química orgânica - virtual...

Química Orgânica

Tradução

Sônia Midori Yamamoto

Química Orgânica

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)(Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)

Woodfield, Brian F.Virtual lab: química orgânica / Andrus – São Paulo: Pearson Education do Brasil,

2013.

ISBN 978-85-8143-115-4

1. Química – Estudo e ensino 2. Química – Problemas, exercícios etc. I. Woodfield. II. Outros autores: Andrus, Merritt B. III. Título.

13-01391 CDD-540.7

Índices para catálogo sistemático:1. Química: Estudo e ensino 540.7

© 2013 by Pearson Education do Brasil

Título original: Virtual ChemLab − Organic Synthesis and Organic Qualitative Analysis

Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida ou transmitida de

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escrito, da Pearson Education do Brasil.

Diretor editorial : Roger Trimer

Gerente editorial : Kelly Tavares

Supervisora de produção editorial: Silvana Afonso

Coordenadora de desenvolvimento editorial: Danielle Sales

Coordenador de produção editorial: Sérgio Nascimento

Editores assistentes : Luiz Salla e Marcos Guimarães

Preparação: Carolina Abed

Revisão: Adriane Schirmer

Revisão técnica : José Victor de Abreu

Capa : Solange Rennó (sobre o projeto original de Icaro de Abreu)

Editoração eletrônica e diagramação : Casa de Ideias

2013

Direitos exclusivos para língua portuguesa

cedidos à Pearson Education do Brasil, uma

empresa do grupo Pearson Education Avenida Santa Marina, 1193

CEP: 05036-001 — São Paulo - SPTel.: (11) 3821-3542

e-mail: [email protected]

VirtualLab.indb 4 13/05/13 16:54

V

Sumário

Prefácio .....................................................................................................IXIntrodução ................................................................................................. 1

1-1 Cromatografia em camada delgada ....................................................................... 1

Reações de alcenos .................................................................................... 52-1 Halogenação de alcenos – 1 ................................................................................ 52-2 Halogenação de alcenos – 2 ................................................................................ 92-3 Hidratação de alcenos – 1 .................................................................................. 132-4 Hidratação de alcenos – 2 .................................................................................. 172-5 Hidratação de alcenos – 3 .................................................................................. 212-6 Eterificação – 1 ................................................................................................. 252-7 Hidratação de alcenos – 4 .................................................................................. 292-8 Halogenação de alcenos – 3 .............................................................................. 332-9 Halogenação de alcenos – 4 .............................................................................. 372-10 Halogenação de alcenos – 5 ............................................................................ 412-11 Formação de haloidrina – 1 .............................................................................. 452-12 Epoxidação – 1 .............................................................................................. 492-13 Hidroboração – 1 ........................................................................................... 532-14 Hidroboração – 2 ........................................................................................... 572-15 Bromação de alcenos – 1 ................................................................................. 612-16 Bromação de alcenos – 2 ................................................................................. 652-17 Formação de haloidrina – 2 .............................................................................. 692-18 Epoxidação – 2 .............................................................................................. 73

Reações de dienos.................................................................................... 773-1 Halogenação de dienos – 1 ................................................................................ 773-2 Esterificação – 2 ................................................................................................ 813-3 Halogenação de dienos – 2 ................................................................................ 853-4 Reações de Diels-Alder – 1 .................................................................................. 893-5 Reações de Diels-Alder – 2 .................................................................................. 933-6 Reações de Diels-Alder – 3 .................................................................................. 973-7 Reações de Diels-Alder – 4 ................................................................................ 1013-8 Reações de Diels-Alder – 5 ................................................................................ 105

Substituição/eliminação ......................................................................... 1094-1 Solvólise de halogenetos de alquila .................................................................... 1094-2 Substituição nucleofílica – 1 ............................................................................... 1134-3 Síntese de Williamson – 1 ................................................................................. 1174-4 Formação de alcenos ....................................................................................... 1214-5 Substituição nucleofílica – 2 ............................................................................... 1254-6 Síntese de Williamson – 2 ................................................................................. 1294-7 Formação de amina ......................................................................................... 133

VI Sumário

Reações de álcoois ................................................................................. 1375-1 Halogenação de álcoois – 1 ............................................................................. 1375-2 Halogenação de álcoois – 2 ............................................................................. 1415-3 Halogenação de álcoois – 3 ............................................................................. 1455-4 Desidratação de álcoois ................................................................................... 149

Espectrocopia ........................................................................................ 1536-1 Interpretação de espectros de IV ......................................................................... 1536-2 Interpretação de espectros de RMN – 1 .............................................................. 1556-3 Interpretação de espectros de RMN – 2 .............................................................. 1596-4 Interpretação de espectros de RMN – 3 .............................................................. 1636-5 Interpretação de espectros de RMN – 4 .............................................................. 167

Análise qualitativa.................................................................................. 1717-1 Análise qualitativa – alcenos .............................................................................. 1717-2 Análise qualitativa – álcoois............................................................................... 1757-3 Análise qualitativa – aldeídos ............................................................................. 1797-4 Análise qualitativa – cetonas .............................................................................. 1837-5 Análise qualitativa – ácidos ............................................................................... 1877-6 Análise qualitativa – ésteres ............................................................................... 1917-7 Análise qualitativa – aminas .............................................................................. 1957-8 Análise qualitativa – amidas .............................................................................. 1997-9 Análise qualitativa – halogenetos ........................................................................ 2037-10 Análise qualitativa – éteres .............................................................................. 2077-11 Análise qualitativa – geral ............................................................................... 211

