reações organicas 1
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Reações BásicasTRANSCRIPT
1 Reações Orgânicas – Parte I
Colégio Salesiano Sagrado Coração Aluna(o): _____________________________________________ Nº: _________ Turma: 3º ano ________
Recife, ______ de ________________ de 2013
Disciplina: Química Professor: Eber Barbosa
Reações Orgânicas – Parte I ]
Neste capítulo veremos como prever a formação de determinados produtos orgânicos a partir de seus reagentes, sem a análise obrigatória dos estágios intermediários que envolvem o processo.
01 – Considerações Iniciais
As reações orgânicas são muito lentas, por isso geralmente necessitam de catalisadores, altas pressões e temperaturas elevadas.
As reações de adição são comuns nas cadeias insaturadas (com ligação dupla ou tripla), ou seja, cadeias
que apresentam ligação . Não esqueça que a ligação é fraca e por isso se quebra com muita facilidade. A ligação proporciona certa instabilidade à cadeia carbônica, possibilitando reações conforme ilustrado abaixo...
As reações de substituição são comuns em cadeias saturadas (apresentam apenas ligações simples, ou
seja, todas as ligações são do tipo ). A não existência de ligações torna a cadeia mais estável. Dessa forma é mais difícil a quebra de ligações, o que dificulta as reações de adição. Na impossibilidade de ocorrer adição, haverá uma substituição, uma troca de átomos entre os compostos reagentes, conforme ilustrado abaixo... Exemplos: a) b)
H Cℓ H H H C C H + Cℓ Cℓ H C C H + H Cℓ H H H H
Cℓ Cℓ
Reações de Adição e Substituição
Reação de adição
Reação de substituição
C C + A B C C
A B
C C + A B C C + A
B
H C C H + Cℓ Cℓ H C C H H H H H
RECIFE
2 Reações Orgânicas – Parte I
Alguns detalhes devem ser inicialmente considerados antes de nos aprofundarmos nesse capítulo...
Reações com o anel benzênico O anel benzênico possui três ligações duplas. Em função disso, era de se esperar que sofresse reações de
adição com a quebra das ligações .
Porém o fenômeno da ressonância (deslocamento dos elétrons ) atrapalha, dificulta, impede a quebra das
ligações , tornando a cadeia estável de forma que dificilmente ocorrerá reação de adição.
O anel benzênico sofre reações de substituição.
Reações em cadeias cíclicas.
As cadeias cíclicas com mais de quatro carbonos são muito estáveis (dificilmente podem ser quebradas). Em função disso, esses compostos sofrem substituição.
As cadeias cíclicas com três ou quatro carbonos são muito instáveis, ou seja, se rompem com grande facilidade permitindo reações de adição com quebra da cadeia cíclica. Conclusão: ciclopropano .......... ciclobutano .............. ciclopentano ............ ciclohexano
H2C CH H2C CH2 CH
H2C CH H2C CH2 CH
H C HC CH HC CH C H
Melhores representações para o anel benzênico.
ou
Cℓ
+ H Cℓ
H2C CH2 H2C CH2
CH2 CH2 CH2 CH2 Cℓ Cℓ
Instáveis = quebram com facilidade Sofrem adição
Estáveis = dificilmente se quebram Sofrem substituição
Mais carbonos
Mais estável
Ressonância
Deslocamento
dos elétrons
H C HC CH HC CH C H
H C HC CH HC CH C H
H C H C C H H C C H C H
+ Cℓ Cℓ
H C H C C Cℓ H C C H C H
+ H Cℓ
H
+ Cℓ Cℓ
+ Cℓ Cℓ
3 Reações Orgânicas – Parte I
02 – Hidrogenação Catalítica ou Redução
Corresponde à reação com hidrogênio (H2) resultando na quebra da ligação pi. Ocorre mediante pressão e temperatura elevadas com níquel ou platina como catalisadores.
2.A – Redução dos alcenos Exemplo001: Hidrogenação do etileno
Exemplo002: Redução catalítica do propeno
Importante: A hidrogenação dos alcenos é conhecida como reação de Sabatier-Senderens, para preparação de alcanos.
2.B – Redução dos alcinos
Ocorre em duas etapas se for empregado um catalisador fraco (Pd com BaSO4). Alcino + H2 alceno + H2 alcano Sendo a 2a etapa mais lenta que a primeira porque a ligação tripla é mais instável que a ligação dupla. Se for empregado um catalisador forte (Ni ou Pt), a reação produz direto o alcano.
Exemplo003: Hidrogenação do propino com catalisador fraco
Exemplo004: Hidrogenação do acetileno diante de níquel como catalisador.
2.C – Redução dos compostos nitrogenados:
No estágio final, sempre produzem aminas, independente do composto orgânico reagente ser um nitrilo, uma amida ou um nitro-composto. Exemplo005: Determine o produto da reação do cianeto de etila com 2 mols de hidrogênio. Exemplo006: Redução do etanonitrilo
2.D – Redução dos hidrocarbonetos cíclicos:
Podem ocorrer na presença de níquel (Ni) como catalisador, em temperaturas da ordem de 200oC, para o
ciclopropano e o ciclobutano. Nessa temperatura, a estabilidade dos anéis com cinco carbonos (ou mais) não permitem a quebra das moléculas.
Apenas em temperaturas da ordem de 300oC os anéis com cinco carbonos sofrem hidrogenação, mas é
bom lembrar que, quanto maior a quantidade de carbonos no anel, maior será a temperatura necessária para a hidrogenação, tornando-as praticamente inviáveis.
1a etapa 2
a etapa
H2 +
H2 +
H2 + Pd H2 +
CH CH 2 H2 + Ni
2 H2 + CH3 CH C N CH3 CH2 CH2 NH2
2 H2 + CH3 C N CH3 CH2 NH2
CH2 CH2 CH2 CH2 H H
CH2 CH CH3 CH2 CH CH3 H H
CH CH CH3 CH2 CH CH3 CH3 CH2 CH3
Pd
CH3 CH3
4 Reações Orgânicas – Parte I
Exemplo007: Hidrogenação do ciclobutano, com níquel e aquecido a 200oC.
