Respostas

RESPOSTAS DOS EXERCÍCIOSRespostas dos Exercícios 1 CAPÍTULO 1 1. a) d) 2. a) e) 1s22s22p63s1 1s22s22p63s23p2 NaF CaSO4 b) e) 1s22s22p63s23p64s2 1s22s22p63s23p5 c) g) c) 1s22s22p63s23p1 f) 1s22s22p63s2 NaNO3 Li2CO3 d) h) g) 1s22s22p63s23p4 b) Mg(OH)2 f) NaHCO3 NaNO2 CaCl2 3. 2 4. Química Orgânica H Cl F F a) H Si H H µ=0 b) F B c) geometria tetraédrica F µ=0 geometria tetraédrica H Cl µ=0 geometria tetraédrica Cl C Cl d) Cl Be µ=0 Cl geometria linear e) H geometria piramidal H C H f) H C H g) H S H h) H N H geometria trigonal plana geometria angular geometria angular F Cl i) F F µ=0 geometria trigonal plana B j) H C H H Cl k) H N H H l) Cl Cl µ=0 geometria linear geometria tetraédrica geometria tetraédrica 5. Respostas dos Exercícios 3 6. a) b) e) f) g) j) k) l) O carbono está formando apenas três ligações. Existem dois átomos de hidrogênio em excesso. O número de átomos de hidrogênio não é suficiente para completar a tetravalência do carbono. Como no caso anterior, o número de átomos de hidrogênio também está incorreto. Fórmulas corretas poderiam ser C2H2 ou C2H4. Há um hidrogênio a mais na fórmula. Falta a carga. O correto seria CO3–2. Falta a carga. O correto seria H3O+. Falta a carga. O correto seria NH4+. 7. 4 8. 9. Química Orgânica a, e, f, h, i, j. Os átomos indicados com a letra a são sp3, os indicados com a letra b são sp2 e os indicados com a letra c possuem hibridação sp. 10. a) III < I < II Como os compostos são todos hidrocarbonetos, a força intermolecular existente entre suas moléculas é do tipo forças de London, cuja intensidade depende da superfície de contato e da polarizabilidade da molécula. A polarizabilidade aumenta com o aumento do volume molar, e esse depende da massa. Assim, como o composto (II) tem maior massa molecular, apresentará maior temperatura de ebulição. Como os compostos (I) e (III) têm a mesma massa molecular, o mais ramificado, (III), apresentará menor superfície de contato, o que resultará em interação intermolecular mais fraca quando comparada à do composto (I) e, como conseqüência, menor temperatura de ebulição. b) II < III < I Os compostos (I) e (III) podem fazer ligação de hidrogênio, logo apresentam maior temperatura de ebulição que (II). Como o composto I tem massa molecular maior que a do (III), ele apresenta maior temperatura de ebulição. c) II < III < I Os compostos (I) e (III) podem fazer ligação de hidrogênio, logo apresentam temperatura de ebulição maior que a do (II). Como o oxigênio é mais eletronegativo que o nitrogênio, as ligações de hidrogênio entre as moléculas de (I) são mais fortes que as que ocorrem entre as moléculas de (III), resultando em maior temperatura de ebulição para (I). d) I < II < III O composto (III) tem maior massa molar, portanto apresenta maior temperatura de ebulição. Os compostos (I) e (II) têm a mesma massa molecular, porém o composto (I) possui mais ramificações, levando a uma menor superfície de contato e, portanto, a menor temperatura de ebulição. 11. a) d) 12. III < II < I II < III < I b) e) III < II < I III < I < II c) I = II = III, todos são miscíveis em água e>d>b>a>c>f>g>h Respostas dos Exercícios 5 13. 14. O éter dietílico pode reagir com ácido sulfúrico formando uma espécie mais polar, portanto mais solúvel. a) H3O+ b) NH4+ c) H2S d) H2O Nos pares indicados, quanto maior for a carga positiva, mais ácido será o composto. Entre as espécies neutras e as negativas, quanto maior for a carga negativa, menos ácido será o composto. Como os compostos são isômeros, a temperatura de ebulição será maior quanto mais forte for a interação intermolecular. No caso do composto (A), a força intermolecular predominante é a ligação de hidrogênio, mais forte que as interações dipolo–dipolo que atuam entre as moléculas de (B). A diferença nas temperaturas de ebulição se deve à natureza das interações intermoleculares. No caso do álcool etílico, as forças intermoleculares predominantes são ligações de hidrogênio, que são mais intensas que as interações dipolo–dipolo que atuam entre as moléculas do éter dietílico. A vitamina C é um composto muito polar em virtude da presença de vários grupos hidroxila ( OH) em sua estrutura. A formação de ligações de hidrogênio entre as hidroxilas da molécula de vitamina C e as moléculas de água resulta em grande solubilidade da vitamina C nesse solvente. Como o -caroteno apresenta em sua estrutura apenas carbono e hidrogênio, ele é um composto muito pouco polar, sendo, portanto, pouco solúvel em água. Em meio ácido, o composto encontra-se na forma não ionizada, sendo portanto pouco polar. Em meio básico, a hidroxila da molécula reage com a base, resultando na formação de composto iônico (sal), que é mais polar, sendo assim mais solúvel em água. 15. 16. 17. 18. 19. O composto mais solúvel em água é o hidrato de saxitoxina. pois esse apresenta muitos grupos OH e NH. pois este é mais polar que a bifenila uma vez que possui em sua estrutura o grupo carboxila (COOH). As regiões mais polares são as em torno dos grupos NH e OH. (III): ligação de hidrogênio. . que conferem maior polaridade à molécula. c: sp2. d. (IV): forças de London e ligação de hidrogênio. f: sp3. (II): ligação de hidrogênio. e. (I): forças de London. 