Lista 1 - Química Orgânica Resolvida

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO - UNIRIO
Instituto de Biociências – Departamento de Ciências Naturais
Exercícios de Química Orgânica – Lista 1
Professora Samira
 
1. Escreva a configuração eletrônica, apresentando o arranjo do orbital, forma e distribuição dos elétrons nos orbitais s e p, dos seguintes átomos: berílio, boro, carbono, nitrogênio e oxigênio.
4Be – 1s2 2s2 2px0 2py0 2pz0Arranjo linear
5B - 1s2 2s2 2px1 2py0 2pz0Arranjo Trigonal
6C - 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0
7N - 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1
8O - 1s2 2s2 2px2 2py1 2pz1
2. Considere as moléculas; cis-1,2-dicloro-eteno e trans-1,2-dicloro-eteno. Qual apresentará maior temperatura de ebulição? Justifique sua resposta considerando o momento dipolar e as geometrias das moléculas.
P.E.: 47,5°
P.E.: 60,3°
O trans-1,2-dicloro-eteno é apolar (µ = 0), portanto tem ponto de ebulição menor que o do cis-1,2-dicloro-eteno, que é polar (µ = 1,9). 
3. Escreva a reação que ocorre entre o metil-propeno e o cloreto de hidrogênio. Considerando a regra de Markovnikov, apresente o produto principal da reação. 
Regra Markovnikov: O grupo mais negativo se liga ao átomo mais substituído da insaturação.
4. Escreva a reação de síntese do acetato de etila partindo de reagentes com dois carbonos. Classifique a reação.
Reação de condensação: Esterificação
5. Quais são os produtos obtidos na oxidação de álcoois primários, secundários e terciários respectivamente? 
Primários: aldeídos e ácidos carboxílicos; Secundários: cetonas; Terciários: não possuem hidrogênios α, somente pode ser oxidado sob condições drásticas. A oxidação de um álcool terciário requer a quebra de uma ligação C-C e as oxidações, quando ocorrem, são de pouca utilidade sintética.
6. Quais são os produtos obtidos na oxidação energética do 2-metil-but-2-eno? Álcool - ROH
Éter ROR’
Éster O
 RČOR’
Álcool – ROH e Cetona O
 RČR’
8. Classifique as reações como substituição, adição, eliminação ou oxidação:
Eliminação
Adição
Substituição Nucleofílica
Oxidação
9. Classifique os álcoois como primários, secundários ou terciários:
a) butan-1-ol 1°
b) pentan-2-ol 2°
c) pentan-3-ol 2°
d) 3-metil-butan-2-ol 2°
e) ciclo-butanol 2°
f) 1-metil-ciclo-propanol 3° 
10. Considere os pares de compostos abaixo e diga qual deverá apresentar maior temperatura de ebulição. Justifique sua resposta.
a) etanol ou éter dimetílico. Etanol interage por pontes de hidrogênio ↑ TE.
b) etileno glicol ou álcool etílico. 2 OH -> 2 pontes de hidrogênio
c) pentano ou heptano. Maior n° de C.
d) acetona ou propan-1-ol. Dipolo-dipolo < ligação de hidrogênio
e) cis-dicloro-eteno ou trans-dicloro eteno. Cis-Polar = ↑ Força intermolecular. Trans-apolar.
f) butano ou metil-propano. Ramificação ↓TE
11. Escreva as estruturas para os isômeros cis e trans do 1,2-dimetil-ciclopentano. Estes compostos devem apresentar propriedades físicas iguais ou diferentes?
Diferentes, pois apresentam isomeria espacial, logo, a posição dos ligantes altera seus momentos dipolares, interferindo nas forças intermoleculares. A molécula cis apresentará momento dipolo diferente de zero, sendo, portanto, polar, terá interação dipolo-dipolo, que é mais forte que a FI da molécula trans (dipolo induzido).
12. Escreva a reação do 1,2-dimetil-cicloexeno com hidrogênio na presença de platina como catalisador e classifique a reação.
Hidrogenação Seletiva
13. Defina e escreva um exemplo de:
a) Homólise de uma ligação covalente. 		b) Heterólise de uma ligação covalente.
c) Um radical livre. d) Um carbocátion.	e) Um carbânion.
14. Coloque os radicais abaixo em ordem decrescente de estabilidade:
4º 2º 1º 3º
15. Coloque os alcoóis: 3-metil-butan-1-ol, 2-metil-butan-2-ol e 3-metil-butan-2-ol em ordem crescente de reatividade em relação a reação de desidratação catalisada por ácido.
2º
1º
3º
16. Escreva o mecanismo para a reação de desidratação do 3,3-dimetil-butano-2-ol com ácido fosfórico que explique a formação do produto principal. 
O 2,3-dimetil-buteno é formado em maior quantidade pois o carbocátion formado em sua formação é mais substituído e consequentemente mais estável. Já o 2,3-dimetil-1-buteno é formado em menor quantidade pois o carbocátion gerado em sua reação é menos substituído e, portanto, menos estável.
17. Analise as moléculas abaixo e escreva as estruturas de Fischer para os enanciômeros das que possuem carbonos quirais.
a) 1-cloro-propano
b) bromo-cloro-iodo-metano
c) 2-metil-1-cloro-propanoe)
b)
d) 2-metil-2-cloro-propano
e) 2-bromo-butano
f) 1-cloro-pentano
g) 2-cloro-pentano
h) 3-cloro-pentano 
 g)
R
S
R
S
18. Escreva as fórmulas dos isômeros do 2,3-dibromo-butano e destaque os opticamente ativos. 
19. Cahn, Ingold e Prelog desenvolveram uma seqüência de regras para a designação da configuração estereoisômeros utilizando as letras Z ou E e R ou S, de acordo com a necessidade específica de cada estrutura. Utilizando estas regras, atribua as configurações R ou S, Z ou E para cada um dos estereoisômeros.Z
R
E
R
20. Considere a reação de substituição nucleofílica do 3-cloro-3-metil-hexano com água e responda as questões:
a) Escreva a reação, indicando seu mecanismo mais provável.
b) Escreva a estrutura do intermediário formado na etapa lenta da reação.
c) Discuta a estereoquímica dos produtos formados, considerando que a reação utilizou um substrato opticamente ativo. 
No intermediário formado, o carbocátions tem vida relativamente mais longa, por ser um carbocátions terciário, o íon Cl- pode se difundir e o íon fica solvatado simetricamente, formando um produto completamente racemizado.
21. Quais são as principais diferenças entre as reações de substituição nucleofílica SN1 e SN2?
	
