incapacidade de formar pontes de hidrogênio. 

PRINCIPAIS FONTES 

Classificação Ponto de ebulição 

( 0 C) 

1- 4 Gases naturais Abaixo 20 

5-6 Éter de petróleo 20-60 

6-7 Ligroína 60-100 

6-10 Gasolina 40-180 

11-12 Querosene 180-230 

13-17 Óleo combustível 

leve 

18-25 Óleo combustível 

pesado 

230-305 

305-405 

26-30 Lubrificantes 405-515 

Acima de 39 asfalto Acima de 515


A cera das plantas possui em sua composição hidrocarbonetos alifáticos 

saturados (n-alcanos), com comprimentos da cadeia de carbono variando de 

C18 a C37, havendo predominância dos de cadeia ímpar sobre os pares. 

Rev. bras. zootec., 29(3):848-852, 2000 

Utilizado em estudos de digestibilidade de alimentos em animais ruminantes.

NOMENCLATURA 


A nomenclatura de compostos orgânicos segue as regras elaboradas pela IUPAC 

IUPAC →International Union of Pure and Applied Chemistry 

Três fragmentos: 

Prefixo + intermediário + sufixo = nome do Hidrocarboneto em análise 

Prefixo Número de carbonos Prefixo Número de carbonos 

met 1 hex 6 

et 2 hept 7 

prop 3 oct 8 

but 4 non 9 

pent 5 dec 10

NOMENCLATURA 

Hidrocarbonetos 


Os hidrocarbonetos lineares, não ramificados e saturados, de C2 a C4, são denominados 

por etano, propano e butano. Os nomes sistemáticos dos membros superiores desta série 

são constituídos pelo termo numérico, seguido da terminação “ano”, com elisão do “o” 

final do termo base. O nome genérico para os hidrocarbonetos acíclicos saturados é 

alcano. A cadeia é numerada de uma extremidade à outra com algarismos arábicos

NOMENCLATURA 

♣Cadeia Ramificada 

Cadeia principal acrescida de radicais 


Passo-1 →Identificar a cadeia principal (maior número de carbonos) 

Passo-2 →Numerar a cadeia a partir de um dos carbonos iniciais mais próximo da 

ramificação

NOMENCLATURA 


Passo-3 →Nomeia o radical (-il) 


•Se houver mais de dois radicais iguais, use os prefixos di-, tri-, etc. antes do nome do 

radical 

→dimetil (dois radicais metil) e trietil (três radicais etil) 

2,3-dimetilbutano 2,3,4-trimetilpentano 2,2,4,4-tetrametilpentano 

•Se houver mais de um radical, liste seus nomes em ordem alfabética separada por 

hífens

NOMENCLATURA 



Passo-4 →Indica-se a localização do radical na cadeia (número do carbono ao qual o 

radical está ligado) 

Passo-5 →Nomeia-se a cadeia principal (regras da cadeia normal) 

•Quando duas cadeias de comprimentos iguais competem para seleção da cadeia 

principal escolha a cadeia com o maior número de substituintes. 

2,3,5-trimetil-4-propileptano

NOMENCLATURA 



→Quando a ramificação ocorre primeiro a uma distância igual de qualquer lado da 

cadeia mais longa, escolha o nome que forneça o número mais baixo no primeiro ponto 

que difere: 

Cicloalcanos 

2,3,5-trimetilexano (e não 2,4,5-trimetilexano) 

♣Cíclicos → palavra ciclo antes do nome. 

Ciclopropano 

Cicloexano

NOMENCLATURA 

N 0 

Carbonos 

Nome 

cadeia 

aberta 

Quatro Butano 

Cinco Pentano 

Seis Hexano 

Sete Heptano 

Oito Octano 

Nove Nonano 

Dez decano 


Nomes de alcanos comuns 

Estrutura Nome 

cadeia 

cíclica 

Ciclobutano 

Ciclopentano 

Ciclohexano 

Cicloheptano 

Ciclo-octano 

Ciclononano 

Ciclodecano 

Estrutura

NOMENCLATURA 

Grupos alquila ramificados 

GRUPO DE TRÊS CARBONOS 

GRUPO DE QUATRO CARBONOS 

1-metilpropila ou sec-butila 


Grupo propila 

Grupo 1-metiletila ou isopropila 

Butila 

2-metilpropila ou isobutila 

1,1-dimetiletila ou terc-butila

NOMENCLATURA 

Grupos alquila ramificados 

GRUPO DE CINCO CARBONOS 

EXEMPLOS: 


4-(1-metiletil)eptano ou 4-isopropileptano 

4-(1,1-dimetiletil)octano ou 4-terc-butiloctano 

2,2-dimetilpropila ou neopentila

NOMENCLATURA 


Grupos alquilo (R-) e fragmentos relacionados


NOMENCLATURA – COMPOSTOS ESPECIAIS 

Sistemas espirânicos 

Sistemas Bicíclicos

EXEMPLOS 


exercício

exercício 

ALCANOS

Reações Químicas dos Alcanos 


• Ligações C—C e C—H são fortes ⇒ alcanos são inertes a muitos reagentes. 