Subestação de aromáticos ...................................................................... 2138-1 Nitração do benzeno – 1 ................................................................................. 2138-2 Nitração do benzeno – 2 ................................................................................. 2178-3 Nitração do benzeno – 3 ................................................................................. 2218-4 Reações de Friedel-Crafts – 1............................................................................. 2258-5 Reações de Friedel-Crafts – 2............................................................................. 2298-6 Reações de Friedel-Crafts – 3............................................................................. 2338-7 Reações de Friedel-Crafts – 4............................................................................. 237

Ácidos carboxílicos ................................................................................ 2419-1 Formação de éter ............................................................................................ 2419-2 Formação de amida ......................................................................................... 2459-3 Hidrólise de éster ............................................................................................. 2499-4 Transesterificação ............................................................................................ 253

Adições de carbonila ............................................................................. 25710-1 Adição de Grignard – 1 ................................................................................. 25710-2 Adição de Grignard – 2 ................................................................................. 26110-3 Adição de Grignard – 3 ................................................................................. 26510-4 Redução de carbonila .................................................................................... 26910-5 Formação de acetal ....................................................................................... 273

Enóis e enolatos ..................................................................................... 27711-1 Halogenação em – 1 .................................................................................. 27711-2 Halogenação em – 2 .................................................................................. 28111-3 Halogenação em – 3 .................................................................................. 285

VIISumário

11-4 Aldol – 1 ..................................................................................................... 28911-5 Aldol – 2 ..................................................................................................... 29311-6 Aldol – 3 ..................................................................................................... 29711-7 Aldol – 4 ..................................................................................................... 30111-8 Condensação de Claisen – 1 .......................................................................... 30511-9 Condensação de Claisen – 2 .......................................................................... 30911-10 Condensação de Claisen – 3 ........................................................................ 31311-11 Reação de Dieckmann .................................................................................. 31711-12 Aldol – 5 ................................................................................................... 321

Oxidação e redução .............................................................................. 32512-1 Oxidação de álcoois – 1 ................................................................................ 32512-2 Oxidação de álcoois – 2 ................................................................................ 32912-3 Oxidação de álcoois – 3 ................................................................................ 33312-4 Oxidação de aldeído ..................................................................................... 33712-5 Oxidação de Baeyer-Villiger ............................................................................ 34112-6 Diidroxilação de alcenos ................................................................................ 34512-7 Redução de quinona ...................................................................................... 349

Epoxidação ........................................................................................... 35313-1 Epoxidação – 3 ............................................................................................ 353

IX

PrefácioBem-vindo ao Virtual lab: Química orgânica, um conjunto de simulações realistas e complexas

que abrange tópicos de química orgânica. Nos laboratórios, os alunos são postos em um ambiente virtual onde têm a liberdade de fazer escolhas e tomar decisões que enfrentariam em um laborató-rio orgânico de ensino; assim, podem experimentar suas consequên cias. O aplicativo possibilita a experiência de sintetizar produtos; desenvolver misturas de reação e realizar extrações; usar resso-nância magnética nuclear (RMN), espectroscopia de infravermelho (IR) e cromatografia em camada delgada (CCD) como ferramentas analíticas e purificar produtos por destilação ou recristalização. Além disso, permite realizar experiências de análise qualitativa em amostras desconhecidas, utilizan-do testes de grupos funcionais com um vídeo real que descreve os resultados dos ensaios. A simu-lação provê mais de 2.500.000 resultados para experiências de síntese e pode designar mais de 300 incógnitas de análise qualitativa. Este livro de exercícios de laboratório foi preparado para ser usado com a versão de usuário individual ou de aluno do Virtual ChemLab: Organic Synthesis and Organic Qualitative Analysis v2.5.

Após a instalação do Virtual ChemLab, o software é configurado inicialmente para ser exe cutado em modo independente ou de aluno. O acesso ao laboratório é feito clicando no livro de exercícios eletrônico ou na porta Organic Chemistry (Química Orgânica). O caderno eletrônico, novo nesta versão, deve ser empregado em conjunto com este livro de exercícios de laboratório. Na configura-ção inicial instalada, todo o pacote de simulação fica disponível para explorar e executar tarefas do livro. As atividades eletrônicas não podem ser recebidas pelo instrutor nem submetidas ao aluno; no entanto, a Web Connectivity Option (Opção de Conectividade Web) pode ser ativada, permitindo que tarefas eletrônicas e resultados de alunos sejam trocados por uma conexão padrão de Internet. Detalhes sobre como configurar e usar o recurso de conectividade web são fornecidos nos guias do usuário. É altamente recomendável que esses guias sejam estudados antes de rodar o software. Leia a seção Inicialização para obter mais informações sobre o uso do Virtual ChemLab com este livro.

