Hidrocarbonetos – Regras de Nomenclatura
Hidrocarbonetos – compostos orgânicos formados exclusivamente por
carbono e hidrogénio.
Os hidrocarbonetos podem ser:
y Saturados – apenas com ligações simples – Alcanos
com ligações duplas - Alcenos
y Insaturados
Com ligações triplas – Alcinos
1. Alcanos (ou parafinas)
Os alcanos são hidrocarbonetos de cadeia aberta e apresentam apenas
ligações simples entre os seus átomos de carbono.
O nome dos alcanos obtém-se por adição do sufixo –ano ao prefixo
indicativo do número de átomos de carbono (exceptuando-se os quatro
primeiros, que apresentam nomes tradicionais).
Nome
Metano
Etano
Propano
Butano
Pentano
Hexano
Heptano
Octano
Nonano
Decano
Fórmula de Estrutura
CH4
CH3-CH3
CH3-CH2-CH3
CH3-CH2-CH2-CH3
CH3-CH2-CH2-CH2-CH3
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
CH3-(CH2)5-CH3
CH3-(CH2)6-CH3
CH3-(CH2)7-CH3
CH3-(CH2)8-CH3
Fórmula Molecular
CH4
C2H6
C3H8
C4H10
C5H12
C6H14
C7H16
C8H18
C9H20
C10H22
Fórmula geral dos alcanos - CnH2n+2
Radical dos alcanos - alquilo
Um alquilo é um radical que resulta da supressão de um átomo de
hidrogénio a um átomo de carbono terminal de um alcano. Este radical deve vir
acompanhado de um traço. O seu nome obtém-se substituindo a terminação
ano do alcano por ilo.
Alcano
Metano
Etano
Propano
Fórmula de estrutura
condensada
CH4
CH3-CH3
CH3-CH2-CH3
Alquilo
Metilo
Etilo
Propilo
Fórmula de estrutura
condensada
-CH3
-CH2-CH3
-CH2-CH2-CH3
Os átomos de carbono de um hidrocarbonetos podem ser primários,
secundários, terciários ou quaternários, conforme o número de átomos de
carbono a que se encontram ligados na cadeia carbonada.
Carbono Primário
| | |
- quando se liga apenas -C-C-Ca um outro átomo
| | |
Carbono Secundário
| | |
- quando se liga a dois
-C-C-Coutros átomos de carbono | | |
Carbono Terciário
- quando se liga a
três outros átomos
de carbono
| | |
-C-C-C| | |
-C|
Carbono Quaternário
- quando se liga a quatro
outros átomos de carbono
Os alcanos podem apresentar cadeia normal ou cadeia ramificada.
Cadeia normal - quando o encadeamento segue
Sequência única.
| | | |
-C-C-C-C| | | |
|
-C| | |
-C-C-C| | |
Cadeia ramificada – quando na cadeia surgem
ramificações.
|
-C| | | | |
-C-C-C-C-C| | | | |
-C-C
| |
-C|
Nomenclatura
Para atribuir o nome a um alcano com cadeias laterais, é necessário seguir
as regras de nomenclatura da IUPAC. Assim, salienta-se:
- A cadeia principal dos alcanos é a cadeia que contém maior número de
átomos de carbono.
- No caso de haver duas ou mais cadeias com o mesmo número de átomos,
escolhe-se como cadeia principal a mais ramificada.
- A numeração da cadeia faz-se de modo que os radicais fiquem ligados aos
carbonos com numeração mais baixa.
- Os nomes dos radicais devem anteceder o nome da cadeia principal e
devem estar precedidos dos números dos átomos de carbono com os
quais estabelecem ligações.
- Quando há repetição de grupos alquilo, estes devem levar os prefixos di,
tri, tetra, etc.
- O nome dos radicais alquilo simples deve ser indicado por ordem
alfabética; se houver prefixos multiplicativos, estes são acrescentados,
mas sem alterar a ordem alfabética.
2. Alcenos
Os alcenos são hidrocarbonetos de cadeia aberta que apresentam uma
única ligação dupla.
O nome dos alcenos é semelhante ao dos alcanos; obtém-se substituindo a
terminação ano, do alcano correspondente, por eno.
Nome
Eteno
Propeno
1-buteno
1-penteno
Fórmula de estrutura
condensada
CH2=CH2
CH2=CH-CH3
CH2=CH-CH2-CH3
CH2=CH-CH2-CH2-CH3
Fórmula
Molecular
C2H4
C3H6
C4H8
C5H10
Fórmula geral dos alcenos - CnH2n
Nomenclatura
As regras de nomenclatura, segundo a IUPAC, para os alcenos são as
mesmas que para os alcanos, acrescentando-se, ainda, as seguintes:
- A cadeia principal é a cadeia mais longa que contenha a ligação dupla.
- A numeração da cadeia principal é feita a partir da extremidade mais
próxima da ligação dupla.