• Ligações C—H nos alcanos são apenas levemente polarizadas ⇒ não são 

afetados pela maioria das bases. 

• As moléculas dos alcanos não apresentam pares de elétrons livres para 

oferecer sítios de ataque para ácidos. 

Reatividade dos alcanos: 

1) Alcanos reagem vigorosamente com oxigênio quando uma mistura apropriada é 

inflamada —— combustão. 

2) Alcanos reagem com cloro e bromo quando aquecidos, e reagem explosivamente 

com o flúor. 

3) Os cicloalcanos são menos estáveis devido as suas estruturas cíclicas Tensão 

angular e torcional.


Halogenação: 

Nitração: 

Sulfonação: 


1- REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO 

H3C-H + Cl-Cl → H3C-Cl + HCl 

(em temperatura de 250 a 400ºC) 

H3C-H + HO-NO2 → H3C-NO2 + H2O 

(com aquecimento) 

H3C-H + SO3H → H3C-SO3H + H2O 

(com aquecimento)



2 - REAÇÕES DE OXIDAÇÃO OU COMBUSTÃO 

C n H 2n+2 + O 2 (excesso) → n CO 2 + (n+1)H 2 O 

CH 3 -CH 2 -CH 3 + 5 O 2 ——> 3 CO 2 + 4 H 2 O + CALOR 

3 - REAÇÕES DE ELIMINAÇÃO - DESIDROGENAÇÃO 

Produção de alcenos e alcinos


1- REAÇÕES DE HALOGENAÇÃO - SUBSTITUIÇÃO 

1. Metano, etano e outros alcanos reagem com flúor, cloro e bromo. 

2. Não reagem apreciavelmente com iodo. 

3. A reação com o metano produz uma mistura de halometanos e HX. 

A Halogenação de um alcano é uma reação de substituição. 

R–H + X2 R–X + H–X


REAÇÕES DE HALOGENAÇÃO - SUBSTITUIÇÃO 

Reações de substituição múltipla versus seletividade 

Quase sempre ocorrem substituições múltiplas. 

• Cloração do metano: 

1) No início, os únicos compostos presentes na mistura são cloro e metano ⇒ a única 

reação que ocorre é aquela que produz clorometano e cloreto de hidrogênio. 

2) Com o progresso da reação, a concentração de clorometano na mistura aumenta 

e uma segunda reação de substituição começa a ocorrer ⇒ clorometano reage com cloro 

produzindo diclorometano.



3) O diclorometano pode então reagir formando triclorometano. 

4) O triclorometano, ao se acumular na mistura, pode reagir produzindo 

tetraclorometano. 

• A cloração de alcanos superiores fornece uma mistura de produtos monoclorados 

isoméricos e de compostos poli-clorados. 

• O cloro não é seletivo ⇒ não discrimina diferentes tipos de átomos de hidrogênio 

(1°, 2°, e 3°) no alcano.



A cloração de alcanos geralmente fornece uma mistura complexa de produtos ⇒ não 

é um método sintético útil para a preparação de um cloreto de alquila específico. 

• Halogenação de um alcano (ou cicloalcano) com hidrogênios equivalentes: 

• O Bromo é geralmente menos reativo frente a alcanos ⇒ a bromação é mais regioseletiva



GENERALIZAÇÕES 

A reatividade dos halogênios decresce na seguinte ordem: 

O iodo geralmente não é reativo; 

flúor > cloro> bromo> iodo 

Cloração e bromação geralmente são exotérmicas 

É necessário energia na forma de calor e/ou luz para a reação ter início; 

A halogenação pode ser conduzida na fase gasosa ou líquida; 

Na reação em fase líquida um inicializador radicalar (peróxido) facilita a reação;


MECANISMO DA REAÇÃO DE HALOGENAÇÃO 

Define e detalha o processo molecular pelo qual os reagentes conduzem aos produtos. 

Cloração do metano: Mecanismo de reação 

Observações experimentais importantes sobre a halogenação de alcanos: 

•A reação é promovida pelo calor ou pela luz. 

•À temperatura ambiente metano e cloro não reagem a uma velocidade perceptível, desde 

que a mistura seja mantida no escuro. 

ii)Reagem se a mistura gasosa for irradiada com luz UV 

•Reagem no escuro se a mistura for aquecida a mais de 100°C. 

•A reação promovida pela luz é altamente eficiente. 