A versão de aluno do Virtual ChemLab e o livro de exercícios foram concebidos para serem usados em conjunto com Organic Chemistry, de Paula Bruice, Organic Chemistry, de Leroy Wade e outras obras conhecidas de química orgânica. As experiências virtuais de simulação servem para demonstrar reações importantes, mecanismos de reação, seletividade de produto, interpretação de espectros e técnicas de análise qualitativa. O livro contém quase 90 planilhas correspondentes a essas experiências, que podem ser utilizadas como uma ferramenta prática para os alunos ou podem ser passadas pelo instrutor. Vários testes têm demonstrado que o uso do Virtual ChemLab melhora o desempenho do aluno em cerca de 30%.

Muitas atividades propostas no livro de exercícios simulam experiências de síntese em que o aluno deverá escolher acertadamente as matérias-primas, as condições de reação e os reagentes para o produto designado. Depois que a reação é iniciada, espera-se que o aluno conduza experiências de cromatografia em camada delgada (CCD) para determinar quando ela está completa. A primeira atividade demonstra como a CCD funciona e como usá-la para determinar em que momento a re-ação estará completa. A seguir, o aluno deverá lavar ou desenvolver a reação com o reagente aquoso apropriado e analisar um ou mais produtos utilizando espectroscopia de IV e RMN. Os objetivos

PrefácioX

da atividade são testar o conhecimento do aluno sobre o mecanismo e as condições apropriadas de reação, proporcionar-lhe a experiência de elaborar misturas de reação e ensinar na prática como interpretar os espectros de IR e RMN.

Outras atividades permitem aos alunos praticar ativamente a interpretação dos espectros de IR e RMN, por meio do acesso à biblioteca que comporta mais de 750 espectros de IR e outros 750 de RMN. Existem também vários trabalhos de análise qualitativa, que fornecem aos alunos elemen-tos desconhecidos que contêm grupos funcionais específicos para que eles deduzam a estrutura e o nome correspondente a cada um, com base em testes de grupos funcionais, análises das ligações C-H e espectros de IV e RMN.

Intro

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Cromatografi a em camada delgada

Cromatografi a em camada delgada (CCD) é uma ferramenta analítica simples e relativamente rápida, que serve para medir a extensão de uma reação ou a polaridade relativa de uma molécula. A placa de CCD é uma lâmina de vidro revestida com uma fi na camada de adsorvente de sílica (ou, às vezes, alumina). Próximo à sua parte inferior, uma pequena quantid ade da mistura a ser analisada é colocada ou espalhada. Quando se monitoram reações, é comum depositar as matérias-primas na faixa da esquerda e a mistura de reação à direita. A seguir, a placa é posta em uma cuba rasa contendo um solvente (20% de acetato de etila e hexano), de modo que apenas a parte inferior dela entre em contato com o líquido. Esse solvente, ou eluente, é a fase móvel que lentamente ascende até a placa de CCD por ação capilar.

Ao passar pelo material aplicado, o solvente leva a mistura espalhada até a placa na qual “com-pete” com a sílica da placa. Como o adsorvente de sílica é polar, as moléculas polares na mistura vão ascender muito pouco para a placa, enquanto as não polares terão pouca atração à sílica e, por conseguinte, subirão para o topo. Moléculas de polaridade intermediária vão estacionar em algum ponto entre esses dois extremos. Quando o solvente atingir o topo da placa, esta é removida da cuba e posta para secar. Então, componentes separados da mistura podem ser visualizados por exposição a uma lâmpada de UV. As posições de cada mancha na placa de CCD são identifi cadas e registradas, atribuindo-se valores R

f (do inglês, rate factor, “fator de fl uxo”) de 0,0 a 1,0, em que 0,0 indica que a

mancha está na parte inferior da placa e 1,0 indica que ela está no topo.

Nesta atividade, você será guiado pelas etapas de uma reação de esterifi cação simples para apren-der a usar a cromatografi a em camada delgada como uma ferramenta de monitoração da reação até que ela seja completada. Essa atividade também servirá como um tutorial para ensinar como utilizar as várias partes da simulação do laboratório de química orgânica em experiências posteriores.

1-1

Cromatografia em camada delgada2

Inicie o Virtual ChemLab e selecione Using Thin Layer Chromatography (“Usando cromatogra-fia em camada delgada”) na lista de exercícios do livro eletrônico. O programa será aberto na tela do laboratório orgânico. Você deverá ver uma bancada contendo reagentes na parte de trás, reagentes aquosos à direita, gavetas com os equipamentos necessários (basta clicar na gaveta para abri-la), uma lixeira vermelha para limpeza do laboratório e o almoxarifado orgânico do lado esquerdo. Outros equipamentos serão usados em outras atividades.

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Espectrômetro infravermelho Saída Ajuda

Almoxarifado

Lixeira

Agitador

GeloEquipamentos

CCD

Amostra de Reagentes

RMN

Prateleira de reagentes

Reagentes aquosos

Suporte para os balões

Lixeira

Balões de fundo redondo

Voltar a bancada

Prancheta de experimentos

Ajuda

Cromatografi a em camada delgada 3

Intro

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Entre no almoxarifado, clicando na janela Stockroom. Clique em um dos balões de fundo re-dondo localizados no balcão do almoxarifado. Arraste-o até o anel de cortiça perto da caixa de frascos e solte-o. Então, selecione as matérias-primas para a reação. Primeiro, clique no frasco contendo ácido 2-fenilacético (PhAcOH) e arraste a espátula para colocá-la sobre a boca do frasco. Em seguida, repita a operação para o 3-metil-1-butanol (PentOH), porém utilizando, dessa vez, uma seringa, por se tratar de um líquido. Matérias-primas também podem ser adicio-nadas clicando duas vezes sobre as garrafas. Clique na seta verde Return to Lab para voltar ao laboratório.