- O número antes do nome indica a posição do átomo de carbono onde se
situa a ligação dupla.
3. Alcinos
Os alcinos são hidrocarbonetos de cadeia aberta que apresentam uma única
ligação tripla.
O nome dos alcinos é semelhante ao dos alcanos; obtém-se substituindo a
terminação ano, do alcano correspondente, por ino.
Nome
Etino
Propino
1-butino
1-pentino
Fórmula de estrutura
condensada
CH2≡CH2
CH≡CH-CH3
CH≡CH-CH2-CH3
CH≡CH-CH2-CH2-CH3
Fórmula
Molecular
C2H4
C3H6
C4H8
C5H10
Fórmula geral dos alcinos - CnH2n-2
Nomenclatura
Semelhante à dos alcenos.
Hidrocarbonetos insaturados com ligações duplas e triplas
Nomenclatura
- A cadeia principal é a que tiver maior número de ligações múltiplas.
- Se houver duas ou mais cadeias com o mesmo número de ligações
múltiplas, escolhe-se para cadeia principal a que tiver maior número de
átomos de carbono.
- Se a condição anterior for satisfeita e ainda houver mais do que uma
possibilidade, escolhe-se para cadeia principal a que tiver maior número
de ligações duplas.
- Se a ambiguidade ainda se mantiver, seguem-se as regras dos
hidrocarbonetos saturados.
- A cadeia é numerada de modo que correspondam os números mais baixos
às ligações múltiplas (mesmo que as triplas fiquem com número mais
baixo que as duplas); se houver mais do que uma possibilidade, dão-se os
números mais baixos às ligações duplas.
- Ao dar o nome a um composto com ligações duplas e triplas, o sufixo
correspondente às ligações duplas (-eno) deve ficar ligado ao prefixo que
indica o número de átomos de carbono da cadeia; a seguir escreve-se o
sufixo correspondente às ligações triplas (-ino), precedido do respectivo
número.
4. Hidrocarbonetos cíclicos
Os cicloalcanos são hidrocarbonetos cíclicos que apresentam apenas
ligações simples. O nome dos cicloalcanos é semelhantes ao dos alcanos;
obtém-se antepondo ao nome do alcano correspondente o prefixo ciclo.
Nome
Fórmula de estrutura
Condensada
Ciclopropano
Fórmula
Molecular
C3H6
CH2
ou
CH2
Ciclobutano
CH2
CH2
C4H8
CH2
ou
CH2
CH2
Ciclopentano
CH2
C5H10
CH2
CH2 ou
CH2
CH2
Fórmula geral dos cicloalcanos - CnH2n
Nomenclatura
Semelhante à dos alcanos. Acrescenta-se que, existindo ramificações, os
carbonos do anel devem ser numerados de modo a atribuir a posição mais
baixa a esses radicais.
5. Hidrocarbonetos aromáticos
Os hidrocarbonetos aromáticos são os que possuem um ou mais anéis
benzénicos (anéis aromáticos).
Benzeno – C6H6
Estes hidrocarbonetos têm, em geral, nomes especiais.
Nomenclatura
Semelhante à dos cicloalcanos.
No caso de o anel benzénico apresentar dois radicais, são usuais os prefixos
orto(o), meta (m) e para (p) para indicar as posições (1,2), (1,3) e (1,4),
respectivamente.
6. Derivados halogenados (haletos)
Os
derivados
halogenados
são
compostos
derivados
dos
hidrocarbonetos por substituição de átomos de hidrogénio por átomos de
halogéneos.
Os halogéneos que substituem os átomos de hidrogénio indicam-se por
ordem alfabética.
7. Isómeros
Isómeros são compostos com a mesma fórmula molecular e que
apresentam propriedades diferentes devido a fórmulas de estrutura
estereoquímicas diferentes.
Os isómeros podem ser:
Isómeros de cadeia
Constitucionais
Diferem nas fórmulas
De estrutura
Isómeros de posição
Isómeros de grupo funcional
Geométricos
Compostos com ligações
Duplas ou cíclicas
Estereoquímicos
Diferem nas fórmulas
esteroequímicas
Cis
Trans
Ópticos
Compostos que apresentam, pelo menos
, um átomo de carbono com 4 substituintes
diferentes (carbono assimétrico)
7.1. Isómeros constitucionais
Isómeros de cadeia
Isómeros de posição (1)
Exemplos
(1) São isómeros de posição para a generalidade dos autores; mas há
autores que os consideram isómeros de cadeia.
Isómeros de grupo funcional – este tipo de isomeria ocorre quando os
isómeros apresentam grupos funcionais diferentes.
7.2. Isómeros estereoquímicos
Isómeros Geométricos – este tipo de isomeria ocorre em compostos
com ligação dupla e que apresentam a estrutura:
Sendo, obrigatoriamente, R1 ≠ R2 e R3 ≠ R4.