A REAÇÃO DE HALOGENAÇÃO É RADICALAR!!!!!



A produção de radicais envolve a ruptura de uma ligação de forma homolítica 

(homólise); 

A reação ocorre nos seguintes passos: 

1. Iniciação 

2. Propagação 

3. Terminação



Iniciação: 

Iniciadores químicos 

ETAPA ENDOTÉRMICA 

Formação de radicais



Energias de dissociação homolítica de ligações simples /\H° a 25°C 

Ligação rompida 

(mostrada em 

vermelho) 

kJ mol –1 

Ligação rompida 

(mostrada em 

vermelho) 

kJ mol –1 

H–H 435 (CH3)2CH–Br 285 

D–D 444 (CH3)2CH–I 222 

F–F 159 (CH3)2CH–OH 385 

Cl–Cl 243 (CH3)2CH–OCH3 337 

Br–Br 192 (CH3)2CHCH2–H 410 

I–I 151 (CH3)3C–H 381 

H–F 569 (CH3)3C–Cl 328 

H–Cl 431 (CH3)3C–Br 264 

H–Br 366 (CH3)3C–I 207 

H–I 297 (CH3)3C–OH 379 

CH3–H 435 (CH3)3C–OCH3 326 

CH3CH2–H 410 CH3CH2–CH3 356 

CH3CH2–F 444 CH3CH2CH2–H 356 

CH3CH2–Cl 341 CH3CH2–CH2CH3 343 

CH3CH2–Br 289 (CH3)2CH–CH3 351 

CH3CH2–I 224 (CH3)3C–CH3 335 

CH3CH2CH2–H 410 HO–OH 213 

CH3CH2CH2–Cl 

CH3CH2CH2–Br 

CH3CH2CH2–I 

341 

289 

224 

O 

C 6H 5CO O 

OCC 6H 5 

139 

CH3CH2CH2–OH 383 CH3CH2O–OCH3 184 

CH3CH2CH2– 

335 CH3CH2O–H 431 

OCH3 

(CH3)2CH–H 395 

(CH3)2CH–F 439 CH 3 C H 

O 

364



1. A formação da ligação é um processo exotérmico: 

H• + H• H–H Δ H° = – 435 kJ mol –1 

Cl• + Cl• Cl–Cl ΔH° = – 243 kJ mol –1 

2. A quebra da ligação é um processo endotérmico: 

H–H H• + H• ΔH° = + 435 kJ mol –1 

Cl–Cl Cl• + Cl• ΔH° = + 243 kJ mol –1 

3. As energias de dissociação homolítica das ligações, ΔH°, do hidrogênio e do cloro são: 

H–H Cl–Cl 

(ΔH° = 435 kJ mol–1) (ΔH° = 243 kJ mol–1)



Propagação: 

O radical (eletrófilo) ataca a ligação H – C (nucleófilo) com formação de um radical 

orgânico; 

O radical formado ataca uma molécula de cloro formando um alquilhaleto.



Propagação: 

Á medida que a concentração do monoalquilhaleto aumenta o mesmo começará 

também a reagir com os radicais de cloro formando dialquilhaletos; 

ETAPA EXOTÉRMICA



Terminação: 

Consumo de um ou ambos intermediários reativos 

ETAPA EXOTÉRMICA



Terminação: 

A reação pode ser inibida utilizando-se inibidores de reação (radicais mais estáveis);



A mono substituição irá ocorrer quando houver um excesso do alcano na reação: 

ESTABILIDADE DOS RADICAIS FORMADOS 

Os radicais de halogênio irão atacar ligações C-H onde haja formação posterior de 

radicais mais estáveis;



ESTABILIDADE DOS RADICAIS FORMADOS 

Rendimento experimental: 2:1 

Projeção estatística: 9:1 

Menor estabilidade



ESTABILIDADE DOS RADICAIS FORMADOS



ENERGIAS DE ATIVAÇÃO 

• É freqüente correlacionar as velocidades de reação com as energias de ativação, Eact, 

ao invés de utilizar as energias livres de ativação, ΔG‡. 

• Eact e ΔG‡ são intimamente relacionadas e ambas medem a diferença de energia 

entre os reagentes e o estado de transição. 

• Para uma energia de ativação baixa ⇒ a reação ocorre rapidamente 

• 2) Para uma energia de ativação alta ⇒ a reação ocorre lentamente




Energia de ativação para cada etapa da cloração: 

Iniciação da cadeia 

Etapa 1 Cl 2 2 Cl• Eact = + 243 kJ mol –1 

Propagação da cadeia 

Etapa 2 CH 3 –H + •Cl CH 3 • + H–Cl Eact = + 16 kJ mol –1 

Etapa 3 CH 3 • + Cl–Cl CH 3 –Cl + •Cl Eact = ~ 8 kJ mol –1 

1) A energia de ativação deve ser determinada através de outros dados experimentais. 