O frasco de fundo redondo, que contém as duas matérias-primas, deve estar agora no agitador. Clique na alça localizada no canto superior direito do laboratório para puxar a TV para baixo. O aparelho já deve estar no modo Tutorial e as duas matérias-primas devem estar listadas. Passe o mouse sobre os materiais listados para exibir suas estruturas no quadro-negro. Você poderá também obter ajuda sobre a utilização do Virtual ChemLab na TV, clicando no botão Help.

Para realizar uma reação de esterifi cação, é necessário adicionar ácido sulfúrico (H2SO

4) às

matérias-primas. Para isso, clique no recipiente de H2SO

4 na prateleira de reagentes, na parte

de trás da bancada do laboratório, e arraste a seringa até o frasco de fundo redondo. O ácido pode também ser adicionado com um duplo clique sobre o recipiente que o contém. Nesse momento, a TV deve mostrar que o ácido foi adicionado à mistura de reação.

Antes de iniciar a reação, é preciso aquecer a mistura para que ela possa prosseguir a uma veloci-dade adequada. Isso é feito pela adição de uma manta de aquecimento, de um condensador para que a mistura possa ser refl uxada e, por fi m, de nitrogênio, para manter uma atmosfera inerte – ambiente neutro no qual os gases que ali estejam não reajam com as substâncias presentes, também evitando o acúmulo de pressão. Clique na gaveta Heater para abri-la; depois, clique no aquecedor e arraste-o até o frasco de fundo redondo para colocá-lo no agitador. Feche a gaveta. Agora, abra a gaveta Condenser e ponha o condensador sobre o frasco de fundo redondo. Por fi m, clique na mangueira de nitrogênio à direita do agitador, arraste-a e solte-a sobre o con-densador. Clique no botão Stir Plate para iniciar a reação. Você poderá ver a mistura sendo agitada no frasco de fundo redondo.

Sem demora, faça uma medição de CCD clicando no recipiente TCL1 (localizado à direita do anel de cortiça) e arraste a placa de CCD soltando-a no frasco de fundo redondo. Uma janela deve se abrir mostrando os resultados da cromatografi a. Na faixa da matéria-prima (à esquerda), você verá duas grandes manchas próximas à parte inferior; na faixa da reação (à direita), você verá as mesmas duas manchas.

Por que as manchas são iguais em ambas as faixas?

Feche a janela da CCD e verifi que a reação após 15 minutos, adiantando o relógio do laborató-rio ou aguardando esse tempo passar. Para alterar o horário, basta clicar no botão apropriado sob os minutos, as dezenas de minutos ou os dígitos de horas do relógio. Passado esse tempo, repita a medição de CCD na mistura de reação.

1 Thin layer chromatography (TCL), cromatografi a em camada delgada, em inglês, no Virtual ChemLab. (N.E.)

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Cromatografia em camada delgada4

O que é a nova mancha?

O que aconteceu com o tamanho das manchas de matéria-prima? Por quê?

Feche novamente a janela de CCD e adiante a hora do laboratório até que todas as matérias--primas tenham sido consumidas. Você terá de acompanhar a reação com medições de CCD até observar que as matérias-primas foram consumidas.

Quanto tempo foi necessário para completar a reação?

Quais são os valores de Rf para as matérias-primas e o produto?

O que se pode afirmar sobre as polaridades relativas das matérias-primas e do produto?

Quando a reação está completa, a mistura é lavada – ou “resolvida” – com a adição de um rea-gente aquoso de pH apropriado em um funil de separação. Após agitar o funil para enxaguar completamente a mistura de reação, os produtos solúveis em água estarão na fase aquosa e todos os outros estarão na fase orgânica. Abra a gaveta que contém o funil de separação, clique nele e arraste-o sobre o frasco de fundo redondo que contém a solução. Agora que a mistu-ra está no funil, selecione o reagente aquoso HCl e arraste até a parte superior do funil para adicioná-lo. Duas camadas passarão a existir, sendo a parte superior a fase orgânica e a inferior a fase aquosa. Clique na fase orgânica para extrair o produto e arraste-o até o anel de cortiça na bancada do laboratório. Execute uma medição de CCD na solução no frasco para confirmar o produto resultante da reação.

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Halogenação de alcenos – 1Nesta atividade, o composto a ser sintetizado é o 1-cloro-1-metil-ciclo-hexano. Trata-se de

uma reação eletrofílica de adição a alcenos em que a ligação- é quebrada e duas novas ligações cova-lentes são formadas. Examine o produto com cuidado para determinar a nova funcionalidade. Tendo em mente o mecanismo, forme o intermediário de carbocátion mais estável e mais substituído.

Procedimentos de síntese

Inicie o Virtual ChemLab e selecione Alkene Halogenation – 1 na lista de exercícios do livro eletrônico. Depois de entrar no laboratório orgânico, vá para o almoxarifado clicando na janela Stockroom. Em seguida, selecione um balão de fundo redondo e coloque-o no anel de cortiça sobre o balcão. Usando os reagentes disponíveis na prateleira, identifi que as ma-térias-primas apropriadas, necessárias para sintetizar o composto desejado, e adicione-as ao frasco de fundo redondo. Acrescente éter (Et

2O) como solvente e clique na seta verde

Return to Lab para voltar ao laboratório.