Exemplo008: Hidrogenação do ciclopentano, com níquel e aquecido a 300oC.
Justificativa de Bayer para instabilidade das cadeias cíclicas
Sabemos que os carbonos sp3 são tetraédricos e apresentam um ângulo de 109o 29’ entre suas ligações. Porém para formar cadeias cíclicas, esse ângulo sofre distorções...
Observação: A grande estabilidade dos anéis com seis carbonos ou mais foi explicada, em 1890, por Sachse-Mohr, em uma teoria segundo a qual esses anéis não seriam planos, mas sim espaciais, e os ângulos formados entre esses carbonos seriam de 109o 28’.
No caso do ciclohexano...
03 – Reação de Halogenação
Reações entre composto orgânico e moléculas de X2 (sendo X um halogênio) diante de calor e luz ultravioleta, podendo ocorrer na forma de adição ou de substituição, geralmente obedecendo aos critérios...
Adição: Quando X2 reage com compostos insaturados ou com cadeias cíclicas instáveis.
Substituição: Quando X2 reage com cadeias abertas saturadas, ciclos estáveis ou anel benzênico.
Principalmente no caso dos hidrocarbonetos, a reação com Cℓ2 e Br2 ocorre em CCℓ4 como solvente. Exemplo009: Etileno tratado com gás cloro. Exemplo010: Etano reagindo com bromo (diante do calor e luz ultravioleta).
CH2 CH2 Cℓ Cℓ
109o 29’
60o
90o 108o
Observe que à medida que aumenta o número de átomos de carbono no anel, diminui a distorção sofrida no ângulo entre as ligações. Sendo assim os anéis são mais estáveis,
à medida que aumenta o número de átomos de carbono.
CH2 CH2
CH2 CH2
+ H2
+ H2
Forma de Cadeira
Mais estável por apresentar maior distância entre os ligantes dos carbonos das extremidades.
Forma de Barco
Cℓ2 +
Observação: O produto formado na reação do 9º exemplo é um óleo fino; daí o nome “olefina” dado aos alcenos.
+ Br Br +
CH3 CH2 CH2 CH3
H2C CH2 H2C CH2 CH2
CH3 CH2 CH2 CH2 CH3
sp3
CH2 CH2
CH2 CH2 H H
CH2 CH2 H Br
H Br
120o ? ? ?
? ? ?
Mais instável que a forma de cadeira, devido à maior proximidade entre as
extremidades que sofrem maior repulsão.
F2, Cℓ2, Br2, I2
5 Reações Orgânicas – Parte I
Exemplo011: Adição de 1 mol cloro a 1 mol de acetileno.
Exemplo012: Adição de bromo ao ciclopropano.
Exemplo013: Reação entre gás cloro e ciclopentano. Exemplo014: Metano reagindo com cloro diante do calor e luz ultravioleta
Importante: Nas reações de substituição é formado em maior percentual, o produto que corresponde à troca do
hidrogênio pertencente ao carbono menos hidrogenado. Segundo Saytzeff...
O átomo de hidrogênio é retirado do átomo de carbono menos hidrogenado. Exemplo015: Propano + Bromo (diante do calor e luz ultravioleta) Exemplo016: Iso–butano tratado com cloro na presença de calor e luz ultravioleta. Exemplo017: Qual o produto orgânico formado pela reação entre cloro gasoso e benzeno? Importante: A adição de F2 é tão rápida e violenta que destrói a molécula orgânica.
A adição de I2 é tão lenta, mesmo diante de catalisador, que é como se não ocorresse.
Dessa forma as adições de halogênio, na prática, envolvem apenas o cloro e o bromo.
Os compostos clorados são importantes como solventes orgânicos não inflamáveis, usados tanto em laboratório como na indústria.
CH CH Cℓ2 + H C C H Cℓ Cℓ
Comentários: O produto obtido (1,2–dicloro–eteno) apresenta isomeria geométrica...
Cis e Trans
CH2 H2C CH2
+
H
H
Cℓ Cℓ + +
+ Cℓ Cℓ +
+ +
+ Cℓ Cℓ +
H Cℓ Cℓ +
Cℓ +
H H C C Cℓ Cℓ
H Cℓ C C Cℓ H
Br Br CH2 CH2 CH2 Br Br
H2C CH2 H2C C CH2
Cℓ
H
H2C CH2 H2C C CH2
H Cℓ
H H C H H
H H C Cℓ H
H Cℓ
H Br
H Cℓ
H Cℓ
H H H H C C C H H H H
Br Br
H H H H C C C H H Br H
H H H H C C C H H CH3 H
H Cℓ H H C C C H H CH3 H
Ocorreu como substituição porque anéis com 5 carbonos ou mais são estáveis.
Ocorreu como adição porque anéis com 3 ou 4 carbonos são instáveis.
Ocorreu como substituição porque anéis aromáticos são estáveis.
6 Reações Orgânicas – Parte I
04 – Adição de Halogenidretos
Reação entre composto orgânico e moléculas do tipo HX (HCℓ, HBr ou HI). Ocorrem na forma de adição com a quebra da ligação pi em compostos alifáticos ou quebra de anéis pouco estáveis (3 ou 4 carbonos no ciclo). Exemplo018: Etileno tratado com ácido clorídrico.
Exemplo019: Propeno tratado com brometo de hidrogênio
Exemplo020: Quais os dois produtos obtidos quando o buteno – 1 é tratado com ácido clorídrico ? Qual deles é produzido em maior percentual ?
Exemplo021: Qual o nome oficial (IUPAC) do composto formado em maior abundância quando o metil–buteno–2 é
tratado com ácido bromídrico ?