21. que é muito polar. A solubilidade do composto aumenta com a redução do pH.6 Química Orgânica 20. conforme mostrado pela equação a seguir. b: sp. pois em meio ácido forma-se um sal. a) b) c) d) C19H25NO a. a) b) c) O ácido cloroacético. 22. 4.5-trimetilexano 3-etil-4-metilexano 3.4.1.6-trimetildecano 3.2. .4-dicloro-2-metildodecano 3. 5.1-tricloropropano 1-bromo-5-cloropentano perclorobutano 3.3-dimetilexano 1-cloropropano 3-etil-2-metiloctano g) h) i) j) k) l) 6-bromo-4. a) b) c) d) e) f) 2-metilpentano 2.Respostas dos Exercícios 7 CAPÍTULO 2 1. a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) 2.3-dietilpentano 1. o nome correto é 3-etil-2. Nos casos em que a cadeia principal apresenta alternativas para a sua escolha. Neste caso. Devem-se repetir os números localizadores dos grupos substituintes quantas vezes esses aparecerem na cadeia principal. Portanto. f) g) h) 7. a) b) c) d) e) Não existe ramificação no final de cadeia. o propil faz parte da cadeia principal e o nome correto do composto é 4-etileptano. O nome correto do composto é 3-metilexano. 8. o nome correto é 2.5. Idem a (b).8 Química Orgânica 6. Faltam os números para localizar as posições dos grupos metil e etil na cadeia principal. Este composto não existe. Um exemplo seria 1.5-trimetiloctano. porque o carbono 3 está pentavalente. tem preferência a que possuir o maior número de ramificações. Esses grupos não estão citados em ordem alfabética. o grupo metil faz parte da cadeia principal e o nome do composto é hexano. Neste caso. Neste caso.2-dicloropropano. .2-dimetilbutano. A cadeia principal deve possuir o maior número de carbonos. Portanto. no exemplo em questão. há necessidade de localizar os átomos de cloro na molécula. Existem vários isômeros do dicloropropano. conseqüentemente. o que resultará em menor interação intermolecular e. 10. quanto maior o número de ramificações menor será a superfície de contato entre as moléculas.Respostas dos Exercícios 9. 12. Porque ele (1. pois a superfície de contato aumenta. pois as interações intermoleculares aumentam em razão da maior superfície de contato. .2-dibromoetano) reage com o óxido de chumbo (PbO2) produzido durante a combustão. quanto maior o número de ramificações menor será a superfície de contato entre as moléculas. a temperatura de ebulição aumenta com a massa molar.2-dimetilbutano < 3-metilpentano < hexano Para alcanos isoméricos. Para os alcanos isoméricos. b) 2-metilexano < heptano < octano Para alcanos não ramificados (heptano e octano). 13. conseqüentemente menor será a interação entre elas. que é volátil. c) etano < butano < pentano < octano Para os alcanos não ramificados. resultando em menor temperatura de ebulição. resultando em maior interação intermolecular. menor temperatura de ebulição. a temperatura de ebulição aumenta com a massa molar. 11. 9 a) 2. sendo arrastado com os outros gases durante a etapa de combustão. levando à formação de PbBr2. e portanto o volume. Química Orgânica A bromação do etano pode ser um bom método para preparar o bromoetano. as interações intermoleculares que atuam entre suas moléculas são do tipo forças de London ou de Van der Waals. Como essas forças aumentam com a superfície molecular e com o volume da molécula.2. 17. pois ele é produzido a partir de derivados do próprio petróleo. Não. CAPÍTULO 3 1. De fato. das moléculas de 2.2-dibromoetano seria a adição de bromo ao eteno. uma vez que esse índice foi definido arbitrariamente. uma vez que esse composto não possui fonte natural abundante. e seu preço é elevado. Quanto maior o índice de octano. Essa interação é mais forte que as forças de London que atuam entre as moléculas de octano. sendo o octano linear. pois está relacionado à qualidade da gasolina. Por sua vez.3-trimetileptano é maior. conforme será visto no Capítulo 3. por outro lado. respectivamente. pois. A previsão de qual dos compostos apresenta maior temperatura de ebulição nesse caso é difícil. 15. melhor o combustível. uma vez que seria difícil controlar a formação de apenas um produto monobromado. não é possível fazer a previsão. Esse índice é importante. 18. Sim.2-dibromoetano. Por outro lado. pois seria possível controlar o produto obtido pela adição de excesso de etano. a temperatura de ebulição para o butan-1-ol e para o octano são 118 °C e 125. é possível que compostos apresentem índice de octano maior que 100 e menor que 0.10 14. Como ambos os compostos são pouco polares e não apresentam dipolo permanente. a bromação do etano não seria um bom método para obter o 1. o octano apresenta maior massa molar (e portanto maior volume molar). a previsão nesse caso fica dificultada.7 °C. Como não temos como saber qual dos efeitos será predominante. Uma boa maneira de preparar o 1. a massa molecular. o que resulta também em aumento da temperatura de ebulição. . 16. 19. pois para o butan-1-ol as forças intermoleculares predominantes são do tipo ligação de hidrogênio. É o valor que expressa o poder de detonação de determinada gasolina. a superfície de contato entre suas moléculas é maior. Como a numeração deve começar a partir da extremidade mais próxima da ligação dupla. a) b) c) d) e) A numeração deve ser iniciada pelo carbono da ligação dupla que fornecer o menor número ao substituinte.3-dieno 3-ciclopropilpropeno (1E)-1-ciclopentilpenta-1.3-dieno (3Z)-3. Portanto.4-dieno 2-etil-1-metilciclopenta-1. O nome correto é 3-clorocicloexeno. Nesse caso.3-dieno f) g) 3. o nome correto é hex-2-eno. Os grupos substituintes devem ser citados em ordem alfabética. a) b) c) d) e) 4. . Idem ao item (a).Respostas dos Exercícios 11 2. Logo.6-dibromo-4-etilexa-1. Este composto não possui ramificação. Portanto. (3Z)-3. o nome correto é but-1-eno. o nome correto é cis-4-metilpent-2-eno. o nome correto é 4-etil-3-metilcicloexeno.4-dimetilexa-1. o nome correto é 1-metilciclopenteno. o nome correto é ciclopropeno. O estereoisomerismo só existe para alquenos di. tri e tetrassubstituídos. 