UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO – Campus Diadema

Introdução à Química Orgânica

1 2º semestre de 2010

LISTA DE EXERCÍCIOS 1

- Alcanos e cicloalcanos, análise conformacional –

Bibliografia: Química Orgânica – Solomons & Fryhle – 8 ed. Cap. 4 e 10. v. 1; Química Orgânica – Vollhardt & Schore – 4 ed.

Cap. 3 e 4; Química Orgânica – Constantino – Cap. 2.2. v. 1.

Exercícios recomendados:

Química Orgânica – Vollhardt & Schore – 4 ed. Cap. 3. ex. 3.7 (p. 120) e exercícios 14, 20, 22, 25 (p. 130-131).

Química Orgânica – Vollhardt & Schore – 4 ed. Cap. 4. exercícios 17, 21, 22 (p. 158-159).

1. Disponha os seguintes compostos em ordem crescente de ponto de ebulição.

a. n-hexano, dodecano, metano, n-butano

b. 2-metilbutano, 2,2-dimetilpropano, n-pentano

c. ciclopropano, ciclopentano, cicloexano

2. Desenhe todos os isômeros constitucionais para os compostos de fórmula molecular C7H16. Dê o nome IUPAC

para cada um deles e classifique os carbonos de cada molécula como (P) primário, (S) secundário, (T) terciário ou

(Q) quaternário.

3. Use projeções de Newman e cavalete e desenhe as seguintes moléculas na conformação mais estável com

relação à ligação indicada. De todas as conformações que você desenhou, qual deve ser a mais e a menos estável.

Justifique.

a. 2-metilbutano, ligação C2-C3

b. 2,2-dimetilbutano, ligação C2-C3

c. 2,2-dimetilpentano, ligação C3-C4

d. 2,2,4-trimetilpentano, ligação C3-C4

4. Desenhe todas as conformações em cadeira para os isômeros cis e trans dos compostos listados abaixo. Para

cada par de confômeros, indique o mais estável e o menos estável.

a. 1,2-dibromocicloexano

b. 1,3-dibromocicloexano

c. 1,4-dibromocicloexano.

d. 1,2-cicloexanodiol

e. 1-terc-butil-4-metilcicloexano

f. 1,3-diisopropilcicloexano

5. A seguir está a conformação predominante para a D-glicose. Porque não é surpreendente o fato de que a D-

glicose é o açúcar mais comumente encontrado na natureza?

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO – Campus Diadema

Introdução à Química Orgânica

2 2º semestre de 2010

O

H

HO

H

HO

H

HOHH

OH

OH

D-glicose

6. Acetais cíclicos podem ser preparados a partir das respectivas cetonas por tratamento com etilenoglicol

(HOCH2CH2OH) em meio ácido. Embora você ainda não conheça detalhes da reação de preparação de acetais, é

possível explicar porque o acetal I é formado com mais dificuldade a partir da trans-3,5-dimetilcicloexanona do

que o acetal II, obtido a partir da cis-3,5-dimetilcicloexanona. Proponha uma explicação.

Dica: você terá que desenhar os produtos em conformação cadeira.

O

H+

HO OH O

O

O

H+

HO OH O

O

I

II

acetal

7. Desenhe as conformações possíveis para a cis-decalina e trans-decalina. O que você pode afirmar sofre a

flexibilidade conformacional destes sistemas?

8. Os esteróides são compostos bastante abundantes na natureza e apresentam importantes atividades biológicas

em organismos animais e vegetais. A epiandrosterona mostrada a seguir é um exemplo de esteróide. Desenhe a

molécula da epiandrosterona utilizando conformações em cadeira, colocando corretamente os grupos substituintes

nas posições equatoriais e axiais. Dica: VOLLHARDT & SCHORE Química Orgânica. Estrutura e Função. 4 ed.;

2003; Cap. 4; p. 152-153.

