Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 1 Exercícios Resolvidos Solomons 7ª ed. Capítulo 1 1.1 a) d) g) b) e) h) c) f) i) 1.2 a) c) e) b) d) f) 1.3 a) c) e) b) d) f) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 2 1.4 a) b) e c) Como as duas estruturas de ressonância são equivalentes, cada uma terá igual contribuição ao híbrido. As ligações C-O deverão portanto possuir igual distância e cada átomo de oxigênio deverá possuir 0,5 carga negativa. 1.5 a) Em seu estado fundamental os elétrons de valência do carbono podem ser dispostos como mostrado na figura abaixo: Os orbitais p são designados como 2px, 2py¸e 2pz para indicar suas respectivas orientações ao longo dos eixos x, y e z. A direção dos elétrons desemparelhados nos orbitais 2px e 2py são arbitrarias. A formação de ligações covalentes do metano a partir de átomos individuais requer que o átomo de carbono sobreponha seus orbitais contendo um elétron com o orbital 1s dos átomos de hidrogênio (que também contêm um elétron). Se o átomo de carbono no estado fundamental é combinado com dois átomos de hidrogênio, o resultado será a formação de duas ligações carbono-hidrogênio e elas deverão estar perpendicularmente entre si. A formação da molécula hipotética de CH2 a partir do átomo de carbono na estado fundamental: b) Um átomo de carbono em estado excitado pode combinar com quatro átomos de hidrogênio como na figura abaixo: Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 3 A promoção de um elétron a partir do orbital 2s para o orbital 2pz requer energia. Essa energia gasta pode ser conseguida a partir da energia liberada quando as duas ligações covalentes adicionais são formadas. Não há duvida que isso é verdade, mas resolve apenas um problema. O outro problema que não pode resolvido usando o átomo de carbono no estado excitado como base para o modelo para o metano são problemas dos ângulos de ligação carbono-hidrogênio e a aparente equivalência de todas as quatro ligações carbono-hidrogênio. Três dos hidrogênios sobrepõem seus orbitais com três orbitais p do carbono, deverão nesse modelo estar a ângulos de 90º um com outro. O quarto hidrogênio, sobrepõem seu orbital 1s com o orbital 2s do carbono e deve possuir então algum outro ângulo, provavelmente o mais longe das outras ligações. Basicamente nesse modelo de metano com o carbono na estado excitado nos dá um carbono que é tetravalente mas ele não é tetraédrico e produz uma estrutura para o metano na qual uma ligação carbono-hidrogênio difere das outras três. 1.6 a) H C C CH2H H CH3 não possui isomerismo cis-trans c) H C C CH3H CH3 não possui isomerismo cis-trans b) CH3 C C CH3H H trans H C C CH3CH3 H cis d) H C C HCH2 Cl CH3 H C C ClCH2 H CH3 Z E não possui isomerismo cis-trans, Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 4 1.7 A estrutura quadrática plana do composto CH2Cl2 possui dois isômeros: enquanto que sua estrutura tetraédrica não apresenta isômeros 1.8 a) Há quatro pares de elétrons ligantes ao redor do átomo central. A geometria é tetraédrica. e) Há três pares de elétrons ligantes. A geometria é trigonal plana. b) Há dois pares de elétrons ao redor do átomo central. A geometria é linear f) Há quatro pares de elétrons ligantes ao redor do átomo central. A geometria é tetraédrica. c) Há quatro pares de elétrons ligantes ao redor do átomo central. A geometria é tetraédrica. g) Há quatro pares de elétrons ligantes ao redor do átomo central. A geometria é tetraédrica. d)Há dois pares de elétrons ligantes e não ligantes. A geometria é angular h) Há três pares de elétrons ligantes e um não ligante ao redor do átomo central. E a Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 5 geometria é pirâmide trangular. 1.9 a) b) c) 1.10 1.11 a) b) c) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 6 d) e) f) g) h) 1.12 (a) e (d) são isômeros constitucionais com fórmula C5H12 (b) e (e) são isômeros constitucionais com fórmula C5H12O (c) e (f) são isômeros constitucionais com fórmula C6H12 1.13 a) C C C C C C Cl O H H H H H H H H H H H b) C C C C C C C C C OH H H H H H H H H H H H H H H H H H Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 7 c) C C C C C C C C H H H H H H H H H H H H 1.15 a) Na+ possui configuração eletrônica: 1s22s22p6 do Ne. b) Cl- possui configuração eletrônica : 1s22s22p63s23p6 do Ar. c) F+ possui configuração eletrônica: 1s22s22p5 que não corresponde a de um gás nobre. d) H- possui configuração eletrônica: 1s2 do He. e) Ca+2 possui configuração eletrônica : 1s22s22p63s23p6 do Ar. f) S2- possui configuração eletrônica : 1s22s22p63s23p6 do Ar. g) O2- possui configuração eletrônica : 1s22s22p63s23p6 do Ar. h) Br+ possui configuração eletrônica: 1s22s22p63s23p63d104s24p4 que não corresponde a de um gás nobre. 1.16 a) c) b) d) 1.17 a) c) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 8 b) d) 1.18 a) (CH3)2CHCH2OH c) CH CH2 CH2 CH b) (CH3)2CHCOCH(CH3)2 d) (CH3)2CHCH2CH2OH 1.19 a) C4H10O c) C4H6 b) C7H14O d) C5H12O 1.20 a) Diferentes compostos não isoméricos i) Diferentes compostos não isoméricos b) Isômeros constitucionais j) Mesmo composto c) Mesmo composto k) Isômeros constitucionais d) Mesmo composto l) Diferentes compostos não isoméricos e) Mesmo composto m) Mesmo composto f) Isômeros constitucionais n) Mesmo composto g) Diferentes compostos não isoméricos o) Mesmo composto h) Mesmo composto p) Isômeros constitucionais 1.21 a) O d) OH O b) e) c) OH f) O Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 9 1.22 a) N H H H H HH H H H H H c) N C C H H H H H H H H H H H b) N H H H H H d) OH H H H H H H H 1.23 1.24 1.26 C H H H a) Carga formal 4 – (6/2+0 ) = +1 b) Carga + c) sp2 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 10 1.27 C H H H a) Carga formal 4 – (6/2+2) = -1 b) Carga - c) Pirâmide trigonal d) sp3 1.28 C H H H a) Carga formal 4 – (6/2 +1) = 0 b) Sem Carga c) sp2 1.29 a) e b) c) Como as duas estruturas de ressonância são equivalentes, elas possuem as mesma contribuição ao híbrido e portanto as ligações devem possuir o mesmo tamanho. d) Sim. Nós consideramos o átomo central contento dois grupos e um par elétrons não ligantes. 1.30 As estruturas A e C são equivalentes e portanto, possuem iguais contribuições para o híbrido. As ligações do híbrido, portanto, possuem o mesmo comprimento. Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 11 1.31 a) b) c) d) 1.32 a) compostos diferentes d) isômeros constitucionais b) Isômeros constitucionais e) estruturas de ressonância c) estruturas de ressonância f) mesmo composto Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 12 Exercícios Resolvidos Solomons 7ª ed Capítulo 2 2.1 a) c) b) d) 2.2 A teoria RPECV prediz que a estrutura do BF3 é planar: A soma vetorial dos momentos dipolos para a estrutura trigonalplanar deverá ser zero, resultando em µ=0 para o BF3 2.3 A forma do CCl2=CCl2 é tal que a soma vetorial de todas as ligações C─Cl leva a um momento dipolo zero: 2.4 O fato de que SO2 possui momento dipolo indica que molécula é angular, não linear: O fato de que o CO2 não possui momento dipolo indica que sua estrutura é linear, e não angular: Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 13 2.5 2.6 Em CFCl3 o grande momento de ligação de C–F opõem aos momentos de ligação de C–Cl. Devido a menor eletronegatividade do hidrogênio em relação ao flúor, a oposição do momento de ligação C-H será portanto menor ocasionando menor momento dipolo líquido. 2.7 a) c) b) d) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 14 2.8 a) b) 2.9 a) CH3 CH2 CH2 CH2 Br CH CH2 Br CH3 CH3 b) CH3 CH CH2 CH3 Br c) CH3 C Br CH3 CH3 2.10 a) CH3 CH2 F b) CH3 CH CH3 Cl c) Brometo de propila d) Fluoreto de isopropila e) iodeto de fenila 2.11 a) CH3 CH2 CH2 CH2OH CH3 CH CH2 CH3 OH b) CH3 CH CH2 CH3 OH Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 15 c) CH3 C CH3 CH3 OH 2.12 a) CH3 CH2 CH2OH b) CH3 CH CH3 OH 2.13 a) CH3 CH2O CH2 CH3 d) metil propil éter b) CH3 CH2O CH2 CH2 CH3 e) diisopropil éter c) CH3 CH2O CH CH3 CH3 f) fenil metil éter 2.14 a) CH3 CH2 CH2 NH2 d) isopropilpropilamina b) N CH3CH3 CH3 e) tripropilamina c) N CH2 CH CH3 CH3 CH3 CH3 f) fenilmetilamina g) dimetilfenilamina 2.15 a) primárias (a) b) secundárias (d), (f) c) terciárias (b), (c), (e), (g) 2.16 a) b) sp³ 2.17 a) CH3CH2CH2CH2OH possui ponto de ebulição mais alto porque suas moléculas podem formar ligações de hidrogênio uma com as outras através do grupo OH. Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 16 b) CH3CH2NHCH3 possui ponto de ebulição mais alto porque suas moléculas podem formar ligações de hidrogênio uma com as outras através do grupo NH. c) HOCH2CH2CH2OH possui ponto de ebulição mais alto porque essa molécula possui dois grupos OH que podem formar mais ligações de hidrogênio. 2.18 Ciclopropano tem maior ponto de fusão porque sua estrutura cíclica proporciona uma forma rígida e compacta permitindo altas forças coesivas no cristal. 2.19 a) cetona c) álcool e) álcool b) alcino d) aldeído f) alceno 2.20 a) Três ligações duplas carbono-carbono (alceno) e um álcool 2º. b) Fenil, ácido carboxílico, amida, amina 1ª, éster. c) Fenil, amina 1ª. d) Álcool 2°, alceno e) Fenil, amina 3ª, éster. f) Aldeído, alceno g) Dois grupos éster, alceno. 2.21 CH3 CH2 CH2 CH2 Br CH3 CH CH2 CH3 Br CH3 C CH3 CH3 Br CH3 CH CH2 CH3 Br Haleto de alquila 10 Haleto de alquila 2o Haleto de alquila 3o 2.22 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 17 2.23 2.24 a) primário b) secundário c) terciário d) terciário e) secundário 2.25 a) secundário c) terciário e) secundário b) primário d) secundário f) terciário 2.26 a) b) c) d) e) f) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 18 g) h) i) j) k) l) m) n) 2.27 a) ) CH3CH2CH2OH possui ponto de ebulição mais alto porque suas moléculas podem formar ligações de hidrogênio uma com as outras através do grupo OH. b) HOCH2CH2OH possui ponto de ebulição mais alto porque essa molécula possui dois Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 19 OH O grupos OH que podem formar mais ligações de hidrogênio do que a molécula CH3CH2CH2OH. c) OH possui ponto de ebulição mais alto porque suas moléculas podem formar ligações de hidrogênio uma com as outras. d) OH possui ponto de ebulição mais alto porque suas moléculas podem formar ligações de hidrogênio uma com as outras. e) possui ponto de ebulição mais alto porque suas moléculas podem formar ligações de hidrogênio uma com as outras através do grupo NH. f) porque suas moléculas possuem grande momento dipolo. (O composto trans possui µ=0) g) possui ponto de ebulição mais alto porque suas moléculas podem formar ligações de hidrogênio uma com as outras. h) Nonano devido ao seu alto peso molecular e o seu grande tamanho proporciona mais atrações de van der Waals i) porque o grupo carbonila é mais polar do que a ligação dupla. 2.29 a) b) A ultima molécula acima porque ela não possui hidrogênio ligado covalentemente ao nitrogênio e , portanto, essa molécula não pode formar ligações de hidrogênio umas com as outras. As outras moléculas possuem hidrogênios ligados covalentemente ao nitrogênio e podem portanto formar ligações hidrogênio umas com as outras, como por exemplo: 2.30 Um grupo éster NH F F O Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 20 2.31 As forças atrativas entre as moléculas de fluoreto de hidrogênio são muito mais fortes do que as atrações dipolodipolo que nós chamamos de ligações de hidrogênio. A carga parcial positiva da molécula de fluoreto de hidrogênio está relativamente exposta pois reside no átomo de hidrogênio. Em contraste, a carga parcial positiva da molécula de fluoreto de etila dispersa no grupo etila. Deste modo, a parte carregada parcialmente positiva do fluoreto de hidrogênio se aproxima muito mais da parte carregada negativamente de outra molécula de fluoreto de hidrogênio, devido a alta polarização. 2.32 (a) e (b) são polares e são capazes de dissolver compostos iônicos. (c) e (d) são apolares e dissolvem compostos não iônicos. 2.33 a) f) b) g) c) h) d) i) e) j) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 21 Exercícios Resolvidos Solomons 7ª ed. Capítulo 3 3.1 a) b) c) 3.2 (a), (c), (d) e (f) bases de Lewis (b) e (e) ácidos de Lewis 3.3 3.5 a) pka= - log ka = - log 10-7= 7 b) pka= - log105 = -0,699 c) O ácido com menor pka será o ácido mais forte, portanto HB é o ácido mais forte 3.6 Quando o H3O+ atua como ácido em solução aquosa a equação é: H3O + + H2O H2O + H3O + Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 22 E o Ka é: ][ ][ ]][[ 2 3 32 OH OH OHOH k a == + + A concentração molar de H2O em água pura, é [H2O]=55,5 portanto ka=55,5 e o pka= -1,74. 3.7 O pka do íon metilamina é 10,6. Como o pka do íon anilínio é 4,6 o íon anilínio é portanto ácido mais forte do que do que o íon metilamina e a anilina é base mais fraca do que a metilamina. 3.8 a)negativa b) aproximadamente zero c) positiva 3.9 a) b) c) 3.10 As estruturas A e B possuem iguais contribuições para o híbrido de ressonância. Isso significa que o tamanho das ligações carbono-oxigênio são iguais e os átomos de oxigênio possuem cargas iguais. 3.11 a) CH2Cl2CO2H é o ácido mais forte porque o efeito indutivo dos dois átomos de cloro deixa o próton hidroxílico mais positivo. O efeito indutivo dos dois átomos de cloro também irá estabilizar o íon dicloroacetato mais eficazmente por dispersão da carga negativa. b) CCl3CO2H é o ácido mais forte por razões similares a letra (a), exceto porque aqui estão envolvidos três átomos de cloro. c) CH2FCO2H é o ácido mais forte porque o efeito indutivo do átomo de flúor é maior do o efeito indutivo do átomo de bromo. Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 23 d) CH2FCO2H é o ácido mais porque o átomo de flúor está mais perto do grupo carboxílicoe portanto, é mais capaz de exercer maior efeito indutivo. 3.12 A maioria de compostos contento nitrogênio e todos os compostos contento oxigênio possuem pares de elétrons não compartilhados em seus átomos de oxigênio e nitrogênio. Esse compostos podem portanto agir como bases e aceitar um próton do ácido sulfúrico concentrado. Quando eles aceitam um próton, esses compostos tornam-se íons e portanto compostos iônicos que são solúveis devido a polaridade média do ácido sulfúrico. 3.13 a) b) c) d) e) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 24 3.14 a) b) c) d) e) f) 3.15 a) NH2- b) OH- c) H:- d) CH C - e) CH3O - f) H2O 3.16 NH2-> H:-> CH C - > CH3O- ≈ OH- > H2O 3.17 a) H2SO4 b) H3O+ c) CH3NH3+ d) NH3 e) CH3CH3 f) CH3CO2H 3.18 H2SO4> H3O+> CH3CO2H> CH3NH3+> NH3> CH3CH3 3.19 a) b) c) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 25 3.20 a) b) c) 3.21 Porque o próton ligado ao átomo de oxigênio altamente eletronegativo do CH3OH é muito mais ácido do que os prótons ligados ao átomo de carbono menos eletronegativo. 3.22 3.23 a) pka = -log 1,77x 10-4 = 3,75 b) ka = 10-13 3.24 a) HB b) Sim. Desde que A- é a base forte e HB o ácido forte, a seguinte reação ácido-base ocorrerá: A- H B A H B-+ + 3.25 a) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 26 b) c) Não ocorrerá reação ácido-base apreciável porque a base remove um próton do etino. d) e) 3.26 a) H5C6 C C H NH2 Na+ H5C6 C C - Na + + NH3 H5C6 C C - Na + + O TT H5C6 C C T + NaOT b) c) 3.27 a) CH3CH2OH> CH3CH2NH2 > CH3CH2CH3 O oxigênio é mais eletronegativo que o nitrogênio, o qual é mais eletronegativo que o carbono. Portanto a ligação O–H é a mais polarizada seguida da ligação N–H e a lição Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 27 C–H é a menos polarizada. b) CH3CH2O- < CH3CH2NH- < CH3CH2CH2- O ácido fraco terá base conjugada forte. 3.28 a) b) c) 3.29 a) b) c) 3.30 Os hidrogênios ácidos devem estar ligados a átomos de oxigênio. No H3PO3,um átomo de hidrogênio está ligado ao átomo de fósforo. 3.31 a) b) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 28 c) d) e) 3.32 a) Assumimos que o grupo ácido e o grupo básico da glicina em suas duas formas possuem acidez e basicidade similares a do ácido acético e da metilamina. Então consideramos o equilíbrio entre as duas formas: b) O alto ponto de fusão revela que a estrutura iônica é a que melhor representa a glicina. 3.33 a) O segundo grupo carboxila do ácido malônico estabiliza a base conjugada por efeito indutivo quando o ácido malônico perde um próton. b) Quando –O2CCH2CO2H perde um próton, ele forma um diânion, –O2CCH2CO2-. Esse diânion é desestabilizado por conter duas cargas negativas próximas. 3.34 HB é ácido mais forte. Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 29 3.36 O diânion é um híbrido com as seguintes estruturas de ressonância: Nós podemos observar que cada ligação carbono-carbono é uma ligação simples em três estruturas e dupla em uma estrutura. Cada ligação carbono-oxigênio é dupla em duas estruturas e ligação simples também em duas estruturas. Portanto podemos esperar que todas as ligações carbono-carbono são equivalentes e do mesmo comprimento. O mesmo pode ser dito para as ligações carbono-oxigênio. 