5. A numeração da cadeia deve ser feita a partir da extremidade mais próxima da ligação dupla. Portanto. O primeiro termo da série de alquenos cíclicos que existe nas formas cis e trans é o cicloocteno. pois a forma trans resultaria em grande tensão angular. Alquenos cíclicos com anéis de três a sete membros existem somente na forma cis. a) b) Br 1. a) b) c) 6-(but-1-en-1-il)cicloepta-1. onde são apresentadas as fórmulas de seis isômeros para a fórmula C5H10.2-dimetilciclopentano 9. 10. Br CH3 CH3 8.2-dimetilciclopenteno trans-1.4-dieno butilcicloeptano 7.2-dibromo-1.12 Química Orgânica 6. . Ver resposta da questão 5(b). 12. a quente. d ) O HO HO e) f) HO g) HO Br O h) Br O H + H H i) HO + CH3OH j) 14. Portanto. permitindo localizar a posição da ligação dupla no composto. ou seja. leva à formação de cetonas e/ou ácidos carboxílicos.Respostas dos Exercícios 13 11. 15. o produto principal será aquele cuja formação envolva como intermediário o carbocátion de maior estabilidade. A reação de adição de H2O a alquenos segue a regra de Markovnikov. a) b) Cl c. a estrutura do alqueno é: . Br HO OH 13. A reação de alquenos com KMnO4. Como a formação do 1-metilciclopentanol envolve um carbocátion terciário e a formação do outro álcool passa por um carbocátion primário. o primeiro deve ser o produto principal. 3-dieno com KMnO4/H+ leva à formação de dois produtos distintos: ácido oxálico e ácido butanodióico: 17. Química Orgânica A reação do cicloexa-1. 18.14 16. A ozonólise do -pineno resulta na formação de apenas um composto orgânico. fornece como único produto de reação o ácido propanodióico: Já a reação do cicloexa-1. a quente. . enquanto o -pineno ao ser submetido a essa reação é convertido em uma cetona cíclica mais formaldeído (CH2O). 19.4-dieno com KMnO4/H+. 3-diino (E)-3.4-dimetiloct-3-en-5-ino Ciclopropiletino 3. O termo olefina foi originalmente utilizado para descrever gases como o etileno. Como muitos alquenos são sólidos. sob novo aquecimento não ficam macios.5-dimetilex-1-en-3-ino Nona-2. 23.7-diino 3. mantendo a nova forma. Os termorrígidos podem ser moldados assim que são preparados. ou mesmo líquidos.3-dicloropropino (3Z)-5-butil-2-metilocta-1. originados de 2 unidades de isopreno.3-dien-7-ino 2. Os compostos 2. . essa denominação é inadequada. 3. que ao ser tratados com cloro produziam compostos oleosos. a) b) c) d) e) f) g) Hexa-1. É um polímero formado por unidades diferentes como as proteínas. podendo se decompor se a temperatura for elevada. sendo constituídos por 3 unidades de isopreno. Os compostos 2 e 5 são sesquiterpenos pois apresentam 15 átomos de carbono. 2. 21. Os compostos 3 e 4 são monoterpenos pois apresentam 10 átomos de carbono. pois literalmente o termo quer dizer “fazedor de óleo”. CAPÍTULO 4 1. 4 e 5 são terpenos. podendo ser moldados. 22. Quando resfriados voltam a endurecer.Respostas dos Exercícios 15 20. Os polímeros termoplásticos quando aquecidos se tornam macios. mas. uma vez endurecidos. a) i ) N aN H2. N H3 i i ) C H3C HO i i i ) H3O+ HO b) São necessários dois equivalentes de EtMgBr pois o composto possui dois hidrogênios bastante ácidos: o da hidroxila e o do alquino terminal. (ii) H3O+. EtOH CH3[CH2]6CH2CH CHC H2[CH2]11CH3 Z 7.7.3.9Z.3. Pd/C aC O3 EtOH (3Z.3.Pd/CaCO3.9-triino e tridecano (3) 1-fenilepta-1.7Z.9.11E)-trideca-1. Como o OH é mais ácido que o alquino terminal.7. a) b) (Z)-tricos-9-eno HC CH i) NaNH2. a) HC CH i) NaNH2 (1 eq).NH3 iv) CH3[CH2]11CH2Br CH3[CH2]6CH2C CCH2[CH2]11CH3 v) H2. a) b) .9-triino e tridecano (2) (3E. NH3 (l) ii) C H3[ C H2] 3C H2Br HC CCH2[CH2]3CH3 Hg (OA c)2.11-hexaeno 6.3.11E)-trideca-1. EtOH 8. para depois o segundo equivalente abstrair o próton do alquino formando o ânion necessário para a reação.5Z.11-trien-5.7.5-triino e 1-fenileptano b) A hidrogenação de um alquino na presença do catalisador Pd/CaCO3 resulta na formação de um alqueno cis. H2S O4 H2O CH3[CH2]3CH2C CH2 O CH3[CH2]3CH2CCH3 5.11E)-trideca-1.5. NH3 ii) CH3[CH2]6CH2Br CH3[CH2]6CH2C CH iii) NaNH2.16 Química Orgânica OH 4. Pd/CaCO3. a) (1) (3Z. H2. o primeiro equivalente de EtMgBr reage com este. (i) HC≡CNa.11-trieno-5. (iii) H2. . c) 3-metil-4-nitrofenol. g) 4-metilanilina. 3. j) vinilbenzeno ou estireno.2. a) 1-cloro-3-metilbenzeno.Respostas dos Exercícios 17 CAPÍTULO 5 1. d) 4-cloro-3-etilfenol. 2. h) 5-cloro-2-metilfenol. k) 3. f) 1-bromo-4-clorobenzeno. l) 2-ciclopentil-1clorobenzeno.5-dimetilestireno. b) 3-metilfenol. i) brometo de benzila. m) 3-(4-clorofenil)ept-1-eno. n) 1-metil-2-metoxinaftaleno. e) 1.4-triclorobenzeno. Com isso. Ao se utilizarem quantidades equimolares de benzeno e haleto de alquila. pois possui um maior número de estruturas de ressonância. é possível interromper a reação antes que ocorra a formação de produtos polinitrados. 