Efeito ou inversão de Kharash
Na reação de adição exclusivamente do HBr na presença de peróxido (H2O2), ocorre o inverso das previsões de Markownikoff, ou seja, o átomo de hidrogênio é adicionado ao carbono menos hidrogenado. Exemplo022: Qual o produto obtido quando o buteno–1 é tratado com brometo de hidrogênio diante de água oxigenada? Exemplo023: Qual o composto formado quando o propeno é tratado com ácido bromídrico na presença de um peróxido ?
Exemplo024: Reação entre ciclobutano e ácido clorídrico. Observação: Não ocorrem as adições de HX aos anéis do ciclopentano e ciclohexano devido à estabilidade desses anéis.
Br H
CH2 CH CH3 + H Br
CH2 CH CH2 CH3 H Cℓ + CH2 CH CH2 CH3 H Cℓ
+
Formado em maior percentual segundo a regra de Markownikoff
CH3 C CH CH3 CH3
+ H Br CH3 C CH CH3 CH3
CH2 CH CH2 CH3 H Br + H2O2
CH2 CH CH3 + H Br Peróxido
CH2 CH2
CH2 CH2
+ H Cℓ CH2 CH2 CH2 CH2 Cℓ H
+ H Cℓ CH2 CH2
Regra de Markownikoff
Nas reações de adição, a parte positiva (H+, por exemplo) é preferencialmente adicionada ao carbono mais hidrogenado.
CH2 CH CH2 CH3 H Cℓ +
CH2 CH CH2 CH3 Cℓ H
CH2 CH CH2 CH3 Br H
CH2 CH CH3 Br H
CH2 CH CH3 H Br
CH2 CH2 H Cℓ
Raramente esta forma é obtida.
O produto formado foi o 2–bromo–propano. Porém há formação do 1–bromo–propano também, mas em percentual tão baixo que sua formação se torna desprezível.
7 Reações Orgânicas – Parte I
05 – Reação de Hidratação Corresponde a adição de água em meio ácido sob ação catalítica, provocando a quebra da ligação pi.
Importante: Água = H+ OH–
Exemplo025: Hidratação do etileno em meio ácido Exemplo026: Hidratação do buteno – 1 em meio ácido Exemplo027: Hidratação do acetileno Exemplo028: Hidratação do propino Cuidado para não confundir: Quando a adição de água quebra a molécula orgânica em outras duas moléculas, têm-se
uma hidrólise do composto orgânico (reação essa que será vista posteriormente nesse mesmo capítulo). Quando a água é adicionada ao composto orgânico sem quebra da
molécula, temos reação de hidratação. 01 – (UPE – Quí. II/2009) Assinale dentre as alternativas abaixo aquela que NÃO caracteriza uma reação de adição.
a) Acetileno + Brometo de Hidrogênio. d) Metilpropeno + água. b) Butadieno–1,3 + Iodo. e) Ciclobuteno + Cloreto de Hidrogênio. c) Hexano + Cloro.
02 – (UPE – Quí. II/2007) A reação entre o cloreto de hidrogênio e o 2-metil-2-penteno, origina
a) 2–cloro–2–metilpentano. c) 2–cloro –3–metilpentano. e) 2–cloro–2–metil etilpentano. b) 3–cloro–3–metilpentano. d) 3–cloro–2–metilpentano.
CH CH +
H OH H C C H
H OH Tautomeria
CH C CH3 + H OH Tautomeria
Testes dos Maiores Vestibulares de Pernambuco
CH2 CH CH3 H OH + CH2 CH CH3 H OH
CH2 CH CH2 CH3 + H OH CH2 CH CH2 CH3 H OH
H OH CH C CH3
O CH3 C CH3
O H3C C H
8 Reações Orgânicas – Parte I
03 – (UFPE – 2a fase/2009) Os alcenos podem reagir com várias substâncias como mostrado abaixo originando produtos
exemplificados como B, C e D. Sobre os alcenos e os produtos exemplificados, podemos afimar que:
I II 0 0 o alceno A descrito acima corresponde ao propano. 1 1 o produto ( B ) da reação do reagente A com H2 é o propeno. 2 2 o produto ( C ) da reação do reagente A com Br2 é o 1,2-dibromopropano. 3 3 o produto ( D ) da reação do reagente A com HCℓ é o 2-cloropropano, pois segue a regra de Markovnikov. 4 4 todas as reações acima são classificadas como de adição.
04 – (UPE – Quí. I/2004) Na hidrogenação catalítica do propeno em condições apropriadas, obtém-se como produto da
reação
a) propino. b) propano. c) ciclopropano. d) propadieno. e) 2 – propanol.
05 – (UPE – 2003) O produto formado a partir da reação que envolve o 1-butino com dois mols de ácido bromídrico é:
a) 1 – bromo – buteno –1. c) 1, 2 – dibromo – butano. e) 1, 1 – dibromo – buteno. b) 2 – bromo – buteno –1. d) 2, 2 – dibromo – butano.
06 – (UFPE – 1a fase/91) Os lipídios formados pelos ácidos graxos insaturados geralmente são óleos; os lipídios formados
pelos ácidos graxos saturados são gorduras. Partindo de um óleo, qual a reação necessária para obtenção de gordura?
a) Esterificação b) Polimerização c) Hidrogenação d) Saponificação e) Hidratação
07 – (UPE – 2003) Analisando-se qualitativamente uma amostra desconhecida, constatou-se, em função de suas propriedades, que ela era um hidrocarboneto. Essa amostra, ao reagir com ácido bromídrico, produz 2-bromo-propano. Em função desse dado, assinale, dentre as fórmulas abaixo, a que corresponde ao hidrocarboneto.
a) C4H10 b) C3H8. c) C4H9Br. d) C3H4. e) C3H6
08 – (UFPE – 1a fase/92) Na reação
CH3 CH CH2 + A B
Qual o reagente A que torna o produto B opticamente ativo?
a) HI b) H2O c) Br2 d) H2 e) HCℓ 09 – (UFPE – CTG/2011.2) Foi realizada uma reação entre 2 mols de propeno e gás clorídrico (HCℓ) em excesso.
Considerando que todo o propeno reagiu, analise as afirmativas abaixo.
