Lista_de_exercicios_1_Alcanos_e_cicloalcanos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO – Campus Diadema 
Introdução à Química Orgânica 
 
 
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2º semestre de 2010 
LISTA DE EXERCÍCIOS 1 
- Alcanos e cicloalcanos, análise conformacional – 
 
 
Bibliografia: Química Orgânica – Solomons & Fryhle – 8 ed. Cap. 4 e 10. v. 1; Química Orgânica – Vollhardt & Schore – 4 ed. 
Cap. 3 e 4; Química Orgânica – Constantino – Cap. 2.2. v. 1. 
 
Exercícios recomendados: 
 Química Orgânica – Vollhardt & Schore – 4 ed. Cap. 3.  ex. 3.7 (p. 120) e exercícios 14, 20, 22, 25 (p. 130-131). 
 Química Orgânica – Vollhardt & Schore – 4 ed. Cap. 4.  exercícios 17, 21, 22 (p. 158-159). 
 
 
1. Disponha os seguintes compostos em ordem crescente de ponto de ebulição. 
 
a. n-hexano, dodecano, metano, n-butano 
b. 2-metilbutano, 2,2-dimetilpropano, n-pentano 
c. ciclopropano, ciclopentano, cicloexano 
 
2. Desenhe todos os isômeros constitucionais para os compostos de fórmula molecular C7H16. Dê o nome IUPAC 
para cada um deles e classifique os carbonos de cada molécula como (P) primário, (S) secundário, (T) terciário ou 
(Q) quaternário. 
 
3. Use projeções de Newman e cavalete e desenhe as seguintes moléculas na conformação mais estável com 
relação à ligação indicada. De todas as conformações que você desenhou, qual deve ser a mais e a menos estável. 
Justifique. 
 
a. 2-metilbutano, ligação C2-C3 
b. 2,2-dimetilbutano, ligação C2-C3 
c. 2,2-dimetilpentano, ligação C3-C4 
d. 2,2,4-trimetilpentano, ligação C3-C4 
 
4. Desenhe todas as conformações em cadeira para os isômeros cis e trans dos compostos listados abaixo. Para 
cada par de confômeros, indique o mais estável e o menos estável. 
 
a. 1,2-dibromocicloexano 
b. 1,3-dibromocicloexano 
c. 1,4-dibromocicloexano. 
d. 1,2-cicloexanodiol 
e. 1-terc-butil-4-metilcicloexano 
f. 1,3-diisopropilcicloexano 
 
5. A seguir está a conformação predominante para a D-glicose. Porque não é surpreendente o fato de que a D-
glicose é o açúcar mais comumente encontrado na natureza? 
 
 
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O
H
HO
H
HO
H
H
OHH
OH
OH
D-glicose
 
 
6. Acetais cíclicos podem ser preparados a partir das respectivas cetonas por tratamento com etilenoglicol 
(HOCH2CH2OH) em meio ácido. Embora você ainda não conheça detalhes da reação de preparação de acetais, é 
possível explicar porque o acetal I é formado com mais dificuldade a partir da trans-3,5-dimetilcicloexanona do 
que o acetal II, obtido a partir da cis-3,5-dimetilcicloexanona. Proponha uma explicação. 
Dica: você terá que desenhar os produtos em conformação cadeira. 
 
O
H+
HO OH O
O
O
H+
HO OH O
O
I
II
acetal
 
 
7. Desenhe as conformações possíveis para a cis-decalina e trans-decalina. O que você pode afirmar sofre a 
flexibilidade conformacional destes sistemas? 
 
8. Os esteróides são compostos bastante abundantes na natureza e apresentam importantes atividades biológicas 
em organismos animais e vegetais. A epiandrosterona mostrada a seguir é um exemplo de esteróide. Desenhe a 
molécula da epiandrosterona utilizando conformações em cadeira, colocando corretamente os grupos substituintes 
nas posições equatoriais e axiais. Dica: VOLLHARDT & SCHORE Química Orgânica. Estrutura e Função. 4 ed.; 
2003; Cap. 4; p. 152-153. 
 