Isómeros ópticos – este tipo de isomeria ocorre em compostos que
apresentem um átomo de carbono com quatro substituintes diferentes.
8. Ponto de fusão e de ebulição dos hidrocarbonetos
y Os pontos de fusão e de ebulição dos alcanos, de cadeia não
ramificada, aumentam à medida que aumenta o tamanho da cadeia.
y Os pontos de fusão das cadeias insaturadas trans são superiores aos
pontos de fusão das correspondentes cadeias insaturadas cis.
9. Reacções características dos hidrocarbonetos
Reacções características dos alcanos:
Reacções de substituição – consistem na substituição de átomos de
hidrogénio por halogéneos (halogenação) ou outros radicais.
Exemplo : CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
Combustão – os alcanos, por combustão, originam dióxido de carbono e
vapor de água.
Exemplo : CH4 + O2 → CO2 + H2O
Reacções características dos alcenos:
Reacções de adição – sempre que um composto apresenta ligações
múltiplas (duplas ou triplas) é possível adicionar-lhe outras moléculas,
originando produtos de adição menos insaturados. Das reacções de adição, as
mais importantes são as hidrogenações, halogenações e hidratações.
Exemplos:
CH2 = CH2 + H2 → CH3-CH3
Hidrogenação
CH2 = CH2 + Cl2 → CH2Cl-CH2Cl
Halogenação
CH2 = CH2 + H2O → CH3-CH2OH
Hidratação
Combustão – os alcenos, por combustão, originam dióxido de carbono e
vapor de água.
C2H4 + 3 O2 → 2 CO2 + 2 H2O
Reacções de polimerização – constituem na união de moléculas iguais, por
reacções sucessivas de adição às ligações duplas, originando moléculas
extensas – polímeros.
n CH2 = CH2 → (...- CH2-CH2-…)n
Reacções características dos alcinos:
Os alcinos, embora menos reactivos que os alcenos, apresentam também
reacções de adição (devido à ligação tripla), de combustão e de polimerização.
Outros compostos orgânicos
Além dos hidrocarbonetos há outras famílias de compostos orgânicos, em
particular, os álcoois, os aldeídos, as cetonas, os éteres, os ácidos
carboxilícos, os ésteres, as amidas, os aminoácidos e os fenóis.
Álcoois – compostos orgânicos que contêm um ou mais grupos hidroxilo
(-OH) ligados a átomos de carbono.
O nome de um monoálcool é obtido acrescentando o sufixo ol ao nome do
hidrocarboneto de que o álcool deriva.
Os poliácoois usam-se os sufixos diol, triol, etc.
Quanto ao número de grupos –OH presentes na molécula, os álcoois
classificam-se em :
Monoálcoois – se possuírem um grupo –OH.
Poliálcoois – se possuírem vários grupos –OH.
Exemplos:
Os álcoois podem ainda classificar-se em:
Primários – se o grupo –OH se liga a um carbono primário.
Secundários – se o grupo –OH se liga a um carbono secundário.
Terciários – se o grupo –OH se liga a um carbono terciário.
Exemplos:
Aldeídos – compostos orgânicos que se caracterizam por possuírem um
grupo carbonilo ( C = O) numa extremidade da cadeia.
O nome dos aldeídos deriva do nome dos hidrocarbonetos correspondentes
mudando o o final pelo sufixo al.
Exemplos:
compostos orgânicos que possuem o grupo carbonilo ( C = O)
naõ podendi este ser terminal.
Cetonas –
O nome das cetonas deriva do nome dos hidrocarbonetos correspondentes
substituíndo o o final pelo sufixo ona.
Exemplos :
Éteres –
compostos que possuem um átomo de oxigénio ligado
directamente a dois radicais orgânicos.
R – O – R’
R e R’ podem ser iguais ou diferentes.
O nome dos éteres, segundo a IUPAC, deriva do:
Nome do radical menor + oxi + nome do radical maior
No entanto, a designação usual é formada colocando, a seguir à palavra éter,
os nome dos grupos ligados ao oxigénio, e por ordem alfabética, com a
terminação ílico.
Exemplos:
Metoximetano ou éter dimetílico
Metoxietano ou éter etilmetílico
Etoxietano ou éter dietílico
Ácidos carboxilicos – compostos que possuem o grupo carboxilo.
O nome dos ácidos carboxílicos deriva do nome dos hidrocarbonetos
correspondentes substituíndo o o final pelo sufixo óico.
Exemplos:
Ésteres –
compostos derivados estruturalmente dos ácidos carboxílicos,
por substituição do hidrogénio ácido por um grupo alquilo ou arilo (grupo arilo –
grupo derivado de hidrocarboneto aromático).
R e R’ podem ser iguais ou diferentes.
O nome dos ésteres é obtido por substituição do sufixo ico, do ácido
carboxílico correspondente, por ato, seguido da indicação do grupo alquilo.
