UNIVERSIDADE DO ALGARVE

Faculdade de Engenharia de Recursos Naturais

AGRONOMIA

1º Ano - 1º Semestre

FUNDAMENTOS DE QUÍMICA ORGÂNICA

EXAMES E TESTES

Universidade do AlgarveUniversidade do Algarve

Exames e testes de Fundamentos Química Orgânica – Exames e testes de Fundamentos Química Orgânica – Parte TeóricaParte Teórica

a) Se na molécula de n-butano o C2 efectuar uma rotação de 360º em relação ao C3, à volta da ligação C-C, a energia da molécula varia de seguinte maneira:

b) Indique qual é a conformação da molécula em cada um dos pontos A, B, C.....G, utilizando a representação de Newman.

a) Represente a fórmula desenvolvida dos dois isómeros geométricos seguintes:

E-2,3,5-tribromo-4-etil-3-hepteno e Z-2,3,5-tribromo-4-etil-3-hepteno

b) Designe pelo seu número os átomos de C assimétricos, se os houver.

a) Desenhe as estruturas de todos os isómeros do dimetilciclobutano.b).Especifique quais os que são quirais.

c) Trace os planos de simetria nos que não o são. a) Represente no espaço a conformação mais estável do cis 1-bromo-2-

clorociclohexano (cadeira), na configuração da sua escolha.

b) Represente o enantiómero e um diaestereoisómero daquele composto, na mesma

conformação.

Determine as configurações R/S dos centros assimétricos dos compostos abaixo indicados e dos produtos obtidos nas reacções SN2 seguintes:

Indique, entre as moléculas representadas abaixo, as que são quirais. Justifique.

a) CH3 Cl

H

CH2CH3

C + Br b)H3C

C

Cl

H

CH

CH3Br

c)

+ 2 I

Cl

OH

d) Cl

OH

+ OCCH3

O

+ OCCH3

O

N

CH3

H

CH3CH3

CO CH3

C C C

CH3

H

H

OH

OH

B C D

F G

O2N

NO2

HOOC

COOH

H

CH3 CH2 CH CH2 CH3

CHCH3

Cl

E

CH C CH

ClA

a) Quantos isómeros ópticos existem para o ácido 2,3,4-triidroxipentanóico? Desenhe as suas fórmulas em projecção (de todos os isómeros ópticos possíveis).(fórmula em projecção:

)

b) Estabeleça duas relações de enantiomeria e duas de diaestereoisomeria, à sua escolha

a) Atribua a configuração absoluta aos carbonos assimétricos das moléculas abaixo representadas.

a) Desenhe claramente a configuração cadeira do cis-1,2-diclorociclohexano. É idêntica à sua imagem num espelho?b) Porque não é este composto opticamente activo?

Represente, na conformação cadeira, todos os isómeros possíveis (isómeros de posição e estereoisómeros), substituindo, no ciclohexano dois átomos de H por dois átomos de cloro. Assinale as relações de estereoisomeria.

Designe os seguintes compostos, segundo o sistema de nomenclatura IUPAC (pode também utilizar nomes triviais).

(a) CH3 - CH - CH3; (b) CH3 - CH - CH3; (c) CH3 - CH2 -NH2 ; CH3 - CH2 - N (CH3)2

OH CH2 OH

O Br

CH3(d) (e) (f)

OH CH3

CH3

CH3 -(CH2)5 - CO

OH(g) (h) (i)

(l) CH3 -CH2 - CH - CH2 - CO

HCH3

Designe cada um dos compostos abaixo representados segundo a nomenclatura IUPAC (ou trivial)(designe a configuração quando estiver especificada):

CH3

OHO

CH3

ClC

HF

ICH3

CH3 -CH2 - CH

H

CH3

CC

Br

C

CH3

CH3CH3

a) CH3 - CH - C

H

O

CH3

b) CF3 - C

O

OHc) CH3 - CH2 - CH2 - C

O

O-CH2 - CH3

d) e) f) g)

h)i)

-

CH3 - (CH2)4 -CH - CH3

OCH3

j) CH3 - CH - NH2

CH3

Represente claramente as estruturas correspondentes às designações seguintes (utilize representações espaciais quando necessário para especificar a estereoquímica):

a) Butanal; b) Ácido 3-metilhexanoico; c) E-2,4-dicloro-3-hexeno; d) 3-pentanona; e) propanoato de metilo;f) 2-etoxipentano; g) metilpropilamino; h) meta-metiletilbenzeno; i) trans-1-4-dibromociclohexano; j) 4-metil-2-hexino.