O frasco de fundo redondo, contendo as matérias-primas, deve estar no agitador. Clique na alça localizada no canto superior direito do laboratório para puxar a TV para baixo. O aparelho já deve estar no modo Tutorial e as matérias-primas e o solvente devem estar listados. Do grupo de reagentes que se encontram na bancada, selecione o correto para sintetizar o composto e

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Espectrômetro infravermelho

Halogenação de alcenos – 16

adicione-o ao frasco do agitador. Então, junte o aquecedor, o condensador e o gás N2 ao frasco

para que a mistura de reação possa ser aquecida.

Inicie a reação clicando no botão Stir na parte frontal do agitador. Você poderá observar a mis-tura de reação sendo agitada no frasco. Monitore o progresso da reação por meio de medições de CCD, conforme necessário, até que o produto tenha se formado e as matérias-primas tenham sido consumidas. É possível adiantar o tempo do laboratório no relógio na parede. Clique no livro sobre a bancada. Você poderá salvar a visualização de suas placas clicando em Save na janela do CCD.

Quando a reação estiver completa, “resolva-a”. Primeiramente, arraste e deposite o funil de se-paração, localizado em uma gaveta, no frasco. Depois, adicione água ao funil. Extraia deste último a camada orgânica, clicando na camada superior e arrastando-a para o anel de cortiça sobre a bancada. Seu composto deve estar, agora, no frasco.

Liste as matérias-primas, os reagentes, os solventes e os produtos formados.

Quanto tempo foi necessário para terminar a reação?

Quais são os valores de CCD (Rf) para:

a) matérias-primas?

b) produtos?

Descreva o mecanismo dessa reação.

Espectros de IV e RMN

Depois de completar uma reação e desenvolver os produtos, ainda é necessário confirmar se o produto correto foi formado. As ferramentas mais comuns utilizadas para esse tipo de análise são as

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Halogenação de alcenos – 1 7

Reaç

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espectroscopias de infravermelho (IV)1 e de ressonância magnética nuclear (RMN)2. No laboratório virtual, somente os espectros de RMN 1H estão disponíveis. Detalhes sobre como interpretar espec-tros de IV e RMN são encontrados no livro. Seu instrutor pode ou não pedir que execute esta seção, dependendo de como sua aula está estruturada.

Para coletar um espectro de IV de seu produto, clique no espectrômetro de infravermelho (localizado abaixo do relógio do laboratório) e arraste o ícone da placa de sal3 até o frasco so-bre a bancada. Nesse momento, uma janela contendo o espectro de IV de seu produto deverá se abrir. Identifique os picos relevantes nele e registre a posição e o grupo funcional associado para cada um na tabela a seguir. O resultado também pode ser salvo no livro de laboratório para análise posterior.

IV – Listar posição (cm–1) e grupo funcional 4.

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3. 7.

Para coletar um espectro de RMN 1H de seu produto, clique no ímã de RMN localizado à di-reita do quadro-negro e arraste o tubo de amostra de RMN até o frasco sobre a bancada do laboratório. Uma janela contendo o espectro de RMN de seu produto deverá se abrir agora. Você pode ampliar várias partes do espectro clicando e arrastando sobre a área desejada. O botão Zoom Out é utilizado para visualizar o espectro completo. Identifique todos os picos do espectro de RMN e registre o deslocamento químico, o desdobramento e o número de átomos de hidrogênio para cada pico na tabela a seguir. Esse resultado também pode ser salvo no livro de laboratório para análise posterior.

RMN 1H Pico Deslocamento químico ( )

Multipli-cidade† H‡ Pico Deslocamento

químico ( ) Multipli-cidade† H‡

Estrutura: 1 7

Cl

1-cloro-1-metil-ciclo-hexano

2 8 3 9 4 10 5 11 6 12

† Especifique a multiplicidade como um singlete (s), dupleto (d), tripleto (t), quarteto (q) ou multipleto (m). ‡ Especifique o número de hidrogênios associados a cada pico.

1 Infrared (IR) (infravermelho), em inglês, no original. (N.E.)2 Nuclear Magnetic Ressonance (NMR), em inglês, no original. (N.E.)3 A análise no IV necessita que a amostra seja prensada com um sal de alta pureza — geralmente KBr ou

NaCl —, formando a placa de sal.

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Os espectros de IV e RMN que você mediu e registrou nas tabelas anteriores confirmam que foi sintetizado o composto designado? Explique.

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Halogenação de alcenos – 2Nesta atividade, o composto a ser sintetizado é o 2-cloro-hexano. Novamente, trata-se de uma

reação eletrofílica de adição a alcenos. Examine o produto para determinar a nova funcionalidade. Tenha em mente que múltiplas matérias-primas podem gerar o mesmo produto, mas não com a mesma seletividade. Lembre-se de formar o intermediário de carbocátion mais substituído.


Inicie o Virtual ChemLab e selecione Alkene Halogenation – 2 na lista de exercícios do livro eletrônico. Depois de entrar no laboratório orgânico, vá para o almoxarifado clicando na janela Stockroom. Em seguida, selecione um frasco de fundo redondo e coloque-o no anel de cortiça sobre o balcão. Usando os reagentes disponíveis na prateleira, identifi que as matérias-primas apropriadas, necessárias para sintetizar o composto desejado, e adicione-as ao frasco. Acrescente éter (Et

2O) como solvente e clique na seta verde Return to Lab para voltar ao laboratório.