Exemplos:
Amidas –
compostos orgânicos azotados derivados estruturalmente dos
ácidos carboxílicos, por substituição do grupo –OH por –NH2.
O nome das amidas obtém-se a partir do nome do hidrocarboneto
correspondente, acrescido do sufixo amida.
Exemplos:
Aminas -
compostos orgânicos azotados derivados do amoníaco, por
substituição de átomos de hidrogénio por alquilos, ou derivados de
hidrocarbonetos, por substituição de átomos de H por grupos –NH2.
As aminas podem ser :
Primárias – se derivam do NH3 por substituição de um hidrogénio por radical
alquilo ou arilo.
Secundárias – se derivam do NH3 por substituição de dois hidrogénios por
dois radicais alquilo e/ou arilo.
Terciárias – se derivam do NH3 por substituição de três hidrogénios por três
radicais alquilo e/ou arilo.
Aminas
primárias
Aminas
secundárias
Aminas
terciárias
R
N
R – NH2
NH
R’
R
R’
R’’
O nome das aminas é formado pelo dos radicais ligados ao azoto, e por
ordem alfabética, com a terminação amina.
Exemplos:
Aminoácidos –
compostos com função mista, isto é, apresentam um
grupo amino e um grupo ácido.
R – C - COOH
|
NH2
Exemplo:
ácido 2-aminobutanóico
Fenóis –
compostos orgânicos com um ou mais grupos –OH, ligados
directamente ao anel benzénico.
Exemplos:
Isómeros de grupo funcional
Os casos mais comuns de isomeria de grupo funcional ocorrem entre:
Exemplos:
-
Álcoois e éteres;
-
Aldeídos e cetonas;
-
Ácidos carboxílicos e ésteres
QUÍMICAII
3ª Folha de problemas
1 – Quando um dos enantiómeros do 2-butanol é colocado num polarímetro, observa-se uma rotação
óptica de 4,05º no sentido contrário aos ponteiros do relógio. A solução foi preparada por adição de 6 g
de (-) butan-2-ol para um total de 40 mL de solução e o tybo do polarímetro onde esta solução foi
colocada media 200 mm. Determine a rotação específica deste enantiómero do butan-2-ol.
2 – Observou-se para um composto quiral uma rotação óptica perto de 180º. Como pode saber se esta
rotação é de +180º ou -180º?
3 – Calcule o excesso enantiomérico (e.e.) e a rotação específica de uma mistura que contem 6 g de
(+) buatan-2-ol e 4 g de (-) butan-2-ol.
Nota: A rotação óptica específica do (+) butan-2-ol é de +13,5º.
4 – A hidrogenação catalítica da butan-2-ona, produz uma mistura dos dois enantiómeros do butan-2ol:
H
H
Adição de H2 pelo topo
C
O
H3CH2C
H3C
H H
(R)
H3CH2C C O
H3CH2C
Adição de H2 por baixo
H3C H H
H3C C O
H (S) H
O produto desta reacção apresenta no entanto uma pequena rotação óptica de +0,45º. Calcule a
percentagem de (+) butan-2-ol e de (-) butan-2-ol que se formaram nesta reacção.
5 – Qual a relação que existe entre cada um dos seguintes pares de estruturas.
(a) (2R, 3S)-2,3-dibromo-hexano e (2S, 3R)-2,3-dibromo-hexano
(b) (2R, 3S)-2,3-dibromo-hexano e (2R, 3R)-2,3-dibromo-hexano
Br
H
H3C
H3C
H
CH3
(c)
e
H C C
Br C C
Br
CH3
H
Br
Cl
Br
Br
e
(e)
e
(d)
Cl
CHO
(f)
H
OH
H
OH
CH2OH
CHO
e HO
H
H
OH
CH2OH
CHO
CHO
(g) HO
H
H
OH
H
OH
e
H
OH
HO
H
HO
H
CH2OH
CH2OH
6 – Desenhe todos os estereoisómeros para cada uma das seguintes estruturas e assinale a relação
existente entre eles; enantiómeros, diasterómeros. Assinale os compostos meso e identifique os planos
de simetria.
(a)
H3C CHCl
(b)
Ácido tartárico
(c)
HOOC CHBr CHOH CHOH COOH
CH3
(d)
CHOH COOH
HOOC CHOH CHOH COOH
HO
CH3
7 – Quais dos seguintes pares de compostos podem ser separados por recristalização ou destilação?