Escreva as fórmulas estruturais dos seguintes compostos:a) Três compostos isoméricos de fórmula global C3H8O. Designe estes compostos segundo a nomenclatura I.U.P.A.C.

b)Duas substâncias isoméricas de fórmula global C5H6O, tendo cada uma , dois grupos metilo e uma ligação dupla carbono-oxigénio. Designe estes compostos segundo a nomenclatura I.U.P.A.C.

Conte, em cada um dos compostos ou intermediários seguintes o número de electrões , de electrões e de electrões n (não ligantes).

O

e) NH2CH3a) H3O b) H2C CH CH2 c) ClCH CH2 d)

COH

Indique, entre a série seguinte de moléculas, quais são planas:Butanodieno; Butano; Benzeno; Ciclobutano; Ciclohexano; Acetofenona

Identifique nas estruturas seguintes o ou os sítio(s) electrófilo(s) e nucleófilo(s).

Escreva as formas de ressonância limites dos compostos ou iões seguintes:

Qual é o ácido mais forte de cada um dos pares de compostos seguintes (justifique cada resposta):

a) CH3 -COOH e HCOOH b) ICH2 - COOH e ClCH2 - COOHc) CH3 - CHCl - COOH e CH2Cl - CH2 - COOHd)

OH OH

C Ne

Para cada par seguinte de moléculas assinale qual é o ácido mais forte. Justifique.

a)

Clb) CH3CH2 Cd CH2CH3 c) (CH3)3C O d) CH3 CH CH2

O

e) CH3 C CH2

CH3

f) CH3 CH CH C CH3

O

g)C C CH2

O

h) CH3 N CH

CH3

a) Cl CH CH2 b) OH c) CH3 CH CH C O CH3

O

d) H2N CNH2

NH2

e)NH

f)

1) CH3 COOH H COOH e

2) CF3 COOH CH3 COOH

3)

A B

A B

e

ICH2 COOH e ClCH2 COOH

A B

4) OH OH

O2N

A B

e

5) HOOC CH2 COOH e HOOC CH2 CH2 COOH

A B

ácido malónico ácido succínico

Ordene as séries seguintes de ácidos carboxílicos por ordem de acidez decrescente:

b) Que relação de estereoisomeria existe entre elas?

a) As três representações de Newton seguintes são duma mesma molécula?b) Se não, que relação de estereoisomeria existe entre elas?c) Atribua a configuração absoluta a cada um dos eventuais carbonos assimétricos de

cada molécula.

H

H H

H H

HCH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3OH

HOC2H5 C2H5

C2H5

A B C

OH

d) Designe A segundo a nomenclatura I.U.P.A.C.

Indique as relações de estereoisomeria existentes entre os seguintes compostos considerados 2 a 2 (enantiómeros, diaestereoisómeros, idênticos). Indique igualmemte as formas meso se as houver.

CH3CH2COOH CH3CHCOOH CH 3CBr2COOH

Br

a)

b) CH3CHCH 2COOH CH3CHCH 2COOH

F Br

c)

F

COOHCOOHFCOOH

b) Para a 2ª acidez (pk 2)

a) Para a 1ª acidez (pk 1)

O O O O

A B C D

Represente no espaço o resultado da reacção de adição de HBr ao cis 3,4-dimetil-3-hexeno.Formam-se átomos de C assimétricos ? Qual é a relação de isomeria entre os produtos formados ?

a) Quantos estereoisómeros possui o 2-penteno? Desenhe as suas fórmulas e atribua-lhes as configurações correspondentes.

b) Desenhe no espaço os diferentes estereoisómeros do 1,2-dimetilciclopropano. Estabeleça a relação de estereoisomeria entre as diferentes configurações.

Represente, na projecção de Newman, as moléculas seguintes nas suas conformações mais estáveis, e em relação à ligação indicada:

a) 2-metilbutano (C2-C3); b) 2,2-dimetilbutano (C2-C3); c) 2,2-dimetilpentano (C3-C4); d) 2,2,4-trimetilpentano (C3-C4).

Indique qual é a relação estrutural de cada par de moléculas abaixo indicadas (idênticas, isómeros estruturais, confórmeros, estereoisómeros):

CH3CH2CH2CH

CH3

CH3

a) e CH3CH2CHCH2CH3

CH3

b)CH3

e

CH3

c)

H

H

ClCH2CH2

H

OH

H

CH3CH

Cl

H H

OHed)

CH3

Br

HH

H

H

CH3

Br H

HHH

e

e) CH3CCH2CH2CH3

Cl

Br

e CH3CHCH2CHCH3

Br Cl

f) CH

H3C Cl

OCH3

e C

Cl

OCH3H3C

H

g)

Cl

H

H

CH3

H

Cl

CH3

H

e

Escreva as fórmulas estruturais de todos os isómeros possíveis de C8H10 contendo

um anel benzénico.