I II 0 0 Durante a reação, 1 mol de HCℓ(g) foi consumido. 1 1 O produto formado majoritariamente foi o 1–cloro–propano. 2 2 A reação em questão é um exemplo de reação de substituição. 3 3 A reação segue a regra de Markovnikov. 4 4 O produto obtido é um haleto de alquila.
H CH3 H H
A
H2, Pt
Br2, Δ
HCℓ
B
C
D
9 Reações Orgânicas – Parte I
10 – (UFPE – 2a fase/2008) Uma reação típica de alquenos é a de adição à ligação dupla C C. Em relação a essa classe
de reações, podemos afirmar o que segue.
I II 0 0 O propeno sofre reação de adição de HBr gerando 2-bromopropano. 1 1 O 2–metil–2–buteno sofre reação de adição de Br2 gerando o 2,3–dibromo–2–metilpropano. 2 2 O 2–pentanol pode ser obtido a partir da reação de hidratação (adição de água em meio ácido) do 1–penteno. 3 3 A reação de adição de HBr ao 2–metil–2–buteno gera um composto que apresenta um carbono assimétrico. 4 4 A reação de adição de Br2 ao 2–metil–2–buteno gera produtos sem carbono assimétrico (quiral).
11 – (UFPE – 2a fase/2002) Reações de hidrogenação catalítica são utilizadas, por exemplo, na indústria alimentícia
durante a produção de margarinas. A hidrogenação catalítica de 0,2 mol de 3,4-dimetil-2-penteno forneceu 16,4 g de um único produto. Determine o rendimento percentual da reação.
Considere as seguintes Massas atômicas (g/mol): H = 1; C = 12; N = 14; O = 16. 12 – (UFPE – 2
a fase/95) Identifique cada afirmativa como verdadeira ou falsa:
I II 0 0 A reação típica de um composto aromático com bromo é de substituição. 1 1 Todas as ligações carbono – carbono no propeno têm a mesma energia de ligação. 2 2 O buteno – 1 apresenta isomeria geométrica. 3 3 A reação típica de uma olefina com bromo é de adição. 4 4 Uma mistura racêmica é aquela que desvia o plano da luz polarizada.
13 – (FESP – UPE/87) ... “Nas reações de adição, de HX ou X
+OH
–, o íon positivo liga-se ao carbono insaturado, mais
hidrogenado”. Esta é a regra de ...
a) Friedel – Crafts b) V. V. Markownikoff c) A – Saytzeff d) Karasch e) V. Usanowich 14 – (FESP – UPE/91) “Nas reações de adição, a porção positiva a adicionar dirige-se para o carbono mais hidrogenado da
insaturação”. Esta é a regra de :
a) Markownikoff b) Karasch c) Sabatier-Senderens d) Friedel-Crafts e) Friendrick Wöhler 15 – (FESP – UPE/94) Na halogenação do composto 3 – metil – pentano, em reação de substituição, o átomo de
hidrogênio mais facilmente substituível pelo halogênio se situa no carbono ...
a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5
16 – (UPE – 2001)
I II 0 0 O etilmetiléter é um isômero do 2- propanol. 1 1 A propilamina é um isômero da trimetilamina. 2 2 Na halogenação, são empregados cloro, bromo e iodo produzindo dialetos vicinais, sendo o iodo o halogênio
mais reativo. 3 3 Hidrogenação, halogenação e hidratação exemplificam reações de adição. 4 4 Em relação à reação de adição dos hidrocarbonetos, constata-se que os alcenos são mais reativos que os
alcinos.
10 Reações Orgânicas – Parte I
17 – (UFPE – 2a fase/99) A reação entre o propino e a água produz o enol representado na equação abaixo:
OH HC C CH3 + H2O H2C CCH3(aq)
Podemos afirmar que:
I II 0 0 O enol é produto da adição de água ao propino. 1 1 O enol é o produto da redução do propino a água. 2 2 O produto dessa reação é um composto instável. 3 3 O enol obtido nessa reação se transforma em uma cetona. 4 4 Esta é uma reação de condensação.
18 – (UFPE – 2a fase/2003) O odor agradável das cascas de limão e laranja é devido ao
limoneno. Qual a massa, em gramas, de hidrogênio gasoso necessária para saturar completamente 2,72 kg de limoneno na presença de platina metálica (100% de rendimento)? Considere as seguintes massas atômicas molares (g/mol): H = 1,0 e C = 12,0.
19 – (UFPE – 2a fase/99) Considere o equilíbrio químico representado abaixo
O OH H3CCCH3(aq) H2C CCH3(aq)
K = 2,5 x 10–6 I II Podemos afirmar que:
I II 0 0 I e II são híbridos de ressonância. 1 1 I e II são compostos diferentes. 2 2 I e II são tautômeros. 3 3 I e II são isômeros. 4 4 O composto I se transforma quase que completamente em II, quando é dissolvido em água.
20 – (FESP – UPE/88) Experimental mente observou-se que os carbonos de um certo hidrocarboneto, após
transformações químicas sucessivas, passaram inicialmente do estado híbrido sp2 para sp3 e posteriormente sp. Com base nesses dados, podemos afirmar que:
a) O hidrocarboneto inicialmente utilizado não apresenta ligações entre os átomos de carbono e sim entre os átomos de carbono e hidrogênio.
b) O composto de carbono obtido no final das transformações, tem seus átomos dispostos trigonalmente formando entre si ângulos de 120
o.
c) Inicialmente houve uma hidrogenação, seguida posteriormente de uma combustão total do hidrocarboneto formado.
d) O hidrocarboneto inicialmente utilizado foi oxidado e posteriormente submetido a um processo de craqueamento.
e) Após devidamente hidrogenado com a presença de catalisador, o hidrocarboneto formado dissociou-se espontaneamente, originando moléculas fortemente polarizadas.