9. Por outro lado. o produto mononitrado é menos reativo que o benzeno. respectivamente. quando comparado com o benzeno. O comportamento diferente do benzeno em relação às reações de alquilação e nitração baseia-se no efeito dos substituintes. Isso ocorre porque o derivado inicialmente formado é mais reativo ante a substituição eletrofílica. a bromação ocorre preferencialmente na posição para.4-dimetilbenzeno . Como o grupo alquila é ativante. O fenantreno deve ser o mais estável. este sendo mais reativo que o próprio benzeno. uma vez formado o monalquilbenzeno. 5. produtos polialquilados. 7. 8. neste caso. pois a substituição em orto é desfavorecida devido ao impedimento espacial entre os grupos (interações repulsivas). As energias de ressonância do antraceno e do fenantreno são 351 kJ mol 1 e 358 kJ mol 1. NO2 SO3H CH3 Cl Br COCH3 a) b) c) d) e) f) 6. serão obtidos. uma vez que o grupo nitro é desativante. além do monoalquilbenzeno. Química Orgânica Porque.18 4. a) b) c) nitrobenzeno < clorobenzeno < benzeno trifluorometilbenzeno < benzeno < tolueno p-cloronitrobenzeno < tolueno < 1. reage preferencialmente dando origem a produtos polialquilados. o bromobenzeno. O da letra (f). 19 As estratégias para o preparo dos compostos de (a) a (f) fundamentam-se no efeito orientador dos grupos substituintes.Respostas dos Exercícios 10. . foi preparado conforme indicado na letra (e). O grupo ligado ao anel no composto (II). 12. . 13. A formação do DDT envolve duas alquilações de Friedel-Crafts. O isômero 4. atua de forma a tornar o anel menos reativo nas posições orto e para. formando um substituinte que age como um grupo desativante. perante uma reação de substituição eletrofílica.4’ é formado preferencialmente devido ao menor impedimento espacial das posições para no clorobenzeno.20 11. portanto não o detalhamos na resposta. b) Como o cloro é orientador orto/para. Química Orgânica O grupo amino complexa-se com o AlCl3. os outros dois possíveis produtos são mostrados abaixo. Indicamos a seguir apenas algumas etapas. a fim de mostrar alguns dos intermediários formados no processo. dificultando a alquilação de Friedel-Crafts. cujo mecanismo é apresentado no texto. como mostrado a seguir. O anel (em negrito) da clorofacinona é o mais reativo. Como o composto (I) não possui a ligação dupla na cadeia lateral. 2. . o produto principal será o resultante da substituição na posição meta. sendo orientador orto/para. CAPÍTULO 6 1. o efeito retirador de elétrons do grupo CN não é refletido sobre o anel. Os carbonos assimétricos estão marcados com uma estrela. 14. pois o outro anel está ligado a dois grupos desativantes (Cl). O anel (em negrito) do diclofope de metila é o mais reativo.Respostas dos Exercícios 21 Portanto. pois os outros anéis da molécula estão ligados a grupos desativantes. de modo que o grupo substituinte atua como ativante. Ambas apresentam configuração S. 5. Correta. Existem compostos com configuração absoluta R que desviam o plano da luz polarizada para a esquerda e outros para a direita. O composto meso não é opticamente ativo. Ele é utilizado para designar um diastereoisômero não quiral. O prefixo meso indica a presença de um elemento de simetria na molécula. . São estereoisômeros que não são imagens especulares um do outro. a) b) c) d) Moléculas diferentes. 4. É uma mistura formada por quantidades equimolares de um par de enantiômeros. São estereoisômeros que são imagens especulares um do outro. a) b) c) d) 6. em um conjunto de compostos que apresenta outros diastereoisômeros quirais. Moléculas iguais. Moléculas iguais e que não apresentam quiralidade. a) b) Falsa. Ambas apresentam configuração R. Moléculas iguais. Ela não apresenta atividade óptica. A primeira apresenta configuração S e a segunda. R. 7. mas não se superpõem.22 Química Orgânica 3. Além dos racematos. são enantiômeros: III e IV. 11. embora ele apresente mais de um carbono assimétrico. .Respostas dos Exercícios c) d) Correta. a configuração absoluta para (IV) é R. e) f) g) 8. metano etc. a) A configuração absoluta do carbono assimétrico é R. a) V b) V c) F d) F 10. a molécula possui algum elemento de simetria que a torna aquiral. os isômeros meso e diversos compostos que não apresentam centro de assimetria (por exemplo. O isômero meso é um exemplo. a configuração absoluta para (III) é S. uma vez que. a) b) c) 9.) são opticamente inativos. Correta. São superponíveis: I e II. 23 Correta. não possuem atividade óptica: I e II. metanol. Falsa. Falsa. Os enantiômeros são estereoisômeros que são imagens especulares uns dos outros e não se superpõem. o composto (A) apresenta um centro assimétrico e é. o composto não é quiral. justificando a ausência de atividade óptica. 15. apresenta um carbono assimétrico. Como a epoxidação pode ocorrer nas duas faces do alqueno. o que o torna quiral. conforme pode ser observado pela fórmula. portanto. Conforme ilustrado pela fórmula a seguir. Quando esse composto é hidrogenado. que. a) b) A configuração do carbono indicado é S.24 Química Orgânica b) A fórmula do enantiômero que não apresenta atividade herbicida é: 12. Esse isômero é denominado meso. o produto resultante (B) não mais apresenta centro de assimetria. A ozonólise de (A) resulta na formação do ácido acético e no composto (C). Embora apresente dois carbonos assimétricos. sendo ambos quirais. 