(a) meso -ácido tartárico e (+, -)-ácido tartárico ( HOOC CHOH CHOH COOH )
(b)
CH2CH3
H
O
H
C
e
C
CH3
CH2CH3
O
O
H
OH
OH
H
CH3
CH3
CH3
(c)
O
e
O
Br
O
Br
Br
Br
(d)
H
C H
PhH2C
NH3+
e
OH
HO
COOH
CH3
COOH
CH3
PhH2C
H
C NH +
3
H
H
HO
OH
H
COO-
COO-
8 – Quais os produtos de substituição que espera obter quando o 1-bromopentano reage com:
(a) Na+ -OCH2CH3
(b) NaCN
(c) NaOH
9 – Em determinadas condições experimentais, fazendo reagir iodeto de metilo 0,5 mol dm-3 com
hidróxido de sódio 1,0 mol dm-3, obtêm-se metanol a uma velocidade de 0,05 mol L-1 s-1. Qual deve
ser a velocidade da reacção se utilizar iodeto de metilo 0,1 mol dm-3 e NaOH 2,0 mol dm-3
10 – Preveja os produtos de substituição que deve obter em cada uma das seguintes reacções.
(a)
CH3CH2Br
terc-butóxido de potássio
brometo de etilo
(b)
H C C
(CH3)3C O K
+
+
Na
CH3CH2CH2CH2 Cl
acetileto de sódio
1-clorobutano
(c) (CH3)2CH CH2 Br
(d)
CH3CH2I
+
+
excesso de NH3
NaCN
(e) 1-cloropentano + NaI
11 – Mostre como pode converter 1-clorobutano nos seguintes compostos:
(a) 1-Butanol
(e)
CH3CH2 O
(b) 1-iodobutano
(CH2)3 CH3
(c)
(f)
H3C
H3C
(CH2)3 CN
(CH2)3 NH2
(d) H3C
(CH2)3 C N
12 – Em condições experimentais apropriadas, o (S)-1-bromo-1-fluoroetano reage com metóxido de
sódio para dar (S)-1-fluoro-1-metoxietano.
CH3CHFOCH3 + NaBr
CH3CHBrF + NaOCH3
(a) a) Desenhe estruturas em perspectiva para o material de partida, o estado de transição e o
produto da reacção.
(b) b) Considera este resultado consistente com o mecanismo SN2?
13 – Desenhe estruturas em perspectiva ou projecção de Fischer para os produtos obtidos em cada
uma das seguintes reacções de substituição por mecanismo SN2.
(a) cis-1-bromo-4-metilciclo-hexano + KOH
(b) (R)-2-bromopentano + KCN
CH3
(c)
Br
H
H
+
(d)
NaI
acetona
CH3
CH2CH3
(e)
Br
H C
F
CH3
+
NaSH
CH3
H
Br
CH2CH3
+
NaOCH3
CH3OH
14 – Escolha o membro de cada um dos seguintes pares de compostos que que reagirá mais
rapidamente por mecanismo SN1.
1. a) 1-Bromopropano ou 2-bromopropano
2. b) 2-Bromo-2-metilbutano ou 2-bromo-3-metilbutano
3. c) Bromociclo-hexano ou 3-bromociclo-hexeno
15 – O 3-Bromociclo-hexeno é um halogeneto secundário e o brometo de benzilo é um halogeneto de
alquilo primário. Ambos estes halogenetos constituem bons substratos em reacções de substituição
por mecanismo SN1, reagindo com velocidades idênticas aos halogenetos de alquilo terciários.
Explique este facto recorrendo a estruturas de ressonância.
Br
CH2Br
3-bromociclo-hexeno
brometo de benzilo
16 – Proponha um mecanismo, envolvendo a transferência de hidreto ou de um grupo alquilo para
cada uma das seguintes reacções de solvólise. Explique a formação do intermediário mais estável
através do rearranjo.
CH3 I
(a)
H3C C
CH3OH
CH CH3
calor
CH3
Cl
H3C C
CH CH3
OCH2CH3
CH3
CH3
O
(c)
(d)
+
CH2I
H3C C OH
CH3CH2OH
calor
CH CH3
CH3
+
CH3
O
CH3
OCH2CH3
calor
I
O
+ H C C
3
CH3
CH3CH2OH
(b)
H3C
CH3 OCH3
O C CH3
+
calor
O C CH3
OCH2CH3
CH3
OCH2CH3
O
+
17 – Desenhe a estrutura dos produtos que espera obter para cada uma das seguintes reacções de
substituição e preveja o mecanismo predominante; SN1 ou SN2.
1. a) 2-cloro-2-metilbutano + CH3COOH
2. b) brometo de isobutilo + metóxido de sódio
3. c) 1-iodo-1-metilciclo-hexano + etanol
4. d) brometo de ciclo-hexilo + metanol
5. e) brometo de ciclo-hexilo + etóxido de sódio
QUÍMICAII
4ª Folha de problemas
1. Preveja os produtos predominantes que deve obter nas seguintes reacções e desenhe as estruturas
dos compostos intermediários. Inclua a estereoquímica quando apropriada.