OCH3

HH3C

HO

HH

H H

epiandrosterona

9. Dê a conformação mais estável dos compostos abaixo:

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO – Campus Diadema

Introdução à Química Orgânica

3 2º semestre de 2010

CH3

H3C CH3

CH3

OH OH

CH3

OH

CH3a) b) c) d)

Br OH OH

CH3 OMee) f) g) h)OH Br

PhPh: fenila = anel benzênico

Use a tabela abaixo para consulta de qual grupo terá preferência para permanecer na posição equatorial.

10. A seguir é mostrado um mecanismo alternativo para a cloração do metano. Calcule o valor de Ho para cada

etapa e explique se esse mecanismo provavelmente compete com aquele que você já estudou.

11. Com relação aos radicais obtidos em reações de halogenação de alcanos, responda:

a. Disponha, em ordem decrescente de estabilidade, todos os radicais que podem ser obtidos através da

abstração de um átomo de hidrogênio do 2-metilpentano. Faça o mesmo para o metilcicloexano.

b. Qual é a hibridização de um carbono em um radical alquila? Em que orbital se encontra o elétron

desemparelhado? Qual é a geometria de um radical alquila?

12. A energia de ativação para a etapa de abstração do átomo de hidrogênio na cloração do etano é 4,2 kJ/mol.

a. Use as energias de dissociação homolítica de ligação para calcular o Ho para esta etapa.

b. Esboce um diagrama de energia potencial para a etapa de abstração do átomo de hidrogênio na cloração

do etano.

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO – Campus Diadema

Introdução à Química Orgânica

4 2º semestre de 2010

c. Quando uma mistura com quantidades equimolares de etano e metano sofre reação de cloração, é

produzido muito mais cloroetano do que clorometano. Explique o maior rendimento de cloroetano.

5 2º semestre de 2010

6. A cloração radicalar do propano produz, além dos compostos altamente clorados, o 1-cloropropano e o 2-

cloropropano. Escreva as etapas iniciadoras e propagadoras da cadeia mostrando como cada composto é

formado. Qual a porcentagem de 1-cloropropano e 2-cloropropano você esperaria da cloração do propano se os

átomos de hidrogênio primários e secundários fossem igualmente reativos? Justifique.

7. Calcule o valor de Ho para as seguintes reações. Para resolver este exercício você deverá consultar a Tabela

10.1 das energias de dissociação homolítica de ligações simples (DHo a 25oC), na página 429 de SOLOMONS &

FRYHLE Química Orgânica. 8 ed. v. 1, Cap. 10.

a. H2 + F2 2 HF

b. CH4 + F2 CH3F + HF

c. CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl

d. CH4 + Br2 CH3Br + HBr

e. CH4 + I2 CH3I + HI

f. CH3CH3 + Cl2 CH3CH2Cl + HCl

g. CH3CH2CH3 + Cl2 CH3CH2CH2Cl + HCl

h. (CH3)3CH + Cl2 (CH3)3CCl + HCl

14. Considerando as reatividades relativas dos quatro tipos de ligações C-H presentes nos alcanos em reações de

halogenação radicalar (Tabela 1), calcule as quantidades relativas para os produtos que seriam obtidos nas

reações mostradas a seguir:

Tabela 1: Reatividade relativa das ligações C-H de alcanos em reações de halogenação.

Ligação C-H F. (25oC, gás) Cl. (25oC, gás) Br. (125oC, gás)

CH3-H 0,5 0,004 0,002

RCH2-H 1 1 1

R2CH-H 1,2 4 80

R3C-H 1,4 5 1700

Para cada halogênio, as reatividades dos quatro tipos de ligação C-H se referem à da ligação C-H primária.

a. Cloração do 2,2,5-trimetil-hexano a 25oC

b. Fluoração do propano a 25oC

c. Bromação do metilciclopentano a 125oC

d. Cloração do 2,2,4-trimetilpentano a 25oC

e. Bromação do 2,2,4-trimetilpentano a 125oC