	SN2
	SN1
	Substrato
	O impedimento estérico diminui a velocidade da reação. Estruturas menos substituídas favorecem a reação por esse caminho.
	Estruturas mais substituídas favorecem a reação por esse caminho, uma vez que formarão carbocátions mais estáveis.
	Nucleófilo
	Reações com nucleófilos mais reativos são mais rápidas. Nucleófilos carregados negativamente são melhores do que nucleófilos neutros.
	O nucleófilos não deve ser muito básico. Assim evita-se a competição com reações de eliminação.
	Grupo de saída
	Bases fracas são melhores grupos de saída, pois estabilizam melhor a carga negativa.
	Bases fracas são melhores grupos de saída, pois estabilizam melhor a carga negativa.
	Solvente
	Solventes polares apróticos aumentam a velocidade da reação, uma vez que haverá competição entre nucleofilidade e basicidade.
	Solventes apolares apróticos estabilizam melhores carbocátions formados, aumentando a velocidade da reação.
22. Defina cada um dos seguintes termos:
a) Isômeros.
São compostos em que ocorre a Isomeria: fenômeno caracterizado pela ocorrência de duas ou mais substâncias diferentes que possuem a mesma fórmula molecular, mas fórmulas estruturais diferentes.
b) Isômeros constitucionais.
São isômeros que possuem a mesma fórmula molecular, porém, diferenciam-se em algum aspecto de sua fórmula estrutural.
c) Estereoisômeros
São pares de compostos isômeros que diferem entre si no arranjo espacial de seus átomos.
d) Diastereoisômeros.
Estereoisômeros que não são imagens especulares um do outro.
e) Enantiômeros
Estereoisômeros que são imagens especulares um do outro.
f) Composto meso.
É um isômero inativo por compensação interna, ou seja, é um composto que possui dois carbonos assimétricos.
g) Mistura racêmica.
Mistura de quantidades iguais (equimolares) de enantiômeros.
h) Plano de simetria.
Plano imaginário que divide a molécula ao meio, de tal forma que as duas metades são reflexos especulares uma da outra.
i) Centro quiral.
É o átomo que possui quatro grupos diferentes ligados a ele.
j) Molécula quiral.Molécula que não é superponível à sua imagem especular.
k) Molécula aquiral
É aquela que não é superponível às suas imagens especulares.
l) Atividade óptica.
É quando uma molécula é capaz de produzir uma ligeira rotação do plano de luz planopolarizada.