(a)
H3C
CH
+
CH2
HBr
(g)
+
Br2
2-metilpropeno + HCl
(d) 4-metilciclo-hexeno + HBr
(c) 1-metilciclo-hexeno + HI
(e)
(b)
CCl4
(f)
+ HCl
HBr
ROOR
1. BH3 . THF
2. H2O2, OH
(h)
1. O3
(i)
HCl
2. (CH3)2S
PhCO3H
(j)
ROOR
(k)
CH3CO3H
H ,
(l)
H2 O
KMnO4
(dil. frio)
(m)
KMnO4
(conc. quente)
H2
(n)
(o)
Pt
1. O3
2. (CH3)2S
(p)
H , H 2O
(q)
1. Hg(OAc2)
2. NaBH4
(r)
Cl2
H2 O
2. Observa-se experimentalmente que, quando o 1,3-butadieno reage com 1 mol de HBr, se forma 3bromobut-1-eno e 1-bromobut-2-eno. Descreva um mecanismo consistente com a obtenção destes
dois compostos.
3. Um estudante inexperiente, pretendia obter 3,3-dimetilbutan-2-ol. Para tal, resolveu tratar 3,3dimetilbut-1-eno com uma solução aquosa de H2SO4. Depois de purificar e analisar os produtos da
reacção concluí-o que tinha obtido uma mistura de 2,3-dimetilbutan-2-ol e 2,3-dimetibut-2-eno.
Explique pormenorizadamente o sucedido através de um mecanismo detalhado para esta reacção.
4. Proponha processos de síntese que lhe permitam obter:
(a) Butan-1-ol a partir de but-1-eno
(b) Butan-2-ol a partir de but-1-eno
(c) 2,4-Dimetilpentan-2-ol a partir de 2-bromo-2,4-dimetilpentano.
5. Quando o (Z)-3-metil-hex-3-eno sofre reacção de hidroboração-oxidação, formam-se dois produtos.
Desenhe a estrutura destes compostos e assinale os átomos de carbono assimétricos indicando a
respectiva configuração (R) ou (S). Que relação existe entre estes isómeros?
6. Repita o problema (5) partindo do (E)-3-metil-hex-3-eno. Que relação existe entre os produtos
formados a partir de (Z)-3-metil-hex-3-eno e de (E)-3-metil-hex-3-eno?
7. Proponha mecanismos compatíveis com os seguintes esquemas químicos.
HBr
(a)
H2SO4
(b)
OSO3H
ROOR
Br
Br
(c)
+
HBr
Br
Br
Br
(d)
CHBr3
NaOH
(e)
HCl
+
CH3OH
OCH3
Br
Br2
(f)
Cl
Br
Br
+
+
LiCl em CH3OH
OCH3
(g)
Br
H
H
H
C
H
Cl
C
CH3 C
H
H
C
C
H
8. Muitas enzimas catalizam reacções que são muito semelhantes às que podemos utilizar no
laboratório em síntese orgânica. As enzimas tendem a ser estereoespecíficas, sendo comum a indução
assimétrica. A seguinte reacção, faz parte do ciclo dos ácidos carboxílicos na respiração celular e é
semelhante a uma reacção que podemos utilizar no laboratório; contudo, a reacção catalizada pela
enzima produz apenas o enantiómero (S) do produto (ácido málico).
H
fumarase
C
HOOC
COOD
COOH
C
H2O, pH 7,4
H
ácido fumárico
HO COOH
H C
CH2COOH
(S)-ácido málico
DO
H
D
H
COOD
produto obtido em D2O
a) a) Que tipo de reacção é catalizada pela fumarase?
b) b) O ácido fumárico é uma molécula quiral? E o ácido maleico? O produto da reacção
catalizada pela enzima (ácido málico) é opticamente activo?
c) c) Se a reacção decorrer em laboratório, utilizando ácido sulfúrico como catalizador, o ácido
málico produzido será opticamente activo?
d) d) Qual a sua previsão em relação à quiralidade da enzima fumarase, deverá ou não ser
opticamente activa?
e) e) Quando a reacção catalizada pela enzima decorre em D2O, o único produto obtido é o
estereoisómero desenhado acima. Nem o enantiómero nem diastereoisómeros deste
f)
composto são obtidos. A reacção catalizada pela enzima segue um mecanismo de adição sin
ou anti?
f)
Assuma que dispõe de condições para converter o ácido fumárico em ácido málico
deuterado utilizando uma reacção de hidroboração com BD3 . THF seguida de oxidação com
D2O2 em NaOD. Utilize projecções de Fischer para mostrar os estereoisómeros do ácido
málico deuterado que espera obter.
9. A polimerização do estireno pode dar-se através de uma reacção radicalar em cadeia. Proponha um
mecanismo para esta reacção.
Estireno
a) a) (Iniciação). Mostre como é que um peróxido iniciador (R−O−O−R) forma um radical que
reage com uma molécula de estireno para formar outro radical e começar uma cadeia de
polímero.
b) b) (Propagação). Mostre como é que uma molécula adicional de estireno se adiciona à
extremidade da cadeia em crescimento. Faça isso três vezes, até obter um trímero.