13. Eles apresentam dois carbonos assimétricos e constituem um par de enantiômeros. formam-se os dois compostos apresentados a seguir. A estrutura do epóxido é representada abaixo. pois apresenta um plano de simetria que passa pelo átomo de oxigênio e pela ligação C–C do anel. . quiral. 14. 9. Freon 11: triclorofluorometano. Isso não acontece com o freon. a) b) c) 6. . Em virtude disso.1. pois neste caso o grupo abandonador seria o íon hidróxido (OH ). 2.1-dicloroetano. 7. portanto. 5. Por sua vez. Ordem de reatividade em AgNO3/álcool(aq): II < I < III. HFC-134a: 1. o álcool é inicialmente protonado. Embora o íon brometo (Br ) seja um bom nucleófilo. falta um elétron para que todos os átomos de nitrogênio fiquem com oito elétrons na camada de valência. Entretanto. Nas moléculas de oxigênio e de ozônio todos os átomos apresentam a camada de valência com oito elétrons. seu uso pode causar acidentes em caso de vazamento. na presença de ácido sulfúrico. ele é capaz de promover a eliminação de HBr. resultando na formação preferencial do alqueno (produto de eliminação). Freon 12: diclorodifluorometano. e. Ordem de reatividade em acetona: III < I < II. uma base forte. Pent-1-eno e pent-2-eno (cis e trans) 2-metilbut-1-eno e 2-metilbut-2-eno Pent-2-eno (cis e trans) Como o propano e o butano são compostos inflamáveis. b) 3. Na espécie hipotética N3. HCFC-141b: 1-fluoro-1. a reação não ocorre em extensão apreciável na ausência de ácido. a formação do produto de substituição é favorecida. o carbocátion formado reage com o íon brometo para a formação do brometo de alquila. o N3 não é estável o suficiente para existir. 8.1.Respostas dos Exercícios 25 CAPÍTULO 7 1.2tetrafluoroetano. que não é inflamável. 4. e o grupo hidroxila. O etanol (C2H5OH) é uma base muito fraca. liberado na forma de uma molécula de água. 10. a) Como o etóxido de sódio (C2H5ONa) é uma base muito forte. 4-triol g) h) i) j) k) l) 2-metilcicloex-2-en-1-ol 2-ciclopropilbutan-1-ol (2E)-3-metilpenta-2.3-diol pentano-2.2. A (CH3)3COH (CH3)3COK + 1/2 H2 CH3CH2COOH B (CH3)3CCl + H2O (CH3)3COCH3 (CH3)2CCH2CH2Br Br C (CH3)3CONa + H2 CH3CH2CHO (CH3)2CCH2CH2Cl Cl D G E H F I J (CH3)2CCH2CHO OH K + Produto principal . 3.4-dien-1-ol etóxido de sódio tert-butóxido de potássio metanol 2.4-diol metóxido de potássio ciclopentanol cicloexano-1.26 Química Orgânica CAPÍTULO 8 1. a) b) c) d) e) f) butan-2-ol butano-1. 7-dien-4-ol e do seu enantiômero é (S)-2-metil-6-metilenocta-2. a adição de água ao meio reacional desloca o equilíbrio para a direita. g. Por outro lado. na qual foram mostrados apenas os intermediários principais. ii) PhCH2Br H2SO4 d) e) f) i) ácido m-clorobenzóico.7-dien-4-ol. f. c. ii)H3O+ Br2 /CCl4 SOCl2 27 Para deslocar o equilíbrio para a esquerda.Respostas dos Exercícios 4. 7. b. O mecanismo foi representado de forma simplificada. deve-se remover a água do meio reacional à medida que ela seja formada. 10. K2Cr2O7/H+ i) NaH. a. h. a) b) c) 6. 9. 8. 5. O nome sistemático do isômero R é (R)-2-metil-6-metilenocta-2. A fórmula do enantiômero S é: . sendo o mais substituído o que deve ser formado em maior quantidade. resultando assim na formação de dois isômeros: . a) b) A configuração absoluta do carbono é S. A desidratação pode resultar em dois alquenos. conforme indicado pelas fórmulas abaixo. d) A hidrogenação pode ocorrer pelas duas faces da ligação dupla.28 Química Orgânica 11. diversos isômeros serão obtidos. c) Como a adição de água à ligação dupla resulta na formação de dois carbonos assimétricos. Os produtos principais são os álcoois terciários. 6-tribromofenol. fenol 2-clorofenol 2-metilfenol 3-bromo-2-metilfenol naftaleno-1. Grupos retiradores de elétrons estabilizam mais a base conjugada (tornando-a mais fraca) e como conseqüência aumentam a acidez do fenol.4. 4-hexilresorcinol: 4hexil-3-hidroxifenol (antisséptico utilizado em pastilhas para a garganta). e como conseqüência o fenol será menos ácido. A acidez dos fenóis depende da natureza dos grupos substituintes ligados ao anel aromático. 4. quando os grupos forem doadores de elétrons. Metilparabeno: 4-hidroxibenzoato de metila (antioxidante utilizado em alimentos e cremes para a pele). o produto principal deverá ser o 2.5dimetilfenol (é aplicado em casos de queimadura solar e pé-de-atleta). Como o OH é um grupo ativante orientador orto/para. Quanto maior a estabilidade da base conjugada (íon fenóxido). Cloroxilenol: 4-cloro-3.Respostas dos Exercícios 29 CAPÍTULO 9 1.4. Assim. os compostos mais ácidos em cada grupo são: a) fenol b) 4-nitrofenol c) 2.6-trinitrofenol i) j) 4-ciclopropil-1-naftol 3-metil-2-naftol BHT: 2. maior a acidez dos fenóis. 3.6-trinitrofenol 5. 6. a base conjugada do fenol será mais forte.4.6-di-tert-butil-4-metilfenol (antioxidante utilizado em alimentos). a) b) c) d) e) 2. Portanto. .3-diol f) g) 2-clorometilfenol hidroquinona h) 2. BHA: 2-tert-butil4-metoxifenol (antioxidante utilizado em alimentos). 8. Observe a seguir a estrutura de ressonância adicional em relação ao fenóxido. Os grupos doadores de elétrons diminuem a estabilidade do íon fenóxido. logo a ligação C–O do fenol é menor que a ligação C–O do álcool. O grupo metoxi é retirador de elétrons por efeito indutivo. aumentam a estabilidade da base conjugada. Ainda no caso do fenol. pois sua base conjugada é estabilizada por ressonância. dando um caráter de dupla à ligação C–O do fenol. a) O hidrogênio da hidroxila ligada ao anel é o mais ácido. Esses dois efeitos praticamente se cancelam nos isômeros orto e para. Quanto maior a estabilidade da base conjugada. um nucleófilo mais fraco. 