3.37 CH3 CH2 SH + CH3O- + A B CH3 CH2 S - CH3OH CH3 CH2 S - + CH2 CH2 O CH3 CH2 SCH2 CH2O -C CH3 CH2 SCH2 CH2O - + O HH CH3 CH2 SCH2 CH2O H + OH - D E 3.38 a) hexano b) hexano, amônia líquida c) hexano 3.39 a) N CH3 CH3 CO H b) N CH3 CH3 CO H N + CH3 CH3 CO - H c) O DMF dissolve compostos iônicos e solvata os cátions muito bem. Ele o faz orientando suas extremidades negativas em volta do cátion e doando pares de elétrons não-compartilhados para orbitais vazios do cátion. Entretanto, não consegue formar ligações hidrogênio porque seu centro positivo é bem blindado contra qualquer interação com ânions. Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 30 3.40 a) CH3CCH3 O CH3C + CH3 O - b) CH2 - CCH3 O CH2CCH3 O - c) CH2 - CCH3 O + O DD CH2CCH3 O D + O- D Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 31 Exercícios Resolvidos Solomons 7ª ed. Capítulo 4 4.1 4.2 a) b) ver questão anterior Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 32 4.3 a) b) 4.4 a) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 33 b) 4.5 a) 1-terc-butil-2-isopropilciclopentano d) 1-cloro-2,4dimetilciclohexano b) 1-isobutil-2-metilciclohexano ou 1-metil-2-(2-metilpropil)ciclohexano e) 2-clorociclopentanol c) butilciclohexano f) 3-terc-butilciclohexanol ou 3-(1,1dimetiletil)ciclohexanol 4.6 a) 2-clorobiciclo[1,1,0]butano d) 9-clorobiciclo[3.3.1]nonano b) biciclo[3.2.1]octano e) 2-metilbiciclo[2.2.2]octano c) biciclo[2.1.1]hexano f) biciclo[3.1.0]hexano biciclo[2.1.1]hexano 4.7 a) 3-hepteno c) 4-etil-2-metil-1-hexeno e) 4-metilpent-4-en-2-ol b) 2,5-dimetil-2-octeno d) 2,4-dimetilciclohexeno f) 2-cloro-3-metilciclohex-3-em-1-ol 4.8 a) H H CH2CH2 CH2CH3CH2CH3 f) CH3 CH3 b) H CH2 CH3 CH2 H CH3 g) CH3 CH3 c) h) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 34 CH3 CH3 CH3 CH3 CHCH2 d) Cl CH2 CH3H H i) Cl Cl e) H CH2 CHH H CH2 Br Br j) CH2 CH CH3 Cl Cl H H 4.9 4.10 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 35 4.12 a) b) 4.13 a - d) 4.14 a) b) Sim. c) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 36 d) 4.15 4.16 4.17 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 37 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 38 4.19 a) CH2 CH2 CH2 CH CH3Cl Cl b) CH3 CH2 CH CH3 Cl c) CH3 CH2 CH2 CH CH2 CH CH3 CH3 CH2 CH3 d) CH3 C CH CH2 CH3 CH3 CH3 CH3 e) CH3 CH CH CH2 CH2 CH3 CH3 CH2 CH3 f) Cl Cl g) H H CH3 CH3 h) H CH3 CH3 H i) CH3 CH CH2 CH CH3 OH CH3 j) OH CH2 CH CH3 CH3 ou OH CH2CHCH3 CH3 k) CH2 CH2 CH2 CH CH2 CH3 l) C CH3 CH3 CH3CH2OH m) n) o) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 39 4.20 a) 3,3,4-trimetilhexano e) 2-bromobiciclo[3.3.1]nonano b) 2,2-dimetil-1-butanol f) 2,5-Dibromo-4-etiloctano c) 3,5,7-trimetilnonano g) ciclobutilciclopentano d) 3-metil-4-heptanol h) 7-clorobiciclo[2.2.1]heptano 4.21 Porque há dois átomos de carbono secundário no álcool sec-butílico que são equivalentes. Já no álcool sec-pentílico existem átomos de carbono secundário que não são equivalentes. 4.22 a) c) b) d) 4.23 4.24 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 40 4.25 4.26 4.27 (CH3)3CCH3 é o isômero mais estável (isto é, o isômero com menor energia potencial) porque ele envolve a menor quantidade de energia liberada quando sujeita a combustão completa Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica41 4.28 Uma série homóloga é aquela em que cada membro da série defere do outro a partir de uma quantidade constante, usualmente um grupo CH2. Uma série homóloga para haletos de alquila é dada a seguir: CH3X CH3CH2X CH3CH2 CH2X CH3CH2CH2CH2X 4.29 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 42 4.30 4.31 a) c) b) d) 4.32 Número de ligações simples S = 20 Número de átomos A = 16 Numero de anéis N = 5 4.33 a) b) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 43 4.34 a) b) 4.35 a) Pentano possui ponto de ebulição mais alto porque sua cadeia é linear e possui maior superfície de contato fazer interações de van der Waals com outras moléculas de pentano. b) Heptano, possui ponto de ebulição mais alto porque ele tem maior peso molecular, e grande superfície de contato. c) 2-cloropropano pois ele é mais polar e possui grande peso molecular d) 1-propanol pois pode formar ligações de hidrogênio intra moleculares Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 44 e) propanona possui ponto de ebulição maior porque é mais polar. 4.37 Trans-1,2-dimetilciclopropano é mais estável porque os grupos metila estão mais afastados um do outro: 4.38 a) b) c) 4.39 a) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 45 b) c) d) 4.40 Se o anel ciclobutano fosse planar, o momento da ligação C—Br deveria ser cancelar. O fato de o trans-1,3-dibromociclobutano possuir momento dipolo mostra que o anel não é planar: 4.41 a) H2/Pd d) CH3 CH3 H CH3 CH3 b) 1- NH2-/NH3 2- BrCH2CH2CH2CH3 e) H2/Pd Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 46 c) CH3 CH CH3 NH2 - 1 2- H2 /Pd f) CH3 CH3 CH3 Br 4.42 a) CH3 CH3 b) cis-1,2-dimetilciclohexano c) Como a hidrogenação catalítica produz o isômero cis, ambos átomos de hidrogênio devem ser adicionados no mesmo lado da dupla ligação. 4.43 a) trans-1,2-diclorociclohexano b) Como o produto é o isômero trans, nós podemos concluir que os átomos de cloro são adicionados a partir de lados opostos da dupla ligação: 4.44 Se o trans-1,3-di-terc-butilcicloexano adotar a conformação em cadeira, um grupo terc- butila deverá estar em axial. Portanto é mais energeticamente favorável para a molécula adotar a conformação bote torcido. Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 47 Exercícios Resolvidos Solomons 7ª ed. Capítulo 5 5.1 a) aquiral c) quiral e) quiral g) aquiral b) aquiral d) quiral f) quiral h) aquiral 5.2 a) Sim b) Não c) Não 5.3 a) Elas são as mesmas moléculas. b) Elas são enantiômeros. 5.4 a) Não possui estereocentro. b) Não possui estereocentro. c) d) e) f) Não possui estereocentro. g) h) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 48 5.5 a) CH3 CH2 CH3 Limoneno b) N O O N HO O Talidomida 5.6 a) Dois em cada caso: b) Somente um em cada caso: c) Três: d) Dois: 5.7 A Chave de fenda, a bola de beisebol e o martelo. 5.8 Em cada caso o plano de simetria é o plano da página. a) b) f) 5.9 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 49 5.10 c) (1) é S (2) é R d) (1) é S (2) é R e) (1) é S (2) é R g) (1) é S (2) é R h) (1) é S (2) é R 5.11 a) –Cl >--SH > --OH > --H b) –CH2Br >–CH2Cl > –CH2OH > –CH3 c) –OH > --CHO > –CH3 > --H d) –C(CH3)3 > --CH=CH2 > --CH(CH3)2 e) –OCH3 > --N(CH3)2 > –CH3 > --H 5.12 a) S b) R c) S 5.13 a) Enatiômeros b) Mesmo composto c) Enatiômeros 5.14 O H (S)-(+)-Carvona O H (R)-(-)-Carvona 5.15 a) %00,20100 º756,5 º151,1 100 _.__ __ =´ + + = ´= PuroenantespecíficaRotação ObservadaRotaçãoexcenan b) Como o enantiômero R é +, o enantiômero está presente em excesso. Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 50 5.16 a) b) c) 5.17 a) Diasterômeros b) Diasterômeros em cada caso c) Não, diasterômeros possuem diferentes pontos de fusão. d) Não, diasterômeros possuem diferentes pontos de ebulição. e) Não, diasterômeros possuem diferentes pressões de vapor. 5.18 a) Pode ser opticamente ativa. c) Não pode ser opticamente ativa porque ele é um composto meso. b) Pode ser opticamente ativa. d) Não pode ser opticamente ativa porque é uma mistura racêmica. 5.19 a) Representa A. b) Representa C. c) Representa B. 5.20 a) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 51 b) c) d) e) 5.21 Composto B: (2S,3S)-2,3-Dibromobutano Composto C: (2R,3S)-2,3-Dibromobutano 5.22 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 52 a) (1) é (2S,3S)-2,3-Diclorobutano; (2) (2R,3R)-2,3-Diclorobutano (3) é (2R,3S)-2,3-Diclorobutano b) (1) é (2S,4S)-2,4-Pentanodiol; (2) é (2R,4R)-2,4-Pentanodiol ; (3) é (2R,4S)-2,4-Pentanodiol c) (1) é(2R,3R)-1,4-dicloro-2,3-difluorobutano (2) é(2S,3S)-1,4-dicloro-2,3-difluorobutano (1) é(2R,3S)-1,4-dicloro-2,3-difluorobutano d) (1) é (2S,4S)-4-cloro-2-pentanol; (2) é (2R,4R)-4-cloro-2-pentanol (3) é (2S,4R)-4-cloro-2-pentanol; (4) é (2R,4S)-4-cloro-2-pentanol e) (1) é (2S,3S)-2-bromo-3-fluorobutano; (2) é (2R,3R)-2-bromo-3-fluorobutano (3) é (2S,3R)-2-bromo-3-fluorobutano; (4) é (2R,3S)-2-bromo-3-fluorobutano 5.23 5.24 a) Não d) Não b) Sim e) Diasterômeros c) Não f) Diasterômeros 5.25 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 53 5.26 a) b) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 54 c) 5.27 Ver problema anterior 5.28 5.29 5.30 (a), (b), (e), (f) e (g) 5.31 a) Sete. Considere a tabela 4.2 e observe que todos os alcanos (com seis carbonos) são aquirais. b) (R) e (S)-3-metilhexano e (R) e (S)-2,3-dimetilpentano Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 55 5.32 a,b) c) quatro d) Porque o arranjo trans de um carbono em ponte é estruturalmente impossível. 