21 – (UFPE – Vitória e Caruaru/2007) O HCℓ, o HBr e o HI transformam os alcenos nos correspondentes haletos de
alquila. Na reação do HBr com o H3C – CH = CH2, na ausência e na presença de peróxidos, ocorrerá respectivamente:
a) a formação do 2-bromopropano e a formação do 1-bromopropano. b) a formação do 1-bromopropano e a formação do 2-bromopropano. c) a formação do 1-bromopropano e a reação não ocorre. d) a formação do 2-bromopropano e a reação não ocorre. e) a reação não ocorre e a formação do 1- bromopropano.
Limoneno
11 Reações Orgânicas – Parte I
22 – (UFPE – 2a fase/2008) A preocupação com o meio ambiente levou ao desenvolvimento de metodologias verdes
(pouco poluentes), que procuram reduzir a produção de rejeitos e a utilização de reagentes tóxicos. Um exemplo de metodologia verde é a síntese descrita abaixo do ácido adípico, utilizado na preparação do náilon–66. Considere as massas molares do cicloexeno e do ácido adípico iguais a 82 e 146 g.mol–1, respectivamente.
Calcule a massa de ácido adípico em kg que será formada a partir de 41 kg de cicloexeno, considerando que o rendimento da reação é 85%. Assinale o número inteiro mais próximo.
23 – (UFPE – 2
a fase/2003) O etino (acetileno) é um material de partida importante para inúmeros processos da indústria
química. A sua reação controlada com C2 fornece dois produtos diclorados de fácil separação, pois um é polar e o outro apolar. Sobre esta reação e seus produtos podemos afirmar que:
I II 0 0 O produto polar é o trans-dicloroeteno 1 1 Esta é uma reação de oxidação 2 2 O cis-dicloroeteno apresenta temperatura de ebulição maior que o trans-dicloroeteno 3 3 Esta é uma reação de eliminação oxidativa 4 4 Os produtos formados são tautômeros
24 – (UPE – Quí. I/2004) Em relação às moléculas do 1,2 – diclorobenzeno e 1,4 – diclorobenzeno, é correto afirmar que
a) substância 1,4 – diclorobenzeno tem um ponto de ebulição mais alto que a substância 1,2 – diclorobenzeno. b) na molécula do 1,2 – diclorobenzeno, os carbonos estão no estado híbrido sp. c) a molécula do 1,4 – diclorobenzeno é apolar, enquanto que a molécula do 1,2 – diclorobenzeno é polar. d) na molécula do 1,4 – diclorobenzeno existem três carbonos no estado híbrido sp3 e três no estado híbrido sp2. e) são apolares.
25 – (UFPE – 1a fase/2001) Um determinado jornal noticiou que"... a explosão foi causada pela substituição acidental do
solvente trans-1,2-dicloroeteno pelo cis-1,2-dicloroeteno, que possui ponto de ebulição menor ...". Sobre esta notícia podemos afirmar que:
a) é incorreta, pois estes dois compostos são isômeros, portanto possuem as mesmas propriedades físicas. b) é correta, pois o trans-1,2-dicloroeteno é polar, portanto deve ter ponto de ebulição maior que o do
cis-1,2-dicloroeteno, que é apolar. c) é incorreta, pois o trans-1,2-dicloroeteno é apolar, portanto deve ter ponto de ebulição menor que o do
cis-1,2-dicloroeteno, que é polar. d) é correta, pois o trans-1,2-dicloroeteno é apolar, portanto deve ter ponto de ebulição maior que o do
cis-1,2-dicloroeteno, que é polar. e) é incorreta, pois estes dois compostos são tautômeros e possuem o mesmo momento dipolar, portanto possuem
o mesmo ponto de ebulição. 26 – (UPE – Vestibular Seriado – 3º ano/2010) Submeteram-se, em laboratório, à hidrogenação catalítica os seguintes
alcenos: 2,4-dimetil-pent-2-eno, 3-metil-hex-3-eno e 3,5-dimetil-hept-3-eno. Constata-se, após o término das reações de hidrogenação, que
a) o 3,5-dimetil-hept-3-eno não origina hidrocarbonetos opticamente ativos. b) apenas o 3-metil-hex-3-eno origina um hidrocarboneto opticamente ativo. c) apenas o 2,4-dimetil-pent-2-eno origina um hidrocarboneto opticamente ativo. d) apenas o 2,4-dimetil-pent-2-eno não origina hidrocarboneto opticamente ativo. e) todos os alcenos ramificados, quando hidrogenados, originam hidrocarbonetos opticamente ativos.
N a 2 W O 4 . 4 H 2 O
[ C H 3 ( n - C 8 H 1 7 ) N ] H S O 4
a q u e c i m e n t o
H O
O
O
O H
+ 4 H 2 O
á c i d o a d í p i c o
12 Reações Orgânicas – Parte I
27 – (Vestibular Seriado 1º ano - UPE/2009) Cientistas ambientais têm sugerido que, para combater temporariamente o buraco de ozônio da Antártida, se injetem grandes quantidades de etano ou propano na estratosfera. Esses gases combinam-se com o cloro atômico, convertendo-o em cloreto de hidrogênio inativo. O etano ( C2H6 ) é obtido a partir da hidrogenação catalítica do eteno ( C2H4), conforme equação abaixo
C2H4(g) + H2(g) C2H6(g)
Em relação aos átomos de carbono envolvidos nessa reação, é CORRETO afirmar que a) não sofrem nenhuma alteração nos seus estados híbridos. b) apenas um dos átomos de carbono sofre alteração de seu estado híbrido. c) seus estados híbridos de sp2 no eteno para sp3 no etano. d) variam, apenas, os seus estados de oxidação, mas os estados híbridos permanecem os mesmos nos dois
compostos. e) apenas um dos átomos de carbono varia seu estado híbrido de sp3 no eteno para sp no etano.
28 – (UPE – Quí. I/2010) Um estudante em laboratório fez reagir, de forma conveniente, o bióxido de manganês, com
quantidade estequiométrica de uma solução de ácido clorídrico. O gás obtido foi posteriormente inflado em dois recipientes: o primeiro contendo metano, e o segundo, benzeno. O estudante tomou todas as precauções necessárias no laboratório, para que as reações ocorressem de acordo com as exigências experimentais.