10.30 7. conhecidos como retiradores de elétrons. Química Orgânica Os elétrons não ligantes do oxigênio podem entrar em ressonância com o anel aromático. mas é doador por efeito de ressonância. isso também contribui para o menor comprimento da ligação C–O nos fenóis. No isômero meta o efeito indutivo retirador de elétrons é mais importante que o efeito de ressonância. Como os orbitais sp2 apresentam raios menores que os dos sp3. enquanto nos álcoois a hibridação é sp3. Os substituintes que atraem elétrons. o átomo de carbono da ligação C–O apresenta hibridação sp2. Assim ela reagirá preferencialmente resultando no fenóxido apresentado a seguir: b) O fenóxido atua como um nucléofilo substituindo o brometo. Devido ao efeito retirador de elétrons do grupo nitro. o que torna esse isômero um pouco mais ácido que o fenol. Como as duplas ligações são menores que as ligações simples. portanto. resultando na formação do éter mostrado: . maior a acidez dos fenóis. 11. o que não ocorre na outra hidroxila. o p-nitrofeóxido é uma base mais fraca que o fenóxido e. o que ajuda na estabilização da base. o íon fenóxido. o que explica a menor velocidade da reação com o iodometano. 9. são oxidados.Respostas dos Exercícios 12. Esses grupos estabilizam a base conjugada. o que resulta no escurecimento da superfície. Com interações intermoleculares mais fracas o composto fica mais volátil. tornando o composto (B) mais ácido. Para evitar que as batatas escureçam. Nessa solução os grupos OH reagem formando íons fenóxidos. . pois apresenta muitos carbonos e não possui em sua estrutura grupos polares. Foi feita uma representação simplificada apenas para orientar o leitor. reduzindo assim as ligações de hidrogênio intermoleculares. 17. a) O mecanismo envolve duas reações de Friedel-Crafts. a) iv) ClCH2 COONa v) HCl (aq) diluído b) c) A TCDD é lipossolúvel. contendo vários grupos OH fenólicos. A batata possui em sua composição compostos fenólicos que. 15. (A): 1. que pode apresentar uma resposta mais detalhada. pois possui em sua estrutura grupos retiradores de elétrons (átomos de cloro). O composto (B) deve ser mais ácido do que o fenol.4.5-triclorofenol O composto (C) é mais solúvel em água que o composto (B). 31 O óxido de zinco e o dióxido de titânio são utilizados em protetores solares pois são capazes de absorver a radiação ultravioleta e refletir todos os comprimentos de onda da região visível do espectro eletromagnético. ONa Cl Cl Cl (C) 13. pois se trata de um sal. d) e) 14. Esse produto iônico resultante é solúvel em meio aquoso. na presença do oxigênio do ar e de enzimas. Como na água a quantidade de oxigênio dissolvido é muito pequena.5-tetraclorobenzeno. (B): 2. ele é solúvel em solução aquosa diluída de NaOH. Como o resíduo é um material polimérico.4.2. Nos isômeros orto ocorre a formação de ligação de hidrogênio intramolecular. 16. o processo de oxidação é mais lento. .32 Química Orgânica b) CAPÍTULO 10 1.4-epoxipentano g) 2-metil-3-metoxifurano h) 1.2-dimetoxietano e) metoxiciclopentano f) 2-metiltetraidrofurano ou 1.3-epoxibutano Para o 2-metoxibutano existem dois enantiômeros. a) metoximetano b) metoxietano c) etoxietano d) 1. 2. 4. a) Para os dois compostos a configuração absoluta é R. 6. O CH3 CH2 CH3 b) H3C C H Br H3C C H Br enantiômero de (II) enantiômero de (I) c) H3C O H C CH3 Br Br H3C O C H CH3 H3C O C H CH3 5. .Respostas dos Exercícios 33 3. Br H C Cl F C F F 10.2-trifluoroetil difluorometil éter F F C F C O F C H F H F 1-cloro-2.2.2-dicloro-1. A periplanona B possui 4 carbonos assimétricos. 9. Se considerarmos que a ligação dupla do anel pode ser cis.1-trifluoroetano 2.2-trifluoroetil difluorometil éter F H F 1.1. 8.2.34 Química Orgânica 7.2-tetrafluoroetil difluorometil éter . logo podem existir 24 = 16 estereoisômeros.2.1. haverá mais 16 outros isômeros.1-difluoroetil metil éter Cl F H C C O F C H F F C Cl C O F C H F F F 2-cloro-1. Cl F H C Cl C F O CH3 2-bromo-2-cloro-1. a) etilamina b) cloreto de tetrametilamônio c) N-metiletilamina d) 1-etilpropilamina 2.8S)-7.Respostas dos Exercícios 11.8-epoxi-2-metiloctadecano 35 CAPÍTULO 11 1. . (7R. e com isso diminui a densidade eletrônica sobre o nitrogênio da 2. a) b) c) A etilamina.36 3. pois o grupo nitro é um forte retirador de elétrons. 9. prevalece o efeito doador de elétrons dos grupos alquila. A trimetilamina não é capaz de realizar ligações de hidrogênio entre suas moléculas. o que diminui a densidade eletrônica sobre o nitrogênio do grupo NH2.2. em meio aquoso o balanço entre esses fatores resulta na ordem da basicidade geral: amina secundária é mais básica que amina primária. resultando na formação da N-alquilftalimida. Em meio aquoso. que possui um grupo NH2. quanto maior o número de hidrogênios ligados ao nitrogênio. os elétrons não ligantes do nitrogênio da piridina não participam da ressonância. pois o grupo 2. 7. Entretanto. 