5.33 a) A é (R,S)-2,3-diclorobutano; B é (S,S)-2,3-diclorobutano; C é (R,R)-2,3-diclorobutano b) Fórmula A. 5.34 a) b) c) d) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 56 e) 5.35 a) mesmo composto b) Enantiômeros c) Diastereômeros d) mesmo composto e) mesmo composto f) Isômeros Constitucionais g) Diastereômeros h) Enantiômeros i) mesmo composto j) Enantiômeros k) Diastereômeros l) mesmo composto m) Diastereômeros n) Isômeros Constitucionais o) Diastereômeros p) mesmo composto q) mesmo composto Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 57 5.36 Todas essas moléculas são planares. Sua estereoquímica é parecida com a de cloroetenos. (a) pode existir como isômeros cis e trans; Somente um composto pode existir nos casos (b) e (c). 5.37 a) b) (3) e (4) são quirais e isômeros um do outro. c) Três frações: uma fração contendo (1), uma fração contendo (2) e uma fração contendo (3) e (4) [sendo (3) e (4) enatiômeros, eles possuem a mesma pressão de vapor] d) Nenhuma. 5.38 a) b) Não, elas não podem ser sobrepostas. c) Não, elas entretanto, são enantiômeros uma da outra. d) e) Não, elas não podem ser sobrepostas. f) Sim, elas são portanto representações dos mesmo composto em diferentes conformações.Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 58 5.39 a) b) Sim, portanto o trans-1,4-dietilcicloexano é aquiral. c) Não, são diferentes orientações da mesma molécula. d) Sim, cis-1,4-dietilcicloexano. e) Não. 5.40 O trans-1,3-dietilcicloexano pode existir nas seguintes formas enantioméricas: O cis-1,3-dietilcicloexano consiste em uma molécula aquiral porque ela possui plano de simetria (o plano da página). 5.41 a) Como ele é opticamente ativo e não resolvível ele deve então possui a forma meso: Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 59 b) c) Não. d) Racêmico Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 60 Exercícios Capítulo 6 - Solomons 7a edição 6.1 a) CH3 I + CH3 CH2 O- CH3 CH2 O CH3 + I-.. .. .. .. .. ...... .......... .. .. Substrato Nucleófilo grupo retirante b) I - .. .. .... + CH3 CH2 Br .. .... CH3 CH2 I .. .... + Br- .. ..... . SubstratoNucleófilo grupo retirante c) CH3 OH + (H3C)3 CH2 Cl (H3C)3 CH2O CH3.. .. .. .. . . .. ..2 + CH3 +OH2.. + Cl-.... .. .. Nucleófilo Substrato grupo retirante d) CH3 CH2 CH2 Br + C- N .... CH3 CH2 CH2 C N .. + Br -.. ..... . Substrato Nucleófilo grupo retirante .. .. .. e) CH2 BrH5C6 + NH32 CH2 NH2H5C6 + Br -.. ..... . grupo retiranteNucleófiloSubstrato .. .. .. .. .. Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 61 6.2 (H3C)3 Br I - (H3C)3 I + Br - 6.3 a) CH3 C CH2 CH3 OH H CH3 C CH2 CH3 H Cl OH- SN2 (R)-(-)-2-butanol(S)-(+)-2-Clorobuano b) CH3 C CH2 CH3 I H CH3 C CH2 CH3 H Cl (R)-(-)-2-Iodobutano(S)-(+)-2-Clorobuano I- SN2 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 62 6.4 CH3 I (H3C)3C C + CH3(H3C)3CSN1 H2O-H+ CH3 OH (H3C)3C -H+ H2O OH CH3 (H3C)3C 6.5 O CH3 (H3C)3C CH3 e CH3 OCH3 (H3C)3C 6.6 a) Sendo cada um dos haletos de alquila primário, as reações serão do tipo SN2. b) A menor reatividade observada é devida ao efeito estérico dos substituintes no carbono b, quanto maior o substituinte mais lenta será a reação. 6.7 Solventes próticos são aqueles que possuem um H ligado a um oxigênio ou nitrogênio (ou outro átomo mais eletronegativo). Portanto os solventes próticos são: ácido fórmico, formamida, amônia e etileno glicol. Solventes apróticos são aqueles cujas moléculas não possuem um átomo de hidrogênio ligado a um elemento fortemente eletronegativo. Portanto os solventes apróticos são; acetona, acetonitrila, dióxido de enxofre e trimetilamina 6.8 A reação é do tipo SN2. Em solventes polares apróticos (DMF) nucleófilo do (CN -), não será envolvido pelas moléculas do solvente e portanto, será mais reativo do que em etanol. Como resultado a reação será mais rápida em DMF. 6.9 a) CH3O- b) H2S c) (CH3)3P Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 63 6.10 a) O aumento da porcentagem de água na mistura aumenta a polaridade do solvente. (água é mais polar do que metanol). Aumentando a polaridade do solvente, aumenta a velocidade da solvólise porque a água solvata melhor o estado de transição. b) O aumento do polaridade do solvente aumenta a estabilização do reagente I- , mais do que a estabilização devida a solvatação do estado de transição, e portanto aumenta a energia livre de ativação diminuindo assim a velocidade da reação. 6.11 CH3OSO2CF3 > CH3I > CH3Br > CH3Cl > 14CH3OH 6.12 a) H3CH2C C CH3 H Br CH3 O - + (S) CH2CH3 C CH3 H H3CH2CO (R) + Br- b) H3CH2C C CH3 H Br (S) C O O - CH3 CH2CH3 C CH3 H O CCH3 O (R) + Br- c) H3CH2C C CH3 H Br (S) CH2CH3 C CH3 H HS (R) + Br- SH - d) H3CH2C C CH3 H Br (S) CH2CH3 C CH3 H H3CS (R) + Br- S - CH3 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 64 6.13 a) CH3CH2 CH2 Br + NaOH CH3CH2 CH2OH + Na Br b) CH3CH2 CH2 Br Na I CH3CH2 CH2 I Na I c) CH3CH2 CH2 Br + CH3 CH2O Na CH3 O CH3 + Na Br d) CH3CH2 CH2 Br + CH3 S Na CH3 S CH3 + Na Br e) CH3CH2 CH2 Br + CH3 ONa O CH3 O CH3 O + Na Br f) CH3CH2 CH2 Br + NaN3 CH3CH2 CH2 N3 + Na Br g) CH3CH2 CH2 Br + N CH3 CH3 CH3 CH3 N + CH3 CH3 CH3 + Br - h) CH3CH2 CH2 Br + NaCN CH3CH2 CH2 CN + Na Br i) CH3CH2 CH2 Br Na SH CH3CH2 CH2 SH Na SH+ + 6.14 a) 1-bromopropano irá reagir mais rapidamente, porque sendo um haleto primário, é menos impedido estericamente. b)1-iodobutano, porque o íon iodeto é melhor grupo retirante do que o íon cloreto. c)1-clorobutano, porque o carbono que contém o grupo retirante é menos impedido estericamente do que em 1-cloro-2-metilpropano. d) 1-cloro-3-metilbutano, porque o átomo de carbono que carrega o grupo retirante é menos impedido do que o 1-cloro-2-metilbutano. e) 1-clorohexano, porque é um haleto primário. Haletos de fenila não sofrem reação SN2. Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 65 6.15 a) Reação (1), porque o íon etóxido é um nucleófilo mais forte do que o etanol. b) Reação (2), porque o íon sulfeto de etila é um nucleófilo mais forte do que o etóxido em solventes próticos. (Devido o enxofre ser maior do que o oxigênio, o íon sulfeto de etila é menos solvatado e ele também é mais polarizável). c) Reação (2), porque o trifenilfosfino é nucleófilo mais forte do que o trifenilamino. (O átomo de fósforo é maior do que o átomo de nitrogênio). d) Reação (2), porque a velocidade da reação SN2 depende da concentração do nucleófilo e do substrato. Na reação (2), a concentração é duas vezes maior do que na reação (1). 6.16 a) Reação (2), porque o íon brometo é melhor grupo retirante do que o íon cloreto. b) Reação (1), porque a água é um solvente mais polar do que o metanol. As reações SN1 são mais rápidas em solventes mais polares. c) Reação (2), porque a concentração do substrato é duas vezes maior do que na reação (1). d) Ambas reações ocorrem com a mesma velocidade, porque são reações SN1. Elas independem da concentração do nucleófilo. e) Reação (1), porque o substrato é terciário. Haletos de fenila não são sofrem reações SN1. 6.17 a) CH3 Cl I- CH3OH SN2 CH3 I b) CH3 CH2 Cl I- CH3OH SN2 CH3 CH2 I c) CH3 Cl CH3 OH OH- CH3OH/H2O SN2 d) CH3 Cl OH- CH3OH/H2O SN2 CH3 OH Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 66 6.17 e) CH3 Cl CH3 SH SH- CH3OH SN2 f) CH3 CH2 Cl CH3 CH2 SH SH- CH3OH SN2 g) CH3 Cl CH3 CN CN- DMF h) CH3 Cl CH3 CN CN- DMF i) CH3 OH CH3 O Na Na -H2 CH3I CH3OH CH3 O CH3 j) H5C2 OH H5C2 O Na Na -H2 CH3I CH3OH CH3 O C2H5 k) Cl CH3CH2ONa CH3CH2OH 6.18 a) A reação não ocorre porque o grupo retirante é um anion metila, uma base muito forte, logo um péssimo grupo retirante. b) A reação não ocorre porque o grupo retirante é um anion hidreto, uma base muito forte, logo um péssimo grupo retirante. c) A reação não ocorre porque o grupo retirante é um carbânion, um a base muito forte e um péssimo grupo retirante. d) A reação não ira ocorrer a partir de um mecanismo SN2, porque o substrato é um haleto Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 67 terciário e portanto não susceptível ao ataque SN2 devido ao efeito estérico. Uma pequena quantidade de produto da reação SN1 pode ocorrer, mas a reação principal será a E2 produzindo um alceno. e) A reação não irá ocorrer porque o grupo retirante ( CH3O-) é uma base forte e portantoum péssimo grupo retirante. f) A reação não irá ocorrer porque a primeira reação que ocorre é uma reação ácido-base que irá converter a amônia no íon amônio. O íon amônio não é um nucleófilo porque não possui par de elétrons livre. NH3 + CH3 O + H H NH4 + + CH3 OH 6.19 O melhor rendimento será obtido se utilizar o haleto secundário 1-bromo-1-feniletano, porque a reação desejada é E2. Usando o haleto primário irá produzir o álcool por reação SN2 do que o alceno, produto desejado. 