Em relação às reações, é CORRETO afirmar que
a) a reação ocorrida no primeiro recipiente não necessitou de luz, pois ela só ocorre às escuras e a temperaturas abaixo de 0oC.
b) a reação que ocorreu no primeiro recipiente é de adição e só se realiza na presença de luz e a temperaturas abaixo de 0oC.
c) a reação que ocorreu no segundo recipiente requer catalisador específico e é identificada como uma reação de adição halogenada.
d) a reação que ocorreu no segundo recipiente é de substituição e necessita de catalisador específico para sua realização.
e) no segundo recipiente, a reação praticamente não ocorre, mesmo se utilizando catalisador apropriado, pois o benzeno é energeticamente estável.
29 – (UFPE – 2a fase/2011) A adição de 1 mol de cloro gasoso a 1 mol de um alquino forneceu uma mistura de isômeros cis e trans de um alqueno diclorado. O alquino utilizado pode ser o:
I II 0 0 etino 1 1 1-propino 2 2 1-cloro-1-butino 3 3 1,4-dicloro-2-butino 4 4 1-cloro-1-pentino
30 – (FESP – UPE/84) Dadas as energias de ligação abaixo:
C – C.................................... H = 57,8 Kcal/mol
C – C ..................................... H = 78,5 Kcal/mol
H – C ..................................... H = 103,0 Kcal/mol
A variação de entalpia da reação C2H6(g) + C2(g) C2H5C(g) + HC(g)
é – 24,9 Kcal/mol, então podemos afirmar que a energia de ligação C – H é:
a) 239,3 Kcal b) 33,3 Kcal/mol c) 123,7 Kcal/mol d) 98,8 Kcal/mol e) 133,7 Kcal/mol
150OC
Pd
13 Reações Orgânicas – Parte I
31 – (UFPE – 2a fase/2007) Utilize as energias de ligação da Tabela abaixo para calcular o valor absoluto do H de
formação (em kJ/mol) do cloro-etano a partir de eteno e do HC.
Ligação Energia / kJ/mol Ligação Energia / kJ/mol
H – H 435 C – C 339
C – C 345 C – H 413
C=C 609 H – C 431
32 – (UFPE – 2a fase/2008) Compostos com ligações duplas C=C apresentam isomeria cis-trans, e a sua inter-conversão
(isomerização) é uma reação importante, pois está relacionada, por exemplo, ao mecanismo da visão, que envolve uma etapa na qual o cis-retinol é convertido no trans-retinol, ou ainda na obtenção de gorduras trans no processo de hidrogenação natural ou industrial de ácidos graxos. A reação de hidrogenação de alquenos é acelerada na presença de metais, tais como: platina, paládio e níquel.
A partir das reações termoquímicas abaixo, relativas aos compostos citados, avalie as afirmações a seguir.
ΔHr
0 = –114 kJ mol
–1; ΔSr
0 = – 124 J mol
–1 K
–1.
ΔHr
0 = –118 kJ mol–1; ΔSr0 = – 126 J mol–1 K–1.
I II 0 0 A reação de hidrogenação do trans-2-penteno libera mais calor que a reação de hidrogenação do isômero cis. 1 1 A entalpia padrão de formação do H2(g) não contribui para a variação de entalpia padrão das reações de
hidrogenação. 2 2 A reação de isomerização cis-2-penteno trans-2-penteno é exotérmica e tem o valor de ΔHr
0 é de –4 kJ mol–1.
3 3 A variação de entropia nas reações de hidrogenação favorece a formação dos produtos. 4 4 Na temperatura de 27 °C, estas reações de hidrogenação são espontâneas.
Trans-2-penteno pentano
+ H2(g)
cis-2-penteno
+ H2(g)
pentano
Resoluções e Comentários Adicionais
14 Reações Orgânicas – Parte I
No
Resposta No
Resposta No
Resposta No
Resposta
01 C 11 82 21 A 31 57
02 A 12 VFFVF 22 62 32 FVVFV
03 FFVVV 13 B 23 FVVFF
04 B 14 A 24 C
05 D 15 C 25 C
06 C 16 V V F V F = UPE
V V F V V = H. Weber. 26 D
07 E 17 VFVVF 27 C
08 C 18 80 28 D
09 FFFVV 19 FVVVF 29 VVFFF = Eber
VVFVF = Covest
10 VFVFF 20 C 30 D
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Gabarito de Reações Orgânica – Parte I (32 questões)
15 Reações Orgânicas – Parte I
06 – Reações de Nitração e Sulfonação
A hidroxila do ácido nítrico (HNO3) ou do ácido sulfúrico (H2SO4) deslocam um hidrogênio (do carbono menos hidrogenado) do hidrocarboneto, produzindo um nitro composto ou um ácido sulfônico.
R – H + OH – NO2 R – NO2 + H2O (O H2SO4 atua apenas como desidratante.)
R – H + OH – SO3H R – SO3H + H2O (Ocorre apenas com o H2SO4 fumegante.)
Exemplo029: Qual o produto da nitração do metano? Exemplo030: Qual o produto da sulfonação do metano? Exemplo031: Qual o produto obtido quando o propano é tratado com ácido nítrico em solução de ácido sulfúrico
concentrado? Exemplo032: Qual o produto da nitração do benzeno? Exemplo033: Qual o composto orgânico obtido quando o benzeno é tratado ácido sulfúrico concentrado? Não esqueça: Quando o hidrocarboneto é tratado com uma mistura de ácido nítrico e sulfúrico, quem reage é o ácido
nítrico e o ácido sulfúrico é apenas o agente que provoca a reação (a desidratação).
07 – Reações no anel benzênico e grupos orto/para e meta dirigentes
Para o estudo deste tópico, considere um anel benzênico contendo um grupo G.