8. Veja o texto para a expressão da constante de basicidade. . sendo. Como o solvente clorobenzeno não é capaz de estabilizar o cátion por meio de ligações de hidrogênio. pois possui dois grupos NH2. A primeira etapa da síntese de Gabriel envolve uma reação de substituição nucleofílica bimolecular. estando assim mais disponíveis.2-trifluoroetilamina. Química Orgânica A diferença na temperatura de ebulição está relacionada à intensidade das forças intermoleculares que atuam em cada caso. Os pares de elétrons não ligantes do nitrogênio do pirrol participam da ressonância. estando assim menos disponíveis para atuar como bases. A basicidade das aminas aumenta com o aumento de grupos doadores de elétrons ligados ao nitrogênio e depende também da estabilização do sal formado.2. portanto.2-trifluoroetil é um forte retirador de elétrons. A menor basicidade das amidas se deve ao efeito retirador (indutivo e por ressonância) de elétrons da carbonila. maior a estabilização do sal por meio de ligações de hidrogênio. capaz de realizar menos ligações de hidrogênio que a propilamina.2-diamina apresenta ligações intemoleculares mais fortes que as das demais. 6. Essa reação não ocorre com haletos de alquila terciários devido a impedimento espacial. dessa forma apresentando interações intermoleculares mais fracas que as das demais. a qual é mais básica que amina terciária. A anilina é mais básica. A etano-1. 4. A butilamina é mais básica pois o cátion resultante de sua protonação é mais estabilizado por meio de ligações de hidrogênio com a água. Como esses efeitos atuam de forma contrária. A N-metiletilamina possui apenas um hidrogênio ligado ao nitrogênio. 5. conferindo à piridina um caráter mais básico que o do pirrol. .Respostas dos Exercícios NO2 NH2 N(CH2CH3)2 37 10. 12. a) (A) O (B) O K N O CH2CH3 (C) COOK + b) N O CH3CH2NH2 COOK (D) c) (G) CH3 N N (E) H3CO N N (F) (H) H I N Cl N d) H3C e) f) N NO (I) ( J) (K) 11. OH CH3 NH2 CH3 Dissolver em Et2O e adicionar HCl aquoso Fase aquosa OH CH3 NH3Cl CH3 Adicionar NaOH e Et2O Fase orgânica Fase aquosa Fase orgânica Adicionar NaOH e Et2O Fase aquosa CH3 O Na NH2 NaCl CH3 Adicionar HCl (aq) e Et2O H3C OH . Química Orgânica 14.38 13. 3 16.5 36. No quadro a seguir são apresentados os valores de temperatura de ebulição e as massas molares para alcanos.5 78.6 47.5 176 195 –162.4 125.3 98. Temperaturas de ebulição e massas molares para algumas aminas. aminas e alcanos lineares.1 68.7 Temperatura de ebulição versus massa molar para diversos álcoois.3 97 118 138 156. .0 –88. Composto Metilamina Etilamina Propilamina Butilamina Pentilamina Hexilamina Heptilamina Octilamina Metanol Etanol Propan-1-ol Butan-1-ol Pentan-1-ol Hexan-1-ol Heptan-1-ol Octan-1-ol Metano Etano Propano Butano Pentano Hexano Heptano Octano Massa molar/(g mol–1) 31 45 59 73 87 101 115 129 32 46 60 74 88 102 116 130 16 30 44 58 72 86 100 114 Te/ oC –6.Respostas dos Exercícios 15.8 104 131 155 179 64.8 77. Esses dados foram utilizados na preparação do gráfico que consta em seguida. 39 16.0 0. álcoois e aminas primárias lineares.5 –42. Essa variação é esperada. as ligações de hidrogênio entre as moléculas de álcoois são mais fortes que aquelas formadas entre as moléculas de aminas.3 110 159 2. pois. .8 104 131 155 179 7. 17. resultando num aumento das forças de atração de Van der Waals (ver p. 18-19). Esses dados foram utilizados no preparo do gráfico da variação da temperatura e ebulição versus massa molar. secundárias e terciárias citadas no exercício são apresentados no quadro a seguir. aumenta também o volume molar e a superfície de contato entre as moléculas. como o oxigênio é mais eletronegativo que o nitrogênio.3 155 213 Variação da temperatura de ebulição versus massa molar. para compostos de massas molares semelhantes. o que explica a maior temperatura de ebulição dos primeiros em relação às aminas de massas molares semelhantes. Finalmente. para cada uma dessas classes de aminas. Temperaturas de ebulição e massa molar para algumas aminas. que é apresentado em seguida. os álcoois e as aminas apresentam temperaturas de ebulição mais elevadas que os alcanos. a temperatura de ebulição aumenta com a massa molar.6 47.40 Química Orgânica A análise do gráfico revela que. secundárias e terciárias. Isso ocorre porque os álcoois e as aminas são capazes de formar ligações de hidrogênio. Os dados de temperatura de ebulição e massas molares para as aminas primárias. para diversas aminas primárias.3 16. com o aumento da massa molar. Observa-se ainda que.9 89.8 77. Amina Primária Metilamina Etilamina Propilamina Butilamina Pentilamina Hexilamina Heptilamina Octilamina Secundária Dimetilamina Dietilamina Dipropilamina Dibutilamina Terciária Trimetilamina Trietilamina Tripropilamina Tributilamina Massa molar/(g mol-1) 31 45 59 73 87 101 115 129 45 73 101 129 59 101 143 185 Te/oC –6.4 56. para as três classes de compostos. resulta em um aumento na intensidade das forças de Van der Walls entre as mesmas. as terciárias são as que apresentam menores temperaturas de ebulição. tendo como conseqüência o aumento na temperatura de ebulição (ver p. entre si. . O aumento da massa molar é acompanhado por um aumento do volume molar e também da superfície de contato entre elas. Essa observação está de acordo com o fato de as aminas primárias formarem. quanto a aminas de mesma massa molar. Observando ainda o gráfico. associado à maior superfície de contato. Isso se deve ao fato de que elas não são capazes de formar ligações de hidrogênio entre si.Respostas dos Exercícios 41 Observa-se pelo gráfico que. Como conseqüência do aumento do volume. Verifica-se ainda que as aminas primárias apresentam temperaturas de ebulição maiores que as secundárias de mesma massa molar. Isso. 18-19 para mais detalhes). a temperatura de ebulição aumenta com o aumento da massa molar. a polarizabilidade da molécula aumenta. CAPÍTULO 12 1. conforme observado para os alcanos e outras classes de compostos. para todas as três classes de aminas. verifica-se que. ligações de hidrogênio mais fortes que as secundárias. 