6.20 A reação (2) possui melhor rendimento porque a reação desejada é do tipo SN2, e o substrato é um haleto de metila. O uso da reação (1) irá resultar em considerável reação de eliminação por um mecanismo E2, porque o substrato é secundário. 6.21 a) O produto principal é CH3CH2CH2CH2CH2OCH2CH3 ( a partir de um mecanismo SN2) porque o substrato é primário e o nucleófilo não é impedido. Pouco CH3CH2CH2CH=CH2 poderá ser produzido por um mecanismo E2. b) O produto principal será CH3CH2CH2CH=CH2 (por mecanismo E2), porque a base é impedida estericamente. Pouco CH3CH2CH2CH2CH2O(CH3)3 poderá ser produzido por reação SN2. c) (CH3)2C=CH2 , por mecanismo E2, será o único produto porque o substrato é terciário e a base é forte. e) (H3C)3C I O produto acima será o único formado por um mecanismo SN2. f) porque o substrato é terciário e o único nucleófilo é o solvente, o mecanismo é SN1. Os dois produtos abaixo serão formados: (H3C)3C OCH3 CH3 (H3C)3C CH3 OCH3 g) CH3CH=CHCH2CH3 , por mecanismo E2 será o produto principal. CH3CH2CH(OCH3)CH2CH3 será o produto secundário por um mecanismo Sn2 h) CH3CH2CH(O2CCH3)CH2CH3 por mecanismo SN2 porque o íon acetato é uma base fraca. Pouco CH3CH=CHCH2CH3 poderá ser formado por E2. i) CH3CH=CHCH3 e CH2=CHCH2CH3 por E2 serão os produtos principais e Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 68 (S)-CH3CH(OH)CH2CH3 poderá ser formado em menor quantidade por SN2. j) CH3 CH3 CH3 OCH3 produto principal SN1 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH2 produtos secundários por E1 k) ( R)-CH3CHIC6H13 será o único produto por SN2. 6.22 a) H D H I b) D I H H c) H D H I d) A reação é SN1. O carbocátion formado poderá reagir tanto com água ou metanol: H CH3 OH D H OH CH3 D H CH3 OCH3 D H OCH3 CH3 D 6.23 O brometo de isobutila é mais impedido estericamente do que o brometo de etila por causa dos grupos metila no átomo de carbono b. CH3 C CH2 Br CH3 Hb a H C CH2 Br H H Esse impedimento estérico faz com que brometo de isobutila reaja mais lentamente numa reação SN2 produzindo maior quantidade de produto de reação E2. Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 69 6.24 a) Sn2 porque o substrato é um haleto primário. b) A velocidade da reação é dada por: V=k[CH3CH2I][I-] logo v= 5x 10-7mol L-1s-1 c) v= 1x 10-6mol L-1s-1 d) v= 1x 10-6mol L-1s-1 e) v= 2x 10-6mol L-1s-1 6.25 a) CH3N- e) H2O b ) CH3O- f) NH3 c) CH3SH g) HS- d) (C6H5)P h) OH- 6.26 a) OH CH2 CH2 Br + OH - O - CH2 CH2 Br O CH2 CH2 + Br - b) NH2 CH2 CH2 CH2 CH2 Br N + H H -Br- OH- N H + OH2 6.27 O íon iodeto é um bom nucleófilo e um bom grupo retirante; ele pode converter rapidamente um cloreto de alquila ou brometo de alquila em um iodeto de alquila, e o iodeto de alquila pode então reagir rapidamente com outro nucleófilo. Com brometo de etila em água, por exemplo, a seguinte reação pode ocorrer: CH3 Br OH2 lenta OH2 contendo I - rápida CH3 I OH2 rápida CH3 OH + I - CH3 O + H H + Br- 6.28 O álcool terc-butilíco e o éter terc-butil metílico são formados via mecanismo SN1. A velocidade da reação independe da concentração do íon metóxido ( a partir do metóxido de sódio). Essa, entretanto, não é a única reação que causa desaparecimento do brometo de terc-butila. Uma Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 70 reação de competição também causa o desaparecimento do brometo de terc-butila, essa reação é a E2 na qual o íon metóxido reage com brometo de terc-butila. Essa reação é dependente da concentração do íon metóxido; portanto, o aumento da concentração do íon metóxido causa um aumento da velocidade do desaparecimento do brometo de terc-butila. 6.29 a) Você deve usar uma base forte, como RO-, em alta temperatura para favorecer a reação E2. b) Aqui nos queremos uma reação SN1. Nós usamos então etanol como solvente e como nucleófilo, e nos tratamos a reação em baixa temperatura para a eliminação ser minimizada. 6.30 1-bromobiciclo[2.2.1]heptano não é reativo em uma reação SN2 porque ele é um haleto terciário e a estrutura do anel faz com que o lado de trás do carbono que carrega o grupo retirante seja completamente inacessível para o ataque do nucleófilo: Br Nu:- X 1-bromobiciclo[2.2.1]heptano não é reativo em uma reação SN1 porque a estrutura do anel faz com que seja impossível a formação do carbocátion, que deve assumir a geometria trigonal planar ao redor do carbono positivamente carregado. 6.31 O íon cianeto possui dois átomos nucleofílicos, ele é então chamado de nucleófilo bidentado: C - N Ele pode reagir com o substrato utilizando qualquer átomo, mas o átomo carbono é mais nucleofílico. C - NBr CH2CH3 + CH3 CH2 C N C - N Br CH2CH3+ CH3 CH2 NC Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 71 6.32 a) CH3CH2CH CH3 OH NaH Éter (-H2) CH3CH2CH CH3 O - Na+ CH3CH2CH2CH2 Br+ CH3CH2CH CH3 O CH2CH2CH2CH3 -NaBr b) (H3C)3C SH NaH Éter (-H2) (H3C)3C S - Na+ CH3CH2 Br -NaBr (H3C)3C S CH2CH3 c) (H3C)3C CH2OH NaH Éter (-H2) (H3C)3C CH2O - Na+ CH3 I Na I (H3C)3C CH2OCH3 d) H5C6 OH NaH Éter (-H2) H5C6 O - Na+ CH3 I Na I H5C6 O CH3 e) H5C6 CH2 Br + C- N NaBr Et OH H5C6 CH2 CN f) CH3C O - O Na+ + H5C6 CH2 Br NaBr CH3 COOH H5C6 CH2 OC CH3 O g) OH -Na+ + CH3CH2CH2CH2 C Br CH3 H R-(2)Bromopentano Acetona NaBr CH3CH2CH2CH2 C H CH3 OH S-(2)Pentanol Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 72 h) H C Cl CH3 CH2CHCH3 CH3 (S)-2-Cloro-4-metilpentano +I -Na+ Acetona -NaCl H C CH2 CH3 I CH CH3 CH3 (R)-2-Iodo-4metilpentano i) (H3C)3C CH CH3 Br EtO-Na+ EtOH -NaBr (H3C)3C CH CH2 + EtOH j) (H3C)2CH Br OH -Na+ H2O/CH3OH (-NaBr) (H3C)2CH OH k) + CH3 C Br CH2 H CH3 (S)-2-Bromobutano CH3 C H CH2 NC CH3 S-(2)Pentanol C - NNa + EtOH -NaBr l) CH3 Cl CH3 I+ I- Acetona -NaCl 6.33 a) I H H F d) Cl O - O e b) CH3 I Cl e) CH3 C C - Na + CH3C C CH3e c) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 73 S S 6.34 A etapa determinante da velocidade da reação SN1 do brometo de tert-butila é a seguinte: (H3C)3C Br Lenta x (H3C)3C + + Br- H2O (H3C)3COH2 + (CH3)3C+ é tão instável que reage imediatamente com qualquer molécula de água que estiver por perto, e para todas as finalidades práticas a reação inversa com Br- não ocorre. Adicionando o íon comum Br- (a partir de NaBr), portanto,não possui efeito sobre a velocidade. Por causa do maior estabilidade do cátion (C6H5)2CH+ a primeira etapa reversível pode ocorrer e a adição do íon comum Br- retarda a reação geral pelo aumento da velocidade em que (C6H5)2CH+ é convertido a C6H5)2CHBr: (H5C6)2CH Br Lenta + Br- H2O (H5C6)2CH2 + (H5C6)2CH2OH2 + 6.35 Dois mecanismos diferentes são envolvidos. (CH3)3CBr reage por mecanismo SN1, e aparentemente essa reação ocorre mais rapidamente. Os outros três haletos de alquila reagem por mecanismo SN2, e suas reações são lentas porque o nucleófilo (H2O) é fraco. As velocidades das reações de CH3Br, CH3CH2Br e (CH3)2CHBr são afetadas pelo efeito estérico e, portanto suaordem de velocidade é CH3Br> CH3CH2Br > (CH3)2CHBr. 6.36 O íon nitrito é um nucleófilo ambidentado, isto é, ele é um nucleófilo com dois sítios nucleofílicos. Os dois átomos equivalentes de oxigênio e o átomo de nitrogênio: N O - O sítio nucleofílico 6.37 a) O estado de transição possui a forma: Nu R L d+ d- em que as cargas estão se formando. Um solvente mais polar o pode solvatá-lo melhor, deste Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 74 modo diminuindo a energia livre de ativação e aumentando a velocidade da reação. b) O estado de transição possui a forma: L R L d+ d+ em que a carga está se dispersando. Um solvente polar é menos capaz de solvatar o estado de transição do que o reagente. A energia livre de ativação, portanto, ficará um tanto maior com o aumento da polaridade do solvente e a velocidade irá diminuir. 