Desenhe as conformações cadeira possíveis do trans- e do cis-1,3-dimetilciclohexano. Qual dos isómeros cis ou trans é o mais estável? Represente as interacções estéricas mais desfavoráveis.

a.Desenhe duas conformações cadeira do 2-metilbromociclohexano.b. Desenhe duas configurações do mesmo composto, numa conformação cadeira.c. Desenhe dois enantiómeros numa conformação cadeira.d. Desenhe dois diaestereoisómeros numa conformação cadeira.

Entre os seguintes pares de compostos qual é o mais ácido?

A Ba) CH3-COOH HCOOH

b) ICH2-CH2-COOH ICH2-COOH

c) CF3-COOH CCl3-COOH

d) CH3-CH2-COOH CH3-CH-COOHCH3

e) HOOC-CH2-COOH HOOC-(CH2)3-COOH

OH OH

NO2

f)

Entre as moléculas representadas abaixo quais são quirais? Justifique.

CH C H

OH

C C CH

CH3

H

Br

CH3

CH3

CO

CH3

HCH3

CH3 CH2 CHBr CH CH2

A B C D

E

Quais são as relações de estereoisomeria entre as moléculas seguintes?

CH3

BrH

BrC6H5

CH3

CH3

C6H5Br

H

Br

CH3CH3

Br

H

Br

C6H5

CH3

A B C

A e B; A e C; B e C

Escreva todas as formas de ressonância limites possíveis para cada um dos compostos ou iões seguintes:

a) Cl CH CH2 b) OH c) CH3 CH CH C O CH 3

O

d)

N

H

e)

Abaixo está representada uma conformação do ácido tartárico:

OH

CO2H

H

H

HO

HO2C

1

2

a. Desenhe a sua projecção de Newman à volta do eixo entre os átomos C1 e C2.b. Desenhe um diastereoisómero deste composto.c. Desenhe um enantiómero do mesmo composto.

Identifique nas estruturas seguintes o centro ou os centros electrófilos e nucleófilos eventuais:

a)Cl

b) (CH3)3C O c) CH3 CH CH2O

d) CH3 C CH2

CH3

e) CH3 CH CH C CH 3

O

f) (CH3)3 C CH2

O

g) C2H5 N CH

C2H5

Designe o composto seguinte segundo a nomenclatura IUPAC, atribuindo a configuração absoluta a cada um dos átomos de C assimétricos. Desenhe um diastereoisómero deste composto segundo o mesmo tipo de representação.

C C

Cl CH3

Br

HCH3

H

Atribua os valores de pK abaixo indicados aos seguintes ácidos:

tricloracéticoacéticodicloroacéticocloroacéticopropanóicofórmico2-dimetilpropanóico

pK: 6,0; 4,9; 4,8; 3,8; 2,8; 1,48; 0,7Justifique.

Ilustre cada uma das definições seguintes com uma fórmula ou uma reacção.

a) Uma molécula quiral.b) Uma forma tautomérica de

c) O carbocatião mais estável de fórmula:

d) A conformação mais estável de:

e) Um ácido orgânico mais ácido que o ácido acético.f) Um carbocatião estabilizado por ressonância.g) Uma molécula apresentando duas orbitais conjugadas.h) A base conjugada do etanol.i) Um ácido de Lewis derivado do boro, utilizado em química orgânica.j) Uma molécula opticamente inactiva comportando carbonos assimétricos.k) Uma molécula opticamente activa que não possui carbonos (nem outros átomos)

assimétricos. l) Duas reacções ilustrando dois modos de formação diferentes de carbaniões.m)Um catião orgânico que não seja um carbocatião.n) O produto principal da clorinação fotoquímica de

CH3 CO C6H5

C5H11

A aplicação literal da regra de Markownikov nem sempre permite prever a orientação correcta duma reacção de adição num alceno. Nas reacções seguintes indique quais são as excepções à regra, complete as reacções escrevendo a estrutura final obtida e explique em cada caso a razão da orientação que previu.

(*) O diborano reage como (BH3)2 A estoquiometria não está especificada.

Escreva a fórmula desenvolvida no espaço, na conformação mais estável e o nome do composto formado na reacção do ciclohexeno com o Br2 ao abrigo da luz.

Ordene as séries seguintes de moléculas por ordem de reactividade crescente relativamente às reacções SN2. Justifique.

a) CH3CH2Br ; CH3Br ; (CH3)2CHBr

b) CH3CH2Cl ; CH3CH2I ;

Cl

Descreva e compare os mecanismos de reacção SN1 e SN2, servindo-se de exemplos da sua escolha.