OCH3
HH3C
HO
H
H
H H
epiandrosterona
 
 
9. Dê a conformação mais estável dos compostos abaixo: 
 
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CH3
H3C CH3
CH3
OH OH
CH3
OH
CH3a) b) c) d)
Br OH
OH
CH3 OMee) f) g) h)OH Br
Ph
Ph: fenila = anel benzênico
 
Use a tabela abaixo para consulta de qual grupo terá preferência para permanecer na posição equatorial. 
 
 
10. A seguir é mostrado um mecanismo alternativo para a cloração do metano. Calcule o valor de Ho para cada 
etapa e explique se esse mecanismo provavelmente compete com aquele que você já estudou. 
 
 
 
11. Com relação aos radicais obtidos em reações de halogenação de alcanos, responda: 
 
a. Disponha, em ordem decrescente de estabilidade, todos os radicais que podem ser obtidos através da 
abstração de um átomo de hidrogênio do 2-metilpentano. Faça o mesmo para o metilcicloexano. 
b. Qual é a hibridização de um carbono em um radical alquila? Em que orbital se encontra o elétron 
desemparelhado? Qual é a geometria de um radical alquila? 
 
12. A energia de ativação para a etapa de abstração do átomo de hidrogênio na cloração do etano é 4,2 kJ/mol. 
 
a. Use as energias de dissociação homolítica de ligação para calcular o Ho para esta etapa. 
b. Esboce um diagrama de energia potencial para a etapa de abstração do átomo de hidrogênio na cloração 
do etano. 
 
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c. Quando uma mistura com quantidades equimolares de etano e metano sofre reação de cloração, é 
produzido muito mais cloroetano do que clorometano. Explique o maior rendimento de cloroetano. 
 
 
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6. A cloração radicalar do propano produz, além dos compostos altamente clorados, o 1-cloropropano e o 2-
cloropropano. Escreva as etapas iniciadoras e propagadoras da cadeia mostrando como cada composto é 
formado. Qual a porcentagem de 1-cloropropano e 2-cloropropano você esperaria da cloração do propano se os 
átomos de hidrogênio primários e secundários fossem igualmente reativos? Justifique. 
 
7. Calcule o valor de Ho para as seguintes reações. Para resolver este exercício você deverá consultar a Tabela 
10.1 das energias de dissociação homolítica de ligações simples (DHo a 25oC), na página 429 de SOLOMONS & 
FRYHLE Química Orgânica. 8 ed. v. 1, Cap. 10. 
 
a. H2 + F2  2 HF 
b. CH4 + F2  CH3F + HF 
c. CH4 + Cl2  CH3Cl + HCl 
d. CH4 + Br2  CH3Br + HBr 
e. CH4 + I2  CH3I + HI 
f. CH3CH3 + Cl2  CH3CH2Cl + HCl 
g. CH3CH2CH3 + Cl2  CH3CH2CH2Cl + HCl 
h. (CH3)3CH + Cl2  (CH3)3CCl + HCl 
 
14. Considerando as reatividades relativas dos quatro tipos de ligações C-H presentes nos alcanos em reações de 
halogenação radicalar (Tabela 1), calcule as quantidades relativas para os produtos que seriam obtidos nas 
reações mostradas a seguir: 
 
 Tabela 1: Reatividade relativa das ligações C-H de alcanos em reações de halogenação. 
Ligação C-H F. (25oC, gás) Cl. (25oC, gás) Br. (125oC, gás) 
CH3-H 0,5 0,004 0,002 
RCH2-H 1 1 1 
R2CH-H 1,2 4 80 
R3C-H 1,4 5 1700 
 Para cada halogênio, as reatividades dos quatro tipos de ligação C-H se referem à da ligação C-H primária. 
 
 
a. Cloração do 2,2,5-trimetil-hexano a 25oC 
b. Fluoração do propano a 25oC 
c. Bromação do metilciclopentano a 125oC 
d. Cloração do 2,2,4-trimetilpentano a 25oC 
e. Bromação do 2,2,4-trimetilpentano a 125oC