10. Atribua o nome sistemático (IUPAC) aos seguintes dióis e fenóis:
OH
OH
(b)
(a)
Cl
OH
OH
H
OH
OH
NO2
H
Br
11. Mostre como pode sintetizar os seguintes álcoois a partir de alcenos apropriados.
OH
(a)
OH
CH3
(b)
(c)
OH
(e)
(d)
OH
OH
Cl
(d)
(c)
(f)
OH
12. Mostre o produto que espera obter após hidrólise das seguintes reacções.
O
MgBr
MgCl
(b)
(a)
+
H2C
+
O
O
MgI
(c)
H3 C
(d)
+
CH
Ph
CH3MgI
CHO
+
CH3
OH
O
(e)
2
MgCl +
Ph
C
O
(f)
Ph
Cl
MgBr
Ph
MgBr
+
C
Ph
(h)
C
H3CH2C
CH2 C
OCH3
OCH3
+
O
CH2 C
(i)
OCH3
+
LiAlH4
O
NaBH4
(j)
CH3 CH
CHO
NaBH4
+
CH3
O
(k)
1.
2.
Br
(m)
Hg(OAc)2
H3 C
Zn
H
C
H
C
CH2CH2CH3
(l)
1. BH3 . THF
2. H2O2 , OH
NaBH4
(n)
CH3COOH
(o)
Ph
O
O
(g)
+
H 3C
H
C
H
KMnO4 dil. a frio
C
CH2CH2CH3
OH
HCO3H
H3O
13. Complete as seguintes reacções ácido-base. Indique em cada caso se o equilíbrio favorece os
reagentes ou os produtos e justifique a sua resposta.
(a)
+
CH3CH2 O
(b)
KOH
+
(c)
(CH3)3C
OH
CH3CH2OH
+
O
CH3CH2OH
Cl
(d)
KOH
+
Cl
OH
OH
(e)
(f)
CH3O
+
(CH3)3C
O
+
H2O
14. Mostre como poderia preparar cada um dos seguintes compostos partindo de um álcool à sua
escolha.
H Cl
CHO
CH2Br
(a)
(b)
(c)
H
OCH3
C
(e)
(d)
O
O
H
CH3
o
C
O
C
(f)
(g)
OH
(i)
(h)
H
H
H3 C
H
I
(j)
H
OTs
15. Preveja os produtos predominantes (incluindo estereoisómeros) que espera obter quando faz
reagir cis-3-metilciclo-hexanol com os seguintes reagentes.
(a) PBr3
(b) SOCl2
(e) Reagente de Lucas
(e)TsCl/piridina, seguido de NaBr
(d) HBr concentrado
16. Desenhe as principais estruturas de ressonância para os seguintes aniões.
O
(a)
C
H
O
H
H
(b)
C
O
(c)
O
S
O
CH3
QUÍMICA II
AULA TEÓRICO-PRÁTICA
1ª FOLHA DE PROBLEMAS
1 – Construa de memória o 1º e 2º períodos da tabela periódica, indicando o respectivo número de
electrões de valência.
Os compostos orgânicos contêm muitas vezes enxofre, fósforo, cloro, bromo e iodo. Adicione estes
compostos à tabela que construiu anteriormente.
2 – Desenhe estruturas de Lewis completas para os seguintes compostos indicando os pares de
electrões não ligantes.
(a) CH3CHCHCH2CHCHCOOH (b) NCCH2COCH2CHO
(c) CH2CHCH(OH)CH2CO2H
O
(g) H N
2
(f)
(e)
N
H
morfolina
(d) CH3CH(CH3)CH2C(CH2CH3)2CHO
COOH
(h)
N
H
N
ácido 4-aminobutanóico
piridina
pirrolidina
3 – Desenhe as fórmulas de estrutura por traços para os compostos (a), (b), (c) e (d) do problema
anterior.
4 – Desenhe estruturas de Lewis para:
(a) (a) Dois compostos de fórmula C4H10.
(b) (b) Dois compostos de fórmula C2H7N.
(c) (c) Três compostos de fórmula C3H8O2.
(d) (d) Dois compostos de fórmula C2H4O.
5 – Algumas das fórmulas moleculares seguintes correspondem a compostos estáveis. Quando
possível, desenhe uma estrutura estável para cada fórmula:
CH2
C2H2
CH3
C2H3
C3H3
CH4
C2H4
C3H4
CH5
C2H5
C3H5
C2H6
C3H6
C2H7
C3H7
C3H8
C3H9
Será capaz de propor uma regra geral para o número de átomos de hidrogénio em
hidrocarbonetos estáveis?
