Os químicos podem querer preparar hidrocarbonetos substituídos por várias razões, pois geralmente possuem propriedades e funcionalidades exclusivas não encontradas em seus colegas não substituídos. Aqui estão alguns motivos e exemplos:

1. Propriedades modificadoras:

* Alterando as propriedades físicas: A substituição de hidrocarbonetos pode alterar seu ponto de fusão, ponto de ebulição, densidade e solubilidade. Por exemplo, os alcanos ramificados têm pontos de ebulição mais baixos do que seus isômeros de cadeia reta, enquanto a adição de um grupo funcional polar como um álcool (-OH) aumenta a solubilidade na água.
* Melhorando a estabilidade: Os substituintes podem tornar uma molécula mais estável, especialmente na presença de calor ou produtos químicos. Por exemplo, a adição de um grupo terc-butil a uma molécula pode torná-lo mais resistente à degradação.

Exemplos:

* Alcanes ramificados: Usado na gasolina para melhorar a combustão e reduzir a batida.
* clorofluorocarbonetos (CFCs): Uma vez amplamente utilizado como refrigerantes e propulsores, mas agora banidos em grande parte devido às suas propriedades que destacam ozônio.
* Polímeros: Monômeros substituídos como polietileno (PE) e polipropileno (PP) são usados ​​para criar uma vasta gama de plásticos com diversas propriedades.

2. Apresentando nova funcionalidade:

* Criando sites reativos: Os substituintes podem atuar como pontos de reatividade, permitindo modificações ou reações adicionais.
* Apresentando propriedades específicas: Certos substituintes podem transmitir propriedades específicas, como atividade óptica, atividade biológica ou fluorescência.

Exemplos:

* halogenetos alquil: Usado na síntese orgânica como materiais de partida para uma ampla variedade de reações.
* álcoois e éteres: Solventes e intermediários importantes em muitos processos químicos.
* amines: Usado em produtos farmacêuticos, corantes e explosivos.
* ésteres: Usado em fragrâncias, aromas e plastificantes.

3. Desenvolvendo novos materiais:

* Materiais com propriedades específicas: Os hidrocarbonetos substituídos são frequentemente usados ​​para criar materiais com propriedades personalizadas, como polímeros com maior resistência, flexibilidade ou resistência ao calor.
* Desenvolvimento de medicamentos: A sintetização de novos medicamentos com atividades biológicas específicas geralmente envolve a preparação de hidrocarbonetos substituídos com grupos funcionais que interagem com alvos biológicos.

Exemplos:

* cloreto de polivinil (PVC): Um plástico versátil usado em construção, encanamento e embalagem.
* kevlar: Uma fibra sintética forte e resistente ao calor usada em coletes à prova de balas e outros equipamentos de proteção.
* aspirina (ácido acetilsalicílico): Um analgésico comum e medicamento anti-inflamatório.

4. Entendendo o comportamento químico:

* Reatividade de sondagem: Ao introduzir sistematicamente substituintes, os químicos podem estudar como sua presença afeta a reatividade de uma molécula.
* Entendendo os relacionamentos de estrutura-atividade: Isso ajuda os químicos a entender como a estrutura de uma molécula influencia suas propriedades e atividades.

Exemplos:

* Equação de Hammett: Uma medida quantitativa dos efeitos eletrônicos dos substituintes na reatividade dos compostos aromáticos.
* Estudos cinéticos: Investigar como a taxa de uma reação muda com diferentes substituintes.

Em resumo, a preparação de hidrocarbonetos substituídos é um aspecto fundamental da química, permitindo que os químicos criem moléculas com diversas propriedades e funcionalidades. Esse campo tem um impacto profundo em nossas vidas, desde os materiais que usamos até os medicamentos que tomamos.