O frasco de fundo redondo contendo as matérias-primas deve estar no agitador. Clique na alça localizada no canto superior direito do laboratório para puxar a TV para baixo. O aparelho já deve estar no modo Tutorial e as matérias-primas e o solvente devem estar listados. Do grupo de reagentes que se encontram na bancada, selecione o correto para sintetizar o composto e adicione-o ao frasco no agitador. Então, junte o aquecedor, o condensador e o gás N

2 ao frasco


Inicie a reação clicando no botão Stir na parte frontal do agitador. Você poderá observar a mistura de reação sendo agitada no frasco. Monitore o progresso da reação por meio de medições de CCD, conforme necessário, até que o produto tenha se formado e as matérias--primas tenham sido consumidas. Pode-se adiantar o tempo do laboratório no relógio na parede. Você também pode salvar suas placas de CCD, com o livro de laboratório eletrônicoaberto (clique no livro sobre a bancada para abri-lo), clicando em Save na janela de CCD.

Quando a reação estiver completa, “resolva-a”. Primeiramente, arraste e deposite o funil de se-paração, localizado em uma gaveta, no frasco. Depois, adicione água ao funil. Extraia deste último a fase orgânica, clicando na camada superior e arrastando-a para o anel de cortiça sobre a bancada. Seu composto deve estar, agora, no frasco.



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4



(a) matérias-primas?

(b) produtos?



Depois de completar uma reação e desenvolver os produtos, ainda é necessário confirmar se o produto correto foi formado. As ferramentas mais comuns utilizadas para esse tipo de análise são as espectroscopias de infravermelho (IV) e de ressonância magnética nuclear (RMN). No laboratório virtual, somente os espectros de RMN 1H estão disponíveis. Detalhes sobre como interpretar espec-tros de IV e RMN são encontrados no livro. Seu instrutor pode ou não pedir que execute esta seção, dependendo de como sua aula está estruturada.

Para coletar um espectro de IV de seu produto, clique no espectrômetro de infravermelho (locali-zado abaixo do relógio do laboratório) e arraste o ícone da placa de sal até o frasco sobre a bancada. Nesse momento, uma janela contendo o espectro de IV de seu produto deverá se abrir. Identifique os picos relevantes nele e registre a posição e o grupo funcional associado para cada um na tabela a seguir. O resultado também pode ser salvo no livro de laboratório para análise posterior.


1. 5.

2. 6.

3. 7.

Para coletar um espectro de RMN 1H de seu produto, clique no ímã de RMN localizado à direita do quadro-negro e arraste o tubo de amostra de RMN até o frasco sobre a bancada do laborató-rio. Uma janela contendo o espectro de RMN de seu produto deverá se abrir. Você pode ampliar várias partes do espectro clicando e arrastando sobre a área desejada. O botão Zoom Out é utilizado para visualizar o espectro completo. Identifique todos os picos do espectro de RMN e registre o deslocamento químico, o desdobramento e o número de átomos de hidrogênio para

5

6


Reaç

ões

de a

lcen

os

cada pico na tabela a seguir. Esse resultado também pode ser salvo no livro de laboratório para análise posterior.




Estrutura: 1 7

Cl

2-cloro-hexano

2 8 3 9 4 10 5 11 6 12



7

13

nome turma data / /

Reaç

ões

de a

lcen

os

Hidratação de alcenos – 1Nesta atividade, o composto a ser sintetizado é o 2-metil-2-butanol. Novamente, trata-se de

uma reação eletrofílica de adição a alcenos. Examine o produto para determinar a nova funcionalida-de. Tenha em mente que múltiplas matérias-primas podem gerar o mesmo produto, mas não com a mesma seletividade. Lembre-se de formar o intermediário de carbocátion mais substituído e coloque o eletrófi lo na posição terminal.


Inicie o Virtual ChemLab e selecione Alkene Hydration – 1 na lista de exercícios do livro ele-trônico. Depois de entrar no laboratório orgânico, vá para o almoxarifado clicando na janela Stockroom. Em seguida, selecione um frasco de fundo redondo e coloque-o no anel de cortiça sobre o balcão. Usando os reagentes disponíveis na prateleira, identifi que as matérias-primas apropriadas, necessárias para sintetizar o composto desejado, e adicione-as ao frasco de fundo redondo. Acrescente água como solvente e clique na seta verde Return to Lab para voltar ao laboratório.


2 ao frasco


Inicie a reação clicando no botão Stir na parte frontal do agitador. Você poderá observar a mis-tura de reação sendo agitada no frasco. Monitore o progresso da reação por meio de medições de CCD, conforme necessário, até que o produto tenha se formado e as matérias-primas tenham sido consumidas. Pode-se adiantar o tempo do laboratório no relógio na parede. Você também pode salvar suas placas de CCD, com o livro de laboratório eletrônico aberto (clique no livro sobre a bancada para abri-lo), clicando em Save na janela de CCD.