6 – A análise cuidadosa de um composto X revelou 62,0% de carbono e 10,4% de hidrogénio. Não foi
encontrado azoto ou halogéneo.
(a) (a) Calcule a fórmula empírica do composto X
(b) (b) A determinação da massa molecular revelou que o composto X tem uma massa
molecular de aproximadamente 117. Qual é a fórmula molecular do composto X?
7 – Para cada um dos seguintes pares de estruturas, indique se se trata de compostos diferentes ou
apenas de estruturas de ressonância do mesmo composto.
O
O
(a)
(b)
e
O
O
(c)
H
e
NH2
C
H
(d) H C
2
NH2
C
e
O e
C
H
C
C
OH
8 - Calcule a carga formal para cada átomo nas seguintes estruturas, excluindo o átomo de hidrogénio.
Nota: Todas as estruturas são electricamente neutras, excepto quando assinaladas.
H
H
(a)
C
N
C
N
H
(c)
N
(CH3)3NO
(b)
N
Óxido de trimetilamina
H
H2C
CH
(d)
CH2
(e)
CH3NO2
(CH3)3O
9 – Qual a relação que existe entre o composto A e os compostos B, C e D?
H3 C
C
C
H
H
CH3
A
H
H3 C
H
C
C
H3CH2C
B
C
C
H
H
CH3
H
C
D
10 – Para cada um dos compostos seguintes
(1) (1) Indique o estado de hibridação e os ângulos de ligação à volta de cada átomo,
excepto para o átomo de hidrogénio.
(2) (2) Desenhe a estrutura tridimensional, incluindo os pares de electrões livres.
(a) H3O
(b)
(f) CH3COOH
(g)
(d) (CH3)3N
(c) NH2NH2
OH
CH3CH
NH
(h) CH3OH
(e) (CH3)4N
(i) CH2O
11 – Identifique o grupo funcional em cada um dos seguintes compostos e indique as bandas de
absorção no espectro de IV que esperaria obter para cada um deles.
O
(b)
(a)
H2C
CH CH2CH(CH3)2
(c)
H
O
(d)
OH
(e)
(f)
H
C
C
CH2CH3
12 – Disponha as seguintes espécies por ordem crescente de acidez. Justifique.
NH3
H2SO4
CH3OH
CH3COOH
13 – Disponha as seguintes espécies por ordem crescente de basicidade. Justifique.
CH3O
-
CH3COOH
-
CH3COO
NaOH
-
-
NH2
HSO4
FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
QUÍMICA II
2ª Folha de problemas
1 – À luz da teoria dos orbitais moleculares, dê uma definição para as designações LUMO e HOMO.
Dê um exemplo de uma reacção química em que estas duas orbitais estejam em jogo.
2 – O que é uma orbital antiligante? Represente num diagrama de energia a formação de orbitais π e
π*; σ e σ*.
3 – A ligação N-F é mais polar do que a ligação N-H, no entanto, NF3 possui um momento dipolar
menor do que NH3. Explique este resultado.
NF3
μ = 0,2 D
NH3
μ = 1,5 D
4 – Mostre como é que o momento dipolar das ligações e o de qualquer par de electrões não ligantes,
contribuem para o momento dipolar da molécula.
5 – Preveja para os seguintes compostos, os que têm um momento dipolar grande, pequeno ou nulo.
(a) CH2Cl2
(e) O3
(i) (CH3)3N
+
(m) NH4
(b) CH3F
(f) HCN
(j) CH2=CHCl
(c) CF4
(g) CH3CHO
(k) BF3
(d) CH3OH
(h) H2C=NH
(l) BeCl2
6 – São conhecidos dois isómeros para o 1,2-dicloroeteno. Um deles possui um momento dipolar de
2,95 D; o outro tem momento dipolar nulo. Desenhe os dois isómeros e explique porque é que um
deles tem momento dipolar zero.
7 – Dê o nome e disponha os seguintes compostos por ordem crescente dos pontos de ebulição.
Explique as razões da sua escolha.
CH3
H3C
C
OH
OH
CH3
CH3
8 – Para cada um dos seguintes pares de compostos, assinale o composto que prevê ter o ponto de
ebulição mais elevado. Justifique a sua resposta.
(a) (CH3)3C-C(CH3)3
e (CH3)2CH-CH2CH2-CH(CH3)2
(b) CH3(CH2)6CH3 e CH3(CH2)5CH2OH
(c) HOCH2-(CH2)4-CH2OH e (CH3)3CCH(OH)CH3
(d) (CH3CH2CH2)2NH e (CH3CH2)3N
(e)
NH
e
NH2
9 – Assinale para cada um dos seguintes pares de compostos, o que é mais estável em água.
(a) CH3CH2OCH2CH3 ou CH 3CH2CH2CH2CH3
(b) CH3CH2NHCH3 ou CH3CH2CH2CH3
(c) CH3CH2OH ou CH3CH2CH2CH2OH
O