6.38 a) Cl CH2 C CH2 CH2 I CH3 CH3 b) OH C CH2 CH2 Cl CH3 CH3 + alqueno 6.39 a) Em uma reação SN1 o carbocátion intermediário reage rapidamente com qualquer nucleófilo que ele encontrar numa reação do tipo ácido-base de Lewis. Na reação SN2, o grupo retirante só se separa quando é eliminado a partir do ataque do nucleófilo e alguns nucleofílos são melhores do que outros. b)CN– é melhor nucleófilo do que etanol e a nitrila é formada em uma reação SN2 do CH3CH2CH2CHCl. No caso do (CH3)CCl o cátion tert-butila reage principalmente com o nucleófilo presente em alta concentração, aqui o etanol é o solvente. 6.40 (H3C)3C Cl (H3C)3C + Cl (H3C)3C (H3C)3C + + e- Cl e-+ Cl- (H3C)3C Cl (H3C)3C + Cl - DH, DH, DH, DH, kcal mol-1 +78 +171 -79 +170 6.41 a) O termo entrópico é ligeiramente favorável. ( A entalpia é altamente desfavorável). b) 1 11 .02,6 .)00115,0)(298(.36,6 - -- =D -=D D-D=D molkcalG molkcalmolkcalG STHG o o ooo c) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 75 54145,4 11 1 1084,310 )298)(..001987,0)(303,2( .02,6log 303,2 log -- -- - ´== - = D- = eq eq o eq K KKmolkcal molkcalK RT GK d) O equilíbrio é muito favorável em solução aquosa porque a solvatação dos produtos (etanol, íon hidrônio e íon cloreto) ocorre e desse modo estabilizando-os Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 76 Exercícios 7a Solomons Capítulo 7 7.1 a) (E)-1-bromo-1-cloro-1-penteno d) (Z)-1-cloro-1-iodo-2-metil-1-buteno b) (E)-2-bromo-1-cloro-1-iodo-1-buteno e) (Z,4S)-3,4-dimetil-2-hexeno c) (Z)-3,5-dimetil-2-hexeno f) (Z,3S)-1-bromo-2-cloro-3-metil-1-hexeno 7.3 a) 2,3-dimetil-2-buteno c) cis-3-hexeno b) trans-3-hexeno d) 2-metil-2-penteno 7.5 a) Br KOEt EtOH D + b) Br KOEt EtOH D + 7.6 Um estado de transição anti periplanar permite a molécula assumir a conformação alternada mais estável: H BrH H H H H H H H H H Entretanto um estado de transição sin periplanar requer que a molécula assuma a conformação eclipsada mais instável: Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 77 H H H Br H H H H H H H H 7.7 cis-1-bromo-4-terc-butilcicloexano pode assumir um estado de transição anti periplanar no qual o grupo volumoso terc-butil está equatorial: CH3 Br (H3C)3C H H H CH3 CH3 CH3 B A conformação (acima), devido ela ser relativamente mais estável, é assumida pela maioria das moléculas presente, e portanto a reação é rápida. Para o trans-1-bromo-4-terc-butilcicloexano o estado de transição anti periplanar, a molécula deve assumir a conformação em que o grupo terc-butil está axial: CH3 Br (H3C)3C H C(CH3)3 H CH3 Br Portanto a reação será muito lenta. 7.8 a) H Br H CH3H B CH3 CH3 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 78 b) H Br CH3 HH B CH3 7.9 a) CH3 CH3 OH + O + H H H CH3 CH3 O + H H + OH2 CH3 CH3 O + H H CH3 CH2 + CH3 + OH2 CH3 C + CH3 H H OH2 CH3 CH2 CH3 + O+ H H H b) O ácido doa um próton para a OH do álcool transformando-a em um bom grupo abandonador (H2O) que é uma base fraca. Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 79 7.10 CH3 OH CH3 CH3 + H + CH3 OH2 + CH3 CH3 CH3 OH2 + CH3 CH3 CH3 CH2 + CH3 CH3 + OH2 CH3 CH2 + CH3 CH3 CH3 C + CH3 CH3 CH3 C + CH CH3 CH3 H + OH2 CH3 CH3 H CH3 + O + H H H 7.11 CH3 CH2 CH CH2OH CH3 2-metil-1-butanol + O+ H H H (-H2O) (+H2O) CH3 CH2 CH CH2 OH2 + CH3 (-H2O) (+H2O) CH3 CH2 C CH2 + H CH3 CH3 CH C + CH3 CH3 H OH2 CH3 CH3 CH3 H + H3O+ 2-meil-2-buteno Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 80 CH3 CH CH2 CH2OH CH3 + O+ H H H (-H2O) (+H2O) CH3 CH CH2 CH2 OH2 + CH3 (-H2O) (+H2O) CH3 CH CH2 CH2 + CH3 CH3 CH CH CH2 + CH3 H OH2 CH3 C CH + CH3 CH3 H CH3 C CH CH3 CH3 + H3O+ 3-metil-1-butanol 2-meil-2-buteno 7.14 a) CH3 CH CH2 + NaNH2 X b) CH3 C C H + NH2- CH3 C C- NH3+ Base forte Ácido forte Base fraca Ácido fraco c) CH3 CH2 CH3 + NH2- X d) CH3 C C - + CH3 CH2O H Ácido forteBase forte CH3 C C H CH3 CH2O - + Base fracaÁcido fraco e) CH3 C C - + NH3+H CH3 C C H + NH3 Base forte Ácido forte Ácido fraco Base fraca 7.15 CCC CH3 CH3 CH3 H + NH2- C - CC CH3 CH3 CH3 -NH3 CH3 I CCC CH3 CH3 CH3 CH3 -I- Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 81 7.16 a) C6H14= fórmula do alcano C6H12= fórmula do 2-hexeno H2= diferença = 1 par de átomos de hidrogênio Índice de deficiência de hidrogênio=1 b) C6H14= fórmula do alcano C6H12= fórmula do metilciclopentano H2= diferença = 1 par de átomos de hidrogênio Índice de deficiência de hidrogênio=1 c) Não, todos os isômeros de C6H12, possuem o mesmo índice de deficiência de hidrogênio. d) Não. e) C6H14= fórmula do alcano C6H10= fórmula do 2-hexino H4= diferença = 2 pares de átomos de hidrogênio Índice de deficiência de hidrogênio=2 f) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 82 C10H22= fórmula do alcano C10H16= fórmula do composto H6= diferença = 3 pares de átomos de hidrogênio Índice de deficiência de hidrogênio=3 As possibilidades estruturais são: 3 duplas ligações 1 ligação dupla e uma 1 ligação tripla 2 duplas ligações e um anel 1 dupla e 2 anéis 3anéis 1 tripla ligação e 1 anel 7.17 a) C15H32= fórmula do alcano C15H24= fórmula do zingibereno H8= diferença = 4 pares de átomos de hidrogênio Índice de deficiência de hidrogênio=4 b) Desde que 1 mol de zingibereno absorve 3 mols de hidrogênio, uma molécula de zingibereno três duplas ligações. c) Ela deve possuir 1 anel. 7.22 a) CH3 CH2 CH2 Cl (CH3)3COK (CH3)3COH CH2 CH CH3 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 83 b) CH3 CH CH3 Cl CH2 CH CH3 CH3CH2ONa CH3CH2OH c) CH2 CH CH3CH3 CH2 CH2OH H+, D d) CH2 CH CH3CH3 CH CH3 OH H+, D e) CH2 CH CH3CH3 CH CH2 Br Br Zn, CH3CO2H ou NaI acetona f) CH2 CH CH3CH3 C CH H2 Ni2B(P -2) 7.23 a) Br EtONa ETOH b) Cl Cl Zn CH3CO2H c) OH H+,D Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 84 7.24 a) CH CH NaNH2 liq. NH3 CH C - Na + CH3 I -NaI CH C CH3 b) CH CH liq. NH3 CH C - Na + CH2 ICH3 -NaI CH C CH2 CH3 c) NaNH2 C CHCH3 liq. NH3 C C - CH3 Na + CH3 I -NaI C C CH3CH3 d) C C CH3CH3 a partir de c H2 Ni2B(P -2) H CH3CH3 H e) C C CH3CH3 a partir de c H HCH3 CH3(1)Li, CH3CH2NH2 (2) NH4Cl f) CH C - Na + + CH3 CH2 CH2 Br CH C CH2 CH2 CH3 Br-+ g) CHCCH2CH2CH3NaNH2 liq. NH3 C - CCH2CH2CH3 Na + CH3I -NaI CCCH2CH2CH3 CH3 h) CCCH2CH2CH3 CH3 H2 Ni2B(P -2) CC CH2CH2CH3 CH3 H H i) CCCH2CH2CH3 CH3 CC CH2CH2CH3 H H CH3(1)Li, CH3CH2NH2 (2)NH4Cl Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 85 j) CH C - Na + + CH3 CH2 Br CH C CH2 CH3 -Br- NaNH2 liq. NH3 C - C CH2 CH3 Na ++ C - C CH2 CH3 CH3CH2Br C C CH2 CH3CH2CH3 k) C - C CH2 CH3 D2O C C CH2 CH3D m) CH3 C C CH3 D2 Ni2B CH3 C C CH3 D D 7.25 CH3 H D H CH3D2 Pt 7.26 A desidratação do trans-2-metilcicloexanol ocorre através da formação de carbocátion e leva preferencialmente ao alceno mais estável. 1-metilcicloexeno do que o 3- metilcicloexeno porque a dupla ligação é mais substituída: CH3 OH H+ -H2O CH + CH3 CH3 CH3 + principal A desalogenação do trans-1-bromo-2-metilcicloexano é uma reação E2 e deve possuir estado de transição anti-periplanar. Essa eliminação só é possível para obter o 3- metilcicloexeno: CH3 H CH3 Br H B Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 86 7.27 a) b) c) d) 7.30 1-pentanol>1-pentino>1-pentene>pentano 7.31 a) b) c) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 87 d) e) f) 7.32 a) b) c) d) e) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 88 7.33 a) b) c) d) e) 7.34 7.35 a) b) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 89 c) d) e) 7.40 a) Cariofileno possui a mesma fórmula molecular que o zingibereno (problema 7.16), portanto ele terá também o índice de deficiência de hidrogênio igual a 4. Como 1 mol de cariofileno absorve 2 mols em hidrogenação catalítica, ele deve possuir duas duplas ligações por molécula. b) Dois anéis. 