Quando a reação estiver completa, “resolva-a”. Primeiramente, arraste e deposite o funil de se-paração, localizado em uma gaveta, no frasco. Depois, adicione água ao funil. Extraia deste últi-mo a fase orgânica clicando na camada superior e arrastando-a para o anel de sobre a bancada. Seu composto deve estar, agora, no frasco.


2-3

1

2

3

4

Hidratação de alcenos – 114




(b) produtos?



Depois de completar uma reação e desenvolver os produtos, ainda é necessário confirmar se o produto correto foi formado. As ferramentas mais comuns utilizadas para esse tipo de análise são as espectroscopias de infravermelho (IV) e de ressonância magnética nuclear (RMN). No laboratório virtual, somente os espectros de RMN 1H estão disponíveis. Detalhes sobre como interpretar espec-tros de IV e RMN são encontrados no livro. Seu instrutor pode ou não pedir-lhe que execute esta seção, dependendo de como sua aula está estruturada.

Para coletar um espectro de IV de seu produto, clique no espectrômetro de infravermelho (locali-zado abaixo do relógio do laboratório) e arraste o ícone da placa de sal até o frasco sobre a banca-da. Nesse momento, uma janela contendo o espectro de IV de seu produto deverá se abrir. Identi-fique os picos relevantes nele e registre a posição e o grupo funcional associado para cada um na tabela a seguir. O resultado também pode ser salvo no livro de laboratório para análise posterior.


1. 5.

2. 6.

3. 7.

Para coletar um espectro de RMN 1H de seu produto, clique no ímã de RMN localizado à direita do quadro-negro e arraste o tubo de amostra de RMN até o frasco sobre a bancada do

5

6

Hidratação de alcenos – 1 15

Reaç

ões

de a

lcen

os

laboratório. Uma janela contendo o espectro de RMN de seu produto deverá se abrir agora. Você pode ampliar várias partes do espectro clicando e arrastando sobre a área desejada. O botão Zoom Out é utilizado para visualizar o espectro completo. Identifique todos os picos do espectro de RMN e registre o deslocamento químico, o desdobramento e o número de átomos de hidrogênio para cada pico na tabela a seguir. Esse resultado também pode ser salvo no livro de laboratório para análise posterior.




Estrutura: 1 7

OH

2-metil-2-butanol

2 8 3 9 4 10 5 11 6 12



7

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nome turma data / /

Reaç

ões

de a

lcen

os

Hidratação de alcenos – 2Nesta atividade, o composto a ser sintetizado é o 2-hexanol. Mais uma vez, trata-se de uma

reação eletrofílica de adição a alcenos. Examine o produto para determinar a nova funcionalidade. Tenha em mente que múltiplas matérias-primas podem gerar o mesmo produto, mas não com a mesma seletividade. Lembre-se de formar o intermediário de carbocátion mais substituído.


Inicie o Virtual ChemLab e selecione Alkene Hydration – 2 na lista de exercícios do livro ele-trônico. Depois de entrar no laboratório orgânico, vá para o almoxarifado clicando na janela Stockroom. Em seguida, selecione um frasco de fundo redondo e coloque-o no anel de cortiça sobre o balcão. Usando os reagentes disponíveis na prateleira, identifi que as matérias-primas apropriadas, necessárias para sintetizar o composto desejado, e adicione-as ao frasco. Acrescente água como solvente e clique na seta verde Return to Lab para voltar ao laboratório.


2 ao frasco



Quando a reação estiver completa, “resolva-a”. Primeiramente, arraste e deposite o funil de se-paração, localizado em uma gaveta, no frasco. Depois, adicione água ao funil. Extraia deste último a fase orgânica clicando na camada superior e arrastando-a para o anel de cortiça sobre a bancada. Seu composto deve estar, agora, no frasco.


2-4

1

2

3

4





(b) produtos?






1. 5.

2. 6.

3. 7.


5

6


Reaç

ões

de a

lcen

os





Estrutura: 1 7

OH

2-Hexanol

2 8 3 9 4 10 5 11 6 12



7

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nome turma data / /

Reaç

ões

de a

lcen

os

Hidratação de alcenos – 3Nesta atividade, o composto a ser sintetizado é o 1-metil-ciclohexanol. Trata-se, também esta,

de uma reação eletrofílica de adição a alcenos. Examine o produto para determinar a nova funcio-nalidade. Tenha em mente que múltiplas matérias-primas podem gerar o mesmo produto, mas não com a mesma seletividade. Lembre-se de formar o intermediário de carbocátion mais substituído.




2 ao frasco



Quando a reação estiver completa, “resolva-a”. Primeiramente, arraste e deposite o funil de se-paração, localizado em uma gaveta, no frasco. Depois, adicione água ao funil. Extraia a fase orgânica do funil clicando na camada superior e arrastando-a para o anel de cortiça na bancada do laboratório. Seu composto deve estar, agora, no frasco.


2-5

1

2

3

4





(b) produtos?






1. 5.

2. 6.

3. 7.


5

6


Reaç

ões

de a

lcen

os





Estrutura: 1 7

OH

1-metil-ciclohexanol

2 8 3 9 4 10 5 11 6 12



7

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nome turma data / /

Reaç

ões

de a

lcen

os

Eterifi cação – 1Nesta atividade, o composto a ser sintetizado é o etil-2-hexil éter. Trata-se de uma reação ele-

trofílica de adição a alcenos. Examine o produto para determinar a nova funcionalidade. Tenha em mente que múltiplas matérias-primas podem gerar o mesmo produto, mas não com a mesma seleti-vidade. Lembre-se de formar o intermediário de carbocátion mais substituído.