Quando já existe um grupo (G) ligado ao anel benzênico, ele influi em todas as substituições aromáticas descritas anteriormente. Ocorrem, então, duas situações distintas:
+ +
+ H2SO4 Concentrado
H H H H C C C H H H H
+
G
Orto
Meta
Para
Orto
Meta
+
HNO3 +
H2SO4 Concentrado
SO3 ou H2SO4 Concentrado
H H C H H
H H C NO2
H
H OH
H H C H H
H H C SO3H H
OH SO3H + H OH
OH NO2
OH NO2
H2SO4 Concentrado
H2SO4 Concentrado H3C CH CH3 NO2
+ H OH
H + OH NO2 H2SO4 Concentrado NO2 + H OH
H OH SO3H H2SO4 Concentrado SO3H + H OH
16 Reações Orgânicas – Parte I
1a possibilidade: O grupo G é orto–para–dirigente, ou seja, orienta as substituições para as posições orto e para.
São grupos ativantes ou orto–para–dirigentes, em ordem crescente de intensidade:
NH2 > OH > OR > NH C R > > R (alquila)
O 2a possibilidade: O grupo G é meta-dirigente, ou seja, o grupo G orienta as substituições para as posições meta.
São grupos desativantes ou meta–dirigentes:
O O O O O O N > C N > C e C > S OH > C > C O OH O R H R O
Exemplo034: Qual o produto da mononitração do Tolueno
Exemplo035: Trinitração do tolueno ou nitração total do tolueno Exemplo036: Qual o produto orgânico formado quando o ácido benzóico é tratado com mistura de ácido nítrico e ácido
sulfúrico concentrado ?
Exemplo037: Quais os possíveis produtos esperados na monocloração do Fenol. Qual deles apresenta maior ponto de ebulição ?
Exemplo038: Reação entre anilina e cloreto de metila diante de AC3
+
NO2
CH3
NO2
CH3
+
2 2
2 H2O +
Forma-se uma mistura equimolar dos produtos orto e para.
CH3
+ 3
NO2
CH3
3 H2O +
OH NO2 +
NO2
H2O +
OH
+ Cℓ Cℓ
OH
Cℓ
OH
Cℓ
+
2 2 H Cℓ 2
NH2
Cℓ CH3 + AC3
NH2
CH3
NH2
CH3
+ H Cℓ 2
+
+ 2 2
H
CH3
H
OH NO2 H2SO4 Concentrado
OH NO2 H2SO4 Concentrado
O C OH
H2SO4 Concentrado
O C OH
NO2 O2N
17 Reações Orgânicas – Parte I
01 – (UFPE – 1a fase/2001) O metilbenzeno (tolueno) é um solvente industrial importante e sofre reação com cloro na
presença de catalisador, fornecendo produtos monoclorados, isto é, monoclorotoluenos. Sobre estes produtos, podemos afirmar que:
a) São formados cinco produtos monoclorados. b) O isômero o-clorotolueno (1–cloro–2–metil–benzeno) forma ligação de hidrogênio intramolecular. c) Um dos produtos monoclorados formados é o p-clorotolueno (1–cloro–4–metil–benzeno). d) Os isômeros do clorotolueno formados possuem o mesmo valor de momento dipolar. e) Os isômeros monoclorados formados são apolares.
02 – (FESP – UPE/86) O caráter aromático de certos compostos orgânicos, caracteriza-se por:
a) reações de adição. c) reações de redução. e) reações de eletronização. b) reações de oxidação. d) reações de substituição.
03 – (UPE/2002)
I II 0 0 Uma cadeia carbônica, para ser classificada como insaturada, deverá conter pelo menos uma ligação "pi"
entre os átomos de carbono. 1 1 De acordo com os princípios da isomeria óptica, há dois ácidos lácticos, um que desvia o plano da luz
polarizada para a direita e outro que desvia o plano da luz polarizada para a esquerda. 2 2 O alcano mais simples que apresenta a isomeria óptica denomina-se 3–metil–hexano. 3 3 Os compostos eteno, propeno e buteno apresentam série homóloga. 4 4 O tolueno, ao sofrer nitração, produz uma mistura de orto e para-nitrotolueno; com o prosseguimento da
reação, obtém-se o TNT. 04 – (FESP – UPE/2000)
I II 0 0 O número de oxidação de todos os átomos de carbono no propino é – 1. 1 1 O composto 3 – metil – 2, 4 – pentanoidiol apresenta quatro carbonos assimétricos. 2 2 O composto 3 – metil – 2, 4 – pentanoidiol apresenta cinco carbonos assimétricos. 3 3 Na halogenação do composto 3 – metil – pentano em reação de substituição, o átomo de hidrogênio mais
facilmente substituível pelo halogênio localiza-se no carbono três. 4 4 A monocloração do nitro benzeno produz uma mistura equimolar de o–cloronitrobenzeno e
p–cloronitrobenzeno.
05 – (Vestibular CFO – PM/2007) Em relação aos compostos orgânicos nitrogenados, assinale a alternativa correta. (Dados em g/mol: H = 1; C = 12; N = 14; O = 16)
a) O nitroetano pode ser obtido pela reação entre o etano e o ácido nítrico. b) O composto de fórmula CH3NH2 é uma amida primária. c) As aminas são classificadas em primárias, secundárias e terciárias, de acordo com o número de radicais alquilas,
ligados ao nitrogênio. d) Tanto a metil–etilamina quanto a N–metilmetanamida apresentam cadeia homogênea. e) A percentagem de nitrogênio no trinitrotolueno é igual a 29,8%.
Testes dos Maiores Vestibulares de Pernambuco
18 Reações Orgânicas – Parte I
08 – Sínteses de Friedel–Crafts
A reação tem por objetivo incerir radicais alquilas ou acilas diretamente no anel benzênico através de substituição do hidrogênio do anel por um radical alquila ou acila, respectivamente., resultando ainda na formação de um subproduto classificado como halogenidreto ( HX ). São substituições eletrofílicas*.