Um químico encarregado de estabelecer a estrutura dum composto inesperado, obtido no decorrer duma reacção, determinou a sua fórmula global (C4H8O2) e identificou uma função aldeído e uma função álcool. Observou ainda que este composto se desdobra em dois enantiómeros.

Por meio duma reacção de hidrogenação transformou a função aldeído em função álcool primário e constatou então que o novo composto é opticamente inactivo e não desdobrável em enantiómeros.O conjunto destas observações permitiu-lhe identificar o produto. Qual é a sua fórmula desenvolvida?

C6H5 CH2CH3

Identifique os compostos representados nas reacções seguintes pelas letras A, B, C...

H+

Isobuteno + H2O A

2-Metil-2-penteno + HOCl B

C + O3 (em seguida Zn/H2O) CH3 - CO - (CH2)4 - CO - CH3 + H2O2

n D polimerização C6H5 CH2CH3

E + CH3 - CH2 - CN (em seguida H2O) CH3 - CH2 - CO - CH(CH3)2 + NH3 + HOMg Cl

R-COOH + NH2 R’ F

Dietilamina + CH3 COCl G

Identifique os compostos representados nas reacções seguintes pelas letras A, B, C...

H+

Isobuteno + H2O A

2-Metil-2-penteno + HOCl B

C + O3 (em seguida Zn/H2O) CH3 - CO - (CH2)4 - CO - CH3 + H2O2

OHHO

NaIO4 D

CH3MgCl + CH3CH2 C CH3

O

EH2O

F

As reacções de hidrogenação do ciclohexeno, do 1,3-ciclohexadieno e do benzeno conduzem ao ciclohexano com libertação de entalpia H. Comente os valores observados experimentalmente, explicando porque razão não se observa aditividade das entalpias com o número de ligações duplas.

H2

2H2

3H2

+

+

+

H

-28.6 Kcal/mole

-53.4 Kcal/mole

-49.8 Kcal/mole

Dê um exemplo de cada uma dos tipos de reacção de substituição seguintes: nucleófíla de 1ª ordem, nucleófíla de 2ª ordem e electrófila. Justifique a razão da sua escolha.

Quais são os produtos de substituição da reacção do 1-bromobutano com:a) I (-); b) CH3CH2-O (-); c) N3 (-)

d)S (-)

Escreva as fórmulas desenvolvidas dos produtos, indicando as ligações interatómicas.

Um derivado organomagnésico A reage com uma cetona B produzindo um álcool terciário de fórmula C7H16O, C. A desidratação do álcool, seguida de ozonólise fornece um composto D e um composto E. D é redutor e E não. A oxidação de D produz o ácido butanóico. E dá um teste iodofórmio positivo. Escreva as estruturas de A a E.

Atribua as estruturas e dê os nomes dos compostos que, ao reagirem com 03 e em seguida com Zn e H20 dão origem aos seguintes produtos:

a) CH3 -CH2 -CH + CH3 -CH b) H- C-CH2 -CH2 -CH2 -C-CH3

║ ║ ║ ║ O O O O

a) Identifique os compostos A, B, C, D, E e F, escrevendo as suas fórmulas desenvolvidas, na série reactiva seguinte:

CH3 CH2 - C = CH-CH3 + H2/ Pt A

CH3

1) O3

2) H2O

1) 3NaOIB + C B D + CHI3

2) NaOH

Zn/HCl CrO3

E F

b) O composto A é opticamente activo? Justifique.

Especifique a natureza de R e escreva a fórmula desenvolvida do produto orgânico final formado na reacção seguinte:

1) R-MgBrCH3 - C=O + C4H10O 2) H2O CH3

Escreva a(s) fórmula(s) desenvolvida(s) do(s) composto(s) com a fórmula global C6H8O2, sabendo que existe uma função éter cíclica, uma ligação dupla, uma função cetona, que o teste iodofórmio é positivo e que o(s) composto(s) admite(m) esteroisómeros cis e trans.

Especifique a natureza de R e escreva a fórmula desenvolvida do produto orgânico final formado na reacção seguinte:

1) CH3-MgBr CH3 - C=O + C5H12O 2) H2O R

A análise dum composto orgânico desconhecido A estabeleceu a seguinte fórmula global C4H1002. Foram em seguida identificadas duas funções álcool. Finalmente determinou-se que o composto se desdobrava num par de enantiómeros. Após uma reacção de oxidação obteve-se uma função aldeído e uma função metilcetona. Constatou-se que o novo composto B obtido era opticamente inactivo. O conjunto destas observações permite identificar o composto inicial. Quais são as fórmula desenvolvidas de A e B?