Inicie o Virtual ChemLab e selecione Etherfi cation – 1 na lista de exercícios do livro eletrônico. Depois de entrar no laboratório orgânico, vá para o almoxarifado clicando na janela Stockroom. Em seguida, selecione um frasco de fundo redondo e coloque-o no anel de cortiça sobre o bal-cão. Usando os reagentes disponíveis na prateleira, identifi que as matérias-primas apropriadas, necessárias para sintetizar o composto desejado, e adicione-as ao frasco. Acrescente éter (Et

2O)

como solvente e clique na seta verde Return to Lab para voltar ao laboratório.


2 ao frasco



Quando a reação estiver completa, “resolva-a”. Primeiramente, arraste e deposite o funil de se-paração, localizado em uma gaveta, no frasco. Depois, adicione água ao funil. Extraia deste último a fase orgânica clicando na camada superior e arrastando-a para o anel de cortiça sobre a bancada. Seu composto deve estar, agora, no frasco.


2-6

1

2

3

4

Eterificação – 126




(b) produtos?






1. 5.

2. 6.

3. 7.


5

6

Eterificação – 1 27

Reaç

ões

de a

lcen

os





Estrutura: 1 7

O

etil 2-hexil éter

2 8 3 9 4 10 5 11 6 12



7

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nome turma data / /

Reaç

ões

de a

lcen

os

Hidratação de alcenos – 4Nesta atividade, o composto a ser sintetizado é o 2-metil-2-pentanol. Também esta é uma

rea ção eletrofílica de adição a alcenos. Examine o produto para determinar a nova funcionalidade. Tenha em mente que múltiplas matérias-primas podem gerar o mesmo produto, mas não com a mesma seletividade. Lembre-se de formar o intermediário de carbocátion mais substituído.




2 ao frasco



Quando a reação estiver completa, “resolva-a”. Primeiramente, arraste e deposite o funil de se-paração, localizado em uma gaveta, no frasco. Depois, adicione água ao funil. Extraia deste último a fase orgânica, clicando na camada superior e arrastando-a para o anel de cortiça sobre a bancada. Seu composto deve estar, agora, no frasco.


2-7

1

2

3

4



Quais são os valores de CCD (Rf) para


(b) produtos?




Para coletar um espectro de IV de seu produto, clique no espectrômetro de infravermelho (locali-zado abaixo do relógio do laboratório) e arraste o ícone da placa de sal até o frasco sobre a bancada. Nesse momento, uma janela contendo o espectro de IV de seu produto deverá se abrir. Identifique os picos relevantes nele e registre a posição e o grupo funcional associado para cada um na tabela a seguir. O resultado também pode ser salvo no livro de laboratório para análise posterior.


1. 5.

2. 6.

3. 7.


5

6


Reaç

ões

de a

lcen

os





Estrutura: 1 7

OH

2-metil-2-pentanol

2 8 3 9 4 10 5 11 6 12



7

33

nome turma data / /

Reaç

ões

de a

lcen

os

Halogenação de alcenos – 3Nesta atividade, o composto a ser sintetizado é o 2-cloro-2,3-dimetilbutano, outra reação ele-

trofílica de adição a alcenos. Examine o produto para determinar a nova funcionalidade. Tenha em mente que múltiplas matérias-primas podem gerar o mesmo produto, mas não com a mesma seleti-vidade. Lembre-se de formar o intermediário de carbocátion mais substituído novamente.


Inicie o Virtual ChemLab e selecione Alkene Halogenation – 3 na lista de exercícios do livro eletrônico. Depois de entrar no laboratório orgânico, vá para o almoxarifado clicando na janela Stockroom. Em seguida, selecione um frasco de fundo redondo e coloque-o no anel de cortiça sobre o balcão. Usando os reagentes disponíveis na prateleira, identifi que as matérias-primas apropriadas, necessárias para sintetizar o composto desejado, e adicione-as ao frasco. Acrescente éter (Et

2O) como solvente e clique na seta verde Return to Lab para voltar ao laboratório.


2 ao frasco



Quando a reação estiver completa, “resolva-a”. Primeiramente, arraste e deposite o funil de separação, localizado em uma gaveta, no frasco. Depois adicione água ao funil. Extraia deste último a fase orgânica clicando na camada superior e arrastando-a para o anel de cortiça na bancada. Seu composto deve estar, agora, no frasco.


2-8

1

2

3

4





(b) produtos?




Para coletar um espectro de IV de seu produto, clique no espectrômetro de infravermelho (lo-calizado abaixo do relógio do laboratório) e arraste o ícone da placa de sal até o frasco sobre a bancada. Nesse momento, uma janela contendo o espectro de IV deverá se abrir. Identifique os picos relevantes nele e registre a posição e o grupo funcional associado para cada um na tabela a seguir. O resultado também pode ser salvo no livro de laboratório para análise posterior.


1. 5.

2. 6.

3. 7.


5

6


Reaç

ões

de a

lcen

os





Estrutura: 1 7

Cl

2-cloro-2,3-dimetilbutano

2 8 3 9 4 10 5 11 6 12



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química orgânica - virtual...

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