42 Química Orgânica 2. 4. A forma enólica é predominante devido à formação de ligação de hidrogênio intramolecular. conforme ilustrado. como mostrado na figura abaixo. 5. pois a base conjugada é estabilizada por ressonância. Outro fator que favorece a forma enólica é a redução da repulsão entre os dipolos das carbonilas. 3. A configuração absoluta dos dois carbonos assimétricos é R. O hidrogênio da hidroxila do carbono 4 (a numeração do anel inicia-se pelo oxigênio) é mais ácido. . 7. pois em meio aquoso as carbonilas realizam ligações de hidrogênio intermoleculares com a água. 43 A forma enólica é estabilizada pela ligação de hidrogênio intramolecular.Respostas dos Exercícios 6. o que ocorre em maior extensão em um solvente aprótico como o tolueno. . 8. 9. 44 Química Orgânica 10. 11. a) benzoato de sódio b) cicloexanol c) butan-2-ona d) but-3-en-2-ol e) 1-fenilcicloexanol 12. 13. O PhMgBr utilizado na última etapa é preparado pelo tratamento do bromobenzeno com magnésio. . c) 15. uma vez que os pares de elétrons não ligantes dos nitrogênios 1 e 2 entram em ressonância com a carbonila. que possui a função cetona. pois a base conjugada formada é mais estável (devido à ressonância representada na letra (a)) que a base conjugada formada quando o hidrogênio do carbono 2 é retirado. Na química de açúcares o termo usualmente se refere à epimerização do átomo de carbono do hemiacetal. na forma cíclica.Respostas dos Exercícios 45 14. 16. b) O hidrogênio do carbono 4 é o mais ácido. É uma mistura equimolar de sacarose e frutose. O mecanismo está representado na Figura 12. O grupo NH2 correspondente ao nitrogênio 3 reage preferencialmente pois ele é o mais nucleofílico. que possui a função aldeído. a) Mutarrotação é a mudança na rotação óptica dos anômeros e de um açúcar. originada da hidrólise da sacarose.12. É um monossacarídeo com seis átomos de carbono. b) c) d) e) f) . É um monossacarídeo com cinco átomos de carbono. É um dímero formado pela condensação de dois monossacarídeos. 17. Na química de carboidratos descreve diastereoisômeros que. quando dissolvidos em água. diferem apenas na configuração do carbono 1 para aldoses e na do carbono 2 para cetoses. além de possuir menor tendência a cristalizar. 21. o mesmo efeito que esta.46 18. pois o hemiacetal encontra-se em equilíbrio com a estrutura em cadeia aberta. como não possui a função hemiacetal. A lactose apresenta mutarrotação. CAPÍTULO 13 1. A sacarose. 20. Porque o açúcar invertido é mais doce que a sacarose. não apresenta mutarrotação. Química Orgânica 19. com uma menor quantidade. Essa estrutura acíclica pode dar origem aos dois isômeros e . produzindo. Para que ocorra a mutarrotação é necessária a presença da função hemiacetal. uma vez que apresenta a função hemiacetal. . 3.Respostas dos Exercícios 47 2. . a) b) 8.48 4. 6. . 10. Química Orgânica a) d) cloreto de benzoíla fenilacetamida b) e) anidrido propiônico c) benzoato de fenila f) butanoato de etila N. 7. II < III < I III < II < I < IV II < III < IV < I 9.N-dimetilformamida 5. Compostos (2) e (3): éster. a maior capacidade do tecido de algodão em absorver água. enquanto o tecido de poliéster é formado por um polímero que apresenta apenas grupos ésteres. A celulose. Esse efeito estabiliza a base conjugada. de modo que não podem se ligar ao oxigênio da água. O açúcar é a galactose. Composto (1): álcool. cetona. as moléculas de água se ligam em maior grau às fibras de celulose que às de poliéster. com isso tornando o grupo COOH mais ácido. 2: amida. alqueno. cetona. As estruturas desses dois polímeros podem ser encontradas no texto. explicando. acetal. assim. alqueno. 15. 17. O tecido de algodão é formado por celulose. ii) os hidrogênios da água podem se ligar aos oxigênios dos grupos OH da celulose e aos oxigênios do anel. 16. por outro lado. 14. pode realizar dois tipos de ligação de hidrogênio com a água: i) o oxigênio da água pode se ligar aos hidrogênios dos grupos OH (são 3 por unidade de glicose). vizinho à carbonila. . elas não apresentam grupos OH. 4: cetona. como também o maior tempo que ele leva para secar. 3: alqueno. A projeção de Fischer pode ser encontrada no Capítulo 12. Portanto. éster. 12. a) b) c) 10 carbonos assimétricos S Além do metanol serão formados os compostos a seguir: 49 d) e) 13.Respostas dos Exercícios 11. 1: álcool. Embora as fibras de poliéster tenham átomos de oxigênio capazes de fazer ligação com os hidrogênios das moléculas de água. 5: éter. A maior acidez da alanina em relação ao ácido propanóico se deve ao efeito indutivo retirador de elétrons do grupo –NH3+. que são lineares. Química Orgânica 19. O Kevlar é produzido pela reação de quantidades iguais de ácido ftálico e fenileno-1.4diamina. A alta resistência desse polímero está associada à sua capacidade de formar ligações de hidrogênio entre suas moléculas.50 18. .