7.41 a) C30OH62= fórmula do alcano C30H50= fórmula do esqualeno H12= diferença = 6 pares de átomos de hidrogênio Índice de deficiência de hidrogênio=6 b) Seis duplas ligações. c) Nenhum anel. 7.44 Como I e J desviam o plano de luz polarizada na mesma direção portanto eles não são enatiômeros um do outro. Deste modo, as seguintes estruturas são possíveis para I, J e K. ( O enatiômeros de I, J e K poderão formar outro conjunto de estruturas, e outras respostas também são possíveis.): Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 90 7.45 As seguintes estruturas são possíveis: (outras respostas também são possíveis) 7.46 a) Com o (1R,2R), ou o (1S,2S)-1,2-dibromo-1,2difeniletano, somente uma conformação irá permitir uma arranjo anti periplanar do H- e Br-. Em qualquer caso, a eliminação leva somente a (Z)-1-bromo-1,2-difenileteno: Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 91 b) Com o (1R,2S)-1,2-dibromo-1,2-difeniletano, somente uma conformação irá permitir um arranjo anti periplanar do H e Br. Neste caso a eliminação leva a somente (E)-1- bromo-1,2-difenileteno: c) Com o (1R,2S)-1,2-dibromo-1,2-difeniletano, somente uma conformação irá permitir um arranjo anti periplanar de ambos átomos de bromo. Neste caso a eliminação leva somente a (E)- 1,2-difenileteno: Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 92 Exercícios Resolvidos Solomons 7ª edição Capítulo 8 8.1 CH3 CH CH2 I Br 2-bromo-1-iodopropano 8.2 a) b) c) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 93 8.3 a) b) 8.4 8.5 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 94 a) Use alta concentração de água porque nos queremos que o cátion produzido reaja com a água. E use também um ácido forte no qual a base conjugada é um nucleófilo muito fraco (por essa razão não podemos usar HI, HBr ou HCl). Um excelente método, portanto, é utilizar ácido sulfúrico diluído: b) Use baixa concentração de água, isto é ácido sulfúrico concentrado e use alta temperatura para favorecer a eliminação. c) 2-propanol deverá ser produzido porque um carbocátion 2o será produzido como intermediário: 8.6 8.7 A ordem reflete a relativa facilidade com que esses alcenos aceitam um próton e formam carbocátions. (CH3)2C=CH2 reage mais rápido porque leva a um carbocátion terciário: CH3CH=CH2 leva a um carbocátion secundário: e CH2=CH2 reage mais lentamente porque leva a um carbocátion primário: Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 95 Lembramos que a formação de cátions é a etapa determinante de velocidade em uma hidratação catalisada por ácido e a ordem de estabilidade de carbocátions é a seguinte: 3o>2o>1o> +CH3 8.8 8.9 8.10 8.11 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 96 8.16 a) A hidroxilação Sin de qualquer face do (Z) ou cis-alceno leva ao composto meso (2R,3S)-2,3butanodiol: b) A hidroxilação Sin de uma face do (E) ou trans-alceno leva ao composto (2R,3R)- 2,3butanodiol e a hidroxilação da outra face leva a (2S,3S)-2,3butanodiol: 8.17 a) b) c) 8.21 a) h) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 97 b) i) c) j) d) k) e) l) f) m) g) n) 8.22 a) h) b) i) c) j) d) k) e) l) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 98 f) m) g) n) 8.23 a) b) c) d) e) f) g) 8.27 a) C10H22= fórmula do alcano C10H16= fórmula do mirceno H6= diferença = 3 pares de átomos de hidrogênio Índice de deficiência de hidrogênio=3 b) O mirceno não contêm anéis porque a hidrogenação leva a C10H22, que corresponde ao alcano. c) Como o mirceno absorve três equivalentes molares de H2 a hidrogenação indica que ele contêm três duplas ligações. d) Três estruturas são possíveis, entretanto, somente uma leva a 2,6-dimetiloctano na hidrogenação completa. O mirceno portanto é: Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 99 CH3 CH2 CH3 CH2 e) H O O H O 8.28 8.29 A etapa determinante de velocidade em cada reação é a formação de carbocátion quando o alceno aceita um próton de HI. Quando 2-metilpropeno reage, ele forma um carbocátion terciário (mais estável); portanto ele reage mais rápido. Quando eteno reage, ele forma um carbocátion primário (o menos estável) portanto ele irá reagir mais lentamente: 8.31 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 100 8.32 limoneno 8.33 8.34 8.35 a) C13H24O 2H2 Pt OH 3-etil-7-metil1-1-decanol A ozonólise permite-nos localizar as posições das duplas ligações: Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 101 b) 8.39 a) b) c) d) 8.40 a) (2S,3R) - [enantiômero é (2R,3S)] b) (2S,3S) - [enantiômero é (2R,3R)] c) (2S,3R) - [enantiômero é (2R,3S)] d) (2S,3S) - [enantiômero é (2R,3R)] 8.41 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 102 8.46 Hidroxilação a partir de KMnO4 são hidroxilações sin. Deste modo, ácido maleico deve ser ácido cis-dicarboxílico: O ácido fumárico deve ser um ácido trans-dicarboxílico: 8.47 a) A adição de bromo é uma adição anti. Portanto, o ácido fumárico leva ao composto meso: b) A adição de bromo aoácido maleico a mistura racêmica. Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 103 Exercícios Resolvidos Solomons 7ª edição Capítulo 14 14.7) a. Br2 CCl4 Br Br adição 1,6 b. Br Br CH + Br D - 2HBr C7H7Br logo aromático 4n+2=6 n=1 Brometo de tropílio CH + Br é iônico - insolúvel em solvente apolar - solúvel em H2O - pf alto (203ºC) Ag+ AgBr Estes dados sugerem que a ligação no brometo de tropílio é iônica. O íon tropílio fica com carga positiva (isto leva a um composto aromático) e o bromo com carga negativa (brometo). 14.8) Um decréscimo de energia p significa que o cátion ciclopropenila é aromático. CH+ 4n+2=2 n=0 É planar, é monocíclico, tem corrente de elétrons e tem 4n+2 elétrons p. Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 104 14.9) CH+ 4n=4 n=1 14.12) C - CH+ CH+ CH - Maior contribuição para o hibrido, ambas as partes são aromáticas. 4n+2=6 n=1 14.16) a. COOH NO3 d. NO2 NO2 g. OCH2CH3 Cl b. CH3 Br e. OH NO2O2N h. Cl SO3H c. Br Br f. COOH NO2 i. CH3 S CH3 OO j. m. p. É planar, é monocíclico, tem corrente de elétrons p e 4n elétrons p com n=1. Portanto é antiaromático. Se o azuleno tivesse esta forma ele teria m=0 pois é um hidrocarboneto. Uma vez que ele tem m ¹0 isto sugere que existe separação de carga Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 105 Br CH3 CH3 CH3 OH k. NH2 NO2 n. CH3 OH q. CH3 CH3 OH l. CH3 CH3 o. CH3 CH3O r. O Cl CH3 14.21) a. A estrutura de ressonância para a cicloeptatrienona(I) leva ao cátion aromático cicloeptatrienila, logo, se a estrutura de ressonância é aromática, este será a estrutura que mais contribuirá para o híbrido de ressonância. O C + O - Já no caso da ciclopentadienona a estrutura de ressonância leva a uma estrutura que é antiaromática, desestabilizando esse composto. O C+ O - 4n+2=6 n=1 4n=4 n=1 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 106 b. O O O O O O + 14.22) O cátion 1,3-ciclopentadienila apesar de ser duplamente alílico é antiaromático, desestabilizando muito este composto. Logo a reação é muito lenta. Cl CH +Ag + Sn1 + Cl - 4n=4 n=1 14.23) 4n=8 n=2 CH- 4n+2=10 n=2 b. Caso o [16] anuleno adicione 2 elétrons, ele ficará com 18 elétrons e obedecerá a regra de Hückel. 4n+2=18 n=4 É planar, tem corrente de elétrons, é monocíclico. Obedece a regra de Hückel. Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 107 Exercícios Resolvidos Solomons 7ª edição Capítulo 15 15.1) CH + E H E CH + H E E CH + H E E B B B 15.2) H2SO4 HNO3 H2O N + O2 HSO4+ + + pKa = -9 pKa = -1,3 O pKa do H2SO4 ser menor implica em ácido mais forte, logo o ácido nítrico funcionará como base e irá capturar o próton do ácido sulfúrico. Imediatamente após a captura do próton o ácido nítrico protonado perde uma molécula de água gerando o íon nitrônio (N+O2). 15.3) CH(CH3)2 + CH3 CH2 0 °C HF 1) CH3 CH2 CH3 C H + CH3 H-F CH+ CH(CH3)2 H+ CH3 C H + CH3 CH+ CH(CH3)2 H F- CH(CH3)2 15.4) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 108 1) CH3 O O O CH3 + Al Cl Cl Cl CH3 O + O O CH3 Al - Cl ClCl 2) CH3 O + O O CH3 Al - Cl ClCl CH3 C + O + Al - O O CH3 Cl Cl Cl CH3 O + 15.5) CH3 CH3 CH3 Cl + Al Cl Cl Cl CH3 CH3 CH3 Cl + Al - Cl Cl Cl rearranjo: CH3 CH3 CH3 Cl + Al - Cl Cl Cl CH3 C + CH3 CH3 + Al - Cl Cl Cl Cl CH + H CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 + CH3 C + CH3 CH3 CH + H CH3 CH3 CH3 Al - Cl Cl Cl Cl + HCl + AlCl3 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 109 No caso da formação de neopentilbenzeno o carbocátion seria primário, muito instável, logo a molécula sofre um rearranjo, levando à formação de carbocátion terciário, mais estável, e se forma apenas o 2-metil-2-fenil-butano. 15.6) CH3 CH3 CH3 CH3 OH+ BF3 + 1ª) CH3 OH B F F F + CH3 O+ B - H F F F CH3 O + B - H F F F CH3 CH2 + H CH3 C H + CH3 carbocátion primário carbocátion secundário CH3 CH2 + CH3 C H + CH3 CH + CH3 H CH + CH3 CH3 H CH3 CH3 CH3 H-O+-B-F3 H-O+-B-F3 + +H2O BF3 PP PS 15.7) a. CH3 Cl O AlCl3 CH3 O CH3Zn/HCl D b. Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 110 CH3 CH3 Cl O AlCl3 CH3 CH3O CH3 CH3 Zn/HCl D c. Cl O O + AlCl3 d. O O O O O + AlCl3 Zn/HCl D 15.8) Se não houvesse influência do grupo metila teríamos 5 posições para serem nitradas, sendo 52 ortos, 2 metas e 1 para, ou seja, esperaríamos 40% de produto orto, 40% de produto meta e 20% de produto para estatisticamente. CH3 40% 40% 20% Estatisticamente: 60% de produto orto/para 40% de produto meta Porém observa-se 4% de produto meta. Logo, o grupo CH3 é ativador orto/para. 15.9) a. CH3 H2SO4(conc) CH3 SO3H b. Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 111 COOH COOH NO2 HNO3/H2SO4 c. NO2 NO2 Br Br2 / FeBr3 d. OH OH CH3 O OH CH3 O + AlCl3 CH3 O Cl 15.10) OH CH + OH Br CH + OH Br C + OH Br OH + Br muito estável orto meta para Br2 / FeCl3 C H+ OH Br CH + OH Br C H + OH Br CH + OH Br C + OH Br OH + Br C H + OH Br muito estável Podemos ver que os ataques orto e para levam ao íon arênio, que é estabilizado por ressonância pelos elétrons do oxigênio. Logo, este íon arênio é o mais estável e o grupo fenol é orientador orto/para. Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 112 15.11) O H O CH3 OCH3 O O O CH3 + + CH3 OH O a. Os pares de elétrons não ligantes do oxigêniopodem estabilizar o íon arênio que se formará. b. O CH3 O O + CH3 O - O grupo acetila é orientador moderado porque ele faz ressonância com a carbonila, ou seja, o par de elétrons apresenta ressonância cruzada e isto diminui a força do ativador. c. Ele será orientador orto/para também. d. Novamente haverá ressonância cruzada diminuindo a força do ativador. N CH3 H O N + CH3 O - H 15.12) CH2 Cl H-Cl CH + CH3 Cl CH3 Cl + CH3 Cl Cl Cl - a. A reação é mais lenta porque o cloro exerce um efeito retirador de elétrons, por efeito indutivo, da dupla ligação. b. A reação ocorre no carbono em que o cloro está ligado pois o carbocátion é estabilizado por ressonância. 15.13) Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 113 CH3 CH2 CH3 CH3 Br CH + CH3 Br CH + CH3 Br CH + CH3 Br CH2 CH3 CH3 Br CH + CH3 Br mais estável mais estável Br2 / FeBr3 Br2 / FeBr3 orto para 15.14) NO2 O2N HNO3 H2SO4 + O grupo fenila é doador de elétrons, portanto ele ativa o anel aromático e é também orientador orto/para. C + NO2 NO2 CH + estabiliza o íon arênio Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 114 15.15) CH3 CH3 Cl Cl2/luz C H CH3 C H CH3 CH CH3 etc. Forma o radical benzila que é estabilizado por ressonância. 15.16) a. CH CNa CH3 NH2 -/NH3 CH3I b. CH CH CH3N -H2/NH3 CH3CH2I c. CH3 CH3 H H H CH3 H NH3/Li H2/Pd CaCO3 (E)-1-fenilpropeno (Z)-1-fenilpropeno Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 115 15.17) a. CH3 CH3 Br H-Br peróxido R O O R R O2 R O + BrH R OH + Br CH3 C H CH3 Br+ Br C H CH3Br + BrH CH3 Br Br+ b. CH3 C H + CH3 CH3 Br H-Br Br- Em amobos os casos a etapa lenta é a formação do intermediário (quebra de ligação dupla) e podemos observar que tanto na adição de HBr com peróxido quanto sem peróxido o intermediário formado foi o mais estável. Radical benzílico e carbocátion benzílico. Logo, apesar dos produtos serem diferentes, podemos afirmar que eles foram formados a partir do carbocátion mais estável. Assim, ambas as reações são regiosseletivas. 15.18) a. CH3 CH3 Cl HCl Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 116 b. CH3 CH3 OH 1) Hg(OAc)2 / n H2O 2) NaBH4 / OH - 15.19) Cl CH3 Cl CH3 Cl CH3 Cl2 / FeCl3 CH3CH2Cl AlCl3 CH3CH2Cl AlCl3 Cl2 / FeCl3 a. Porque tanto o cloro quanto o grupo alquila são orientadores orto/para. c. CH3 O CH3 O Cl Cl CH3 AlCl3 Cl2 FeCl3 Zn(Hg) / HCl D CH3 Cl O 15.20) a. OH CF3 OH CF3 NO2HNO3 H2SO4 b. CN SO3H CN SO3HO2N HNO3 H2SO4 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 117 c. OCH3 NO2 OCH3 NO2 NO2 impedimento estérico HNO3 H2SO4 (ativado) 15.21) a. CH3Cl EtO- / Na EtOH CH3 O CH3 velocidade = [haleto] [etóxido] CH3Cl -OCH2CH3 CH3 O CH3 SN2 ®Como o haleto é desimpedido e a base é forte temos preferencialmente uma reação SN2 em que o intermediário envolve tanto o substrato quanto a base. b. CH3Cl EtOH CH3 O CH3 + CH3 CH2 O CH3 V = [haleto] Neste caso temos um substrato estável e uma base fraca, haverá então uma reação pelo caminho SN1 (solvólise) e por ressonância podemos obter os dois produtos. Veja o mecanismo: Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 118 CH3Cl CH2 + CH3 + CH2 C H + CH3 CH3CH2-OH CH3CH2-OH CH3 O + CH3 H CH2 CH3 O + CH3 H CH3CH2-OH CH3CH2-OH CH3 O CH3 CH2 CH3 O CH3 c. CH3Cl H2O CH3Cl CH2 CH3 Cl + H2O CH2 + CH3 CH2 C H + CH3 Cl - Cl - Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 119 15.22) a. CH3 CH3 Cl H2O dioxano CH3 CH3 CH2 + C + CH3 CH3 CH2 CH3 Cl H2O dioxano CH3 CH2 + CH + CH3 CH2 alílico e terciário alílico e secundário A reação do 1-cloro-3-metil-2-buteno é mais rápida porque leva a um intermediário mais estável. b. CH3 CH3 Cl H2O CH3 CH3 OH CH2 CH3 CH3 OH termodinâmico cinético CH3 Cl H2O CH3OH CH2 CH3 OH + + 15.23) R O X R O CH2 + R O + CH2 O carbocátion formado é estável, pois há duas estruturas de ressonância e, logo, ele é estabilizado e se forma rapidamente. Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 120 15.24) Devido à estabilidade relativa do carbocátion formado. C H2 + C H + CH3 CH + C + bezílico secundário benzílico substituído benzílico trissubstituído O último é altamente estável, pois há 3 anéis que podem ajudar a dispersar a carga por ressonância, logo ele é formado mais rapidamente. 15.25) CH3 CH3 H CH3 O O H H O OLi NH3(liq) 1) O3 2) Zn / H2O + 15.26) a. CH3 CH3 Cl Cl2 / FeCl3 b. O CH3 O CH3 Cl Cl2 / FeCl3 c. F F Cl F Cl Cl2 / FeCl3 + d. COOH COOH Cl Cl2 / FeCl3 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 121 e. NO2 NO2 NO2 HNO3 H2SO4 f. Cl Cl NO2 Cl ClNO2 HNO3 H2SO4 + g. O2N HNO3 H2SO4 h. O CH3 O CH3 O2N HNO3 H2SO4 15.27) a. NHCOCH3 NHCOCH3 NO2 HNO3 H2SO4 b. O O CH3 O O CH3 NO2 HNO3 H2SO4 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 122 c. COOH Cl COOH Cl NO2 HNO3 H2SO4 d. COOH Cl COOH Cl NO2 HNO3 H2SO4 e. O O NO2 HNO3 H2SO4 15.28) a. CH2 CH3 Cl HCl b. CH3 Br CH3 C2H2ONa c. CH3 OH CH3H + / D d. CH3 CH3 Br HBr peróxido Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 123 e. CH3 CH3 OH H2O H+ / D f. CH3 CH3 H2 / Pt g. CH3 COOH1) KMnO4 / -OH 2) H3O + 15.29) a. CH3 CH3 Cl CH3 CH3 + AlCl3 excesso b. excesso ClCH3 CH3 CH3 + AlCl3 CH3 CH3 CH3 c. CH3 Cl O + AlCl3 CH3 O Zn / Hg HCl CH3 d. CH3 O CH3CH3 Cl O + AlCl3 Zn / Hg Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 124 e. CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 Cl Cl2 FeCl3 obtido em b. f. Br Br + AlBr3 NBS luz EtO- / EtOH g. H 1) BH3 / H2O 2) H2O2 / -OH OH H H a partir de f. h. HNO3 H2SO4 NO2 HNO3 H2SO4 NO2 NO2 i. NO2 NO2 Br Br2 FeBr3 a partir de h. Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 125 j. Br HNO3 H2SO4 Br2 FeBr3 Br NO2 k. Cl Cl2 FeCl3 H2SO4 Cl SO3H l. Cl Cl SO3H Cl NO2 SO3H Cl2 FeCl3 H2SO4 HNO3 H2SO4 H3O +(dil) Cl NO2 m. NO2 NO2 SO3H H2SO4 15.30) a. H H H Cl Cl Cl2 CCl4 b. CH2 CH3 H2 / Pd Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 126 c. CH2 OH OH 1) OsO4 2) NaHSO3 d. CH2 CH31) KMnO4 / -OH D 2) H3O + e. CH2 CH3 OH H3O + f. CH2 CH3 Br HBr g. CH2 OH CH2 HI Peróxido CH2CH2I 1) BH3 / H2O 2) H2O2 / -OH h. CH2 CH2CH2D1) BH3 / H2O 2) CH3COOD i. CH2 CH2CH2BrHBr Peróxido Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 127 j. Br CH2CH2INaI SN2 k. Br CH2CH2CNNaCN SN2 l. CH2 DD D2 / Pd m. CH2 + CH2 CH2 n. Br CH2CH2OCH3-OCH3 OH Na O - CH2CH2OCH3CH3I ou 15.31) a. CH3 COOH COOH Cl 1) KMnO4, -OH, D 2) H3O + Cl2 FeCl3 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 128 b. CH3 Cl O O CH3 + AlCl3 c. CH3 CH3 NO2 CH3 NO2 Br HNO3 H2SO4 Br2 FeBr3 d. CH3 CH3 Br COOH Br Br2 FeBr3 1) KMnO4, -OH, D 2) H3O + e. CH3 CCl3 CCl3 Cl Cl2 / luz Cl2 FeCl3 f. CH3 CH3 CH3 CH3 FeCl3+ Cl CH3 CH3 g. CH3 FeCl3+ Cl CH3 Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 129 h. CH3 FeCl3 CH3 NO2O2N NO2 i. CH3 CH3 SO3H CH3 NO2 SO3H CH3 NO2H2SO4 HNO3 H2SO4 H3O + CH3 NO2 Cl 1) KMnO4, -OH, D 2) H3O + COOH NO2 Cl j. CH3 CH3 O CH2CH2CH3 CH3 CH2CH2CH2CH3 Zn (Hg) HCl CH3CH2CH2COCl AlCl3 15.32) a. NH2 NHCOCH3 Br NHCOCH3 NH2 Br 1) CH3COCl Br2 FeBr3 1) H3O + , D 2) NOOH b. NHCOCH3 NHCOCH3 SO3H NHCOCH3 SO3H Br Br NH2 H2SO4 Br2 FeBr3 a partir de a 1) H3O + 2) -OH Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 130 c. NH2 Br NHCOCH3 Br NHCOCH3 NO2 Br Br NH2 NO2 a partir de b CH3COCl HNO3 H2SO4 1) H3O + 2) -OH d. NHCOCH3 SO3H NHCOCH3 NO2 SO3H NO2 NH2 NO2 NHCOCH3 HNO3 H2SO4 NHCOCH3 NO2 Br H3O + D NH3COCl Br2 FeBr3 NH2 Br NO2 H3O + D e. NH2 FeBr3 Br2 NH2 BrBr Br 15.33) a. NO2 NO2 CH3 O NO2 CH2CH3 HNO3 H2SO4 CH3COCl AlCl3 Zn (Hg) HCl O redutor de Clemmensen também reduz grupo nitro a amino. Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 131 b. CH2CH3 CH3 Br CH2 CH2BrCH2Br Br CH2BrCH2Br Br CH2BrCH2Br ++ NBS / luz -OEt / EtOH Br2 / FeBr3 15.34) O O O O E E+ ativado desativado A B O grupo O R O é um ativador, logo o anel A sofrerá substituição eletrofílica mais rapidamente que o anel B. 15.35) a. O Br2 FeBr3 O Br Br O + b. NH O Br2 FeBr3 NH O Br Br NH O + Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica 132 c. O O Br2 FeBr3 O O Br 15.36) CH3O H-Br CH3 O + H CH +
Compartilhar