Alquilação de Friedel-Crafts: Adiciona radicais alquilas (metil, etil ...) ao anel benzênico. Ar – H + R – X Ar – R + HX
Acilação de Friedel-Crafts: Adiciona radicais acila (metanoila, etanoila ...) ao anel benzênico. Ar – H + Ac – X Ar – Ac + HX Exemplo39: Qual o produto orgânico obtido quando o benzeno é tratado com cloreto de metila tendo cloreto de
alumínio como catalisador ?
Exemplo40: Qual o produto orgânico obtido quando o benzeno reage com o cloreto de metanoíla diante da ação catalítica do cloreto de alumínio.
Exemplo41: Qual o composto formado quando o benzeno é tratado com cloreto de acetila diante do cloreto de alumínio?
Exemplo42: Qual o composto formado quando o cloreto de vinila reage com benzeno na presença de cloreto de alumínio?
Exemplo43: Quais os compostos formados quando o cloreto de etila reage com o tolueno na presença de cloreto de
alumínio? Exemplo44: Qual o composto formado quando o cloreto de etila reage com o ácido benzóico na presença de cloreto de
alumínio?
O
C CH3
O CH3 C Cℓ
O H C Cℓ
Cℓ CH3 + CH3 H
+ HCℓ
+ H + HCℓ
O C H
+ H + HCℓ
H Cℓ CH CH3 +
CH CH3
+ HCℓ
AC3
AC3
AC3
AC3
AC3
AC3
Vinil benzeno ou estireno
19 Reações Orgânicas – Parte I
09 – Substituições Nucleofílicas e Eletrofílicas
Substituintes são radicais que são acrescentados a cadeia orgânica substituindo um dos hidrogênios dessa cadeia.
9.A – Substituinte Nucleofílico ( Y–
)
Reagentes nucleófilos, também conhecidos como nucleofílicos, são favoráveis ao núcleo como uma espécie de molécula ou íon, capaz de oferecer um par de elétrons para a formação de uma ligação. Os nucleófilos são bases de Lewis*. É um radical de carga negativa que substitui um hidrogênio da cadeia orgânica.
R – H + X+ – Y– R – Y + X – H Exemplo44: Produção de metanol a partir de cloro–metano com KOH em meio aquoso.
9.B – Substituinte Eletrófilo ( X+ )
Reagente eletrófilo também é conhecido como eletrofílico é favorável ao elétron, como uma espécie capaz de formar uma nova ligação, aceitando um par de elétrons. Os eletrófilos são ácidos de Lewis*. Reagente eletrófilo é um radical de carga positiva que substitui um hidrogênio da cadeia orgânica.
R – H + X+ – Y– R – X + H – Y Exemplo45: Qual o produto da nitração do metano? Exemplo46: Qual o produto da sulfonação do metano?
IMPORTANTE1: Nitrações e sulfonações são substituições eletrofílicas.
Um substituinte aniônico é adicionado à cadeia.
O “H” será substituído.
H H C Cℓ H
+ K+ OH– H2O
Um substituinte negativo é adicionado à cadeia.
H H C OH H
+ K+ Cℓ–
+ +
H H C NO2
H
H OH H2SO4 Concentrado
O “H” será substituído.
Um substituinte catiônico é adicionado à cadeia.
H H C H H
OH– +NO2
Um substituinte positivo é adicionado à cadeia.
+ + H OH H2SO4 Concentrado
H H C H H
OH– +SO3H
Um substituinte positivo é adicionado à cadeia.
H H C SO3H
H
20 Reações Orgânicas – Parte I
IMPORTANTE2: Toda reação catalisada com AℓCℓ3 é substituição eletrofílica, a exemplo da
cloração do benzeno com AℓCℓ3.
1º ) Em linguagem simplificada....
2º ) Em linguagem detalhada, explicitando o mecanismo de reação.... Comentários: As cinco reações de substituição eletrofílicas aromáticas mais comuns são:
Halogenação: um halogênio (Br, Cl ou I) substitui um hidrogênio; Nitração: um grupo nitro (NO2) substitui um hidrogênio; Sulfonação: um grupo de ácido sulfônico (SO3H) substitui um hidrogênio; Acilação de Friedel-Crafts: um grupo acil (RC=O) substitui um hidrogênio; Alquilação de Friedel-Crafts: um grupo alquil (R) substitui um hidrogênio.
Cℓ+ Cℓ– +
Cℓ H + HCℓ AC3
– +
Cℓ Cℓ Cℓ Cℓ + –
Aℓ Cℓ Cℓ
Cℓ
Cℓ
– H+ + AℓCℓ4
– HCℓ + AℓCℓ3
H
H
C
–
+ H
H
C
–
+
Cℓ +
H
H
C +
Cℓ =
Carbocátion
Cℓ
+ H+
H
H
Produzido em toda reação catalisada pelo AℓCℓ3
Percebe que o carbocátion é doador de H+, funcionando assim como um ácido.
21 Reações Orgânicas – Parte I
06 – (UPE – Quí. II/2007) Analise as afirmativas abaixo relacionadas às reações orgânicas.
I II 0 0 A reação de Friedel–Crafts é catalisada pelo cloreto de alumínio, que atua como um ácido de Lewis produzindo
um carbocátion. 1 1 O mecanismo da alquilação no benzeno forma o carbocátion, que atua como eletrófilo, comportando-se como
um ácido de Lewis. 2 2 A nitração no benzeno dispensa o uso da mistura sulfonítrica, uma vez que o grupo –NO2 já foi introduzido no
anel aromático. 3 3 A acilação no benzeno poderá originar cetonas aromáticas. 4 4 A sulfonação no benzeno não pode ocorrer na presença do ácido sulfúrico fumegante, porque se rompe o anel
aromático.
No
Resposta No
Resposta No
Resposta No
Resposta
01 C 04 FFFVF
02 D 05 A
03 VVVVV 06 VVFVF
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Testes dos Maiores Vestibulares de Pernambuco
Gabarito de Reações Orgânicas – Parte I (6 questões)