2)A energia de ativação não pode ser medida diretamente –– deve ser calculada.




Princípios para estimar as energias de ativação: 

1) Qualquer reação na qual há quebra de ligação irá apresentar energia de ativação 

maior que zero. 

i)Isto é verdadeiro mesmo se uma ligação mais forte se formar e a reação for 

exotérmica. 

ii) A quebra e a formação de ligações não ocorrem simultaneamente no estado de 

transição. 

iii)A formação da ligação é posterior e sua energia não está totalmente disponível para 

o rompimento da ligação.




Princípios para estimar as energias de ativação: 

2)As energias de ativação das reações endotérmicas que envolvem a formação e a 

quebra de ligações serão maiores que o calor da reação, ΔH°. 

CH3–H + •Cl CH3• + H–Cl ΔH° = + 4 kJ mol –1 

(ΔH° = 435) (ΔH° = 431) Eact = + 16 kJ mol –1 

CH3–H + •Br CH3• + H–Br ΔH° = + 69 kJ mol –1 

(ΔH° = 435) (ΔH° = 366) Eact = + 78 kJ mol –1 

i)Nas duas reações acima, a energia liberada na formação da ligação é menor que a energia 

necessária para a quebra da outra ligação ⇒ são reações endotérmicas.




Diagrama de energia potencial




•A energia de ativação de uma reação em fase gasosa onde as ligações são rompidas 

homoliticamente mas nenhuma ligação é formada é igual a ΔH°. 

Cl–Cl 2 •Cl ΔH° = + 243 kJ mol –1 

(ΔH° = 243) Eact = + 243 kJ mol –1




A energia de ativação para uma reação em fase gasosa em que os radicais se 

combinam para formar moléculas é igual a zero. 

2 CH3• CH3–CH3 ΔH° = – 368 kJ mol –1 

(ΔH° = 368) Eact = 0 kJ mol –1



ALCANOS SUPERIORES



ALCANOS SUPERIORES 

1. A cloração da maioria dos alcanos superiores (mais de dois átomos de carbono) 

resulta em uma mistura de produtos monoclorados isoméricos (além de compostos 

altamente clorados).



ALCANOS SUPERIORES 

1. O bromo é menos reativo frente a alcanos do que o cloro, porém o bromo é mais 

seletivo no sítio de ataque quando reage. 

2. A reação do isobutano com o bromo fornece uma substituição do átomo de 

hidrogênio 3° quase exclusiva.


SÍNTESE DOS ALCANOS 

• Hidrogenação catalítica de alcenos e alcinos; 

Será tratado em alcenos e alcinos 

• Redução de haletos de alquila 

• 1-(hidrólise dos reagentes de Grignard) 

Reagente 

Grignard



O reagente de Grignard é uma base muito forte: 

Não é possível preparar um reagente de Grignard de um grupo orgânico que contém 

um hidrogênio ácido; 

O reagente de Grignard é um poderoso nucleófilo: 

Não é possível prepará-lo de haletos orgânicos que contenham um grupo carbonila, 

epóxido, nitro ou ciano; 

Ou seja, somente é possível preparar a partir de haletos de alquila, compostos 

com dupla ligação, alcinos com ligações triplas internas e grupos – NR 2 .

• Redução de haletos de alquila 

2- Redução por meio de metal e ácido 

Qual o produto? 


SÍNTESE DOS ALCANOS

• Alquilação de alcinos terminais 



• Acoplamento de haletos de alquila com compostos organometálicos (síntese 

COREY-POSNER, WHITESIDES-HOUSE):



A transformação de um haleto de alquila em um dialquilcuprato (R 2 CuLi) requer dois 

passos: 

• O haleto de alquila é tratado com lítio metálico em um solvente (éter) para dar 

um alquillítio; 

• O alquillítio é tratado com iodeto cuproso (CuI) para dar o dialquilcuprato;



• Um dos grupos do dialquilcuprato de lítio acopla-se a um haleto de alquila para 

formar um alcano; 

Para a última etapa fornecer um bom rendimento temos: 

•O haleto de alquila (R ’ -X) deve ser um haleto de metila, alquila primário ou cicloalquila 

secundário; 

•Os grupos alquila de dialquilcuprato de lítio podem ser metila, primário, secundário ou 

terciário; 

•Os grupos R e R ’ não precisam necessariamente 

serem diferentes;

MECANISMO: 



GENERALIZAÇÃO


• Inserção de metileno - carbeno (-CH 2 ) 

1 – Formação do metileno 

2 – Inserção do metileno e um hidrogênio 

Exemplo: 


Não é seletiva forma vários isômeros.

AULA 10-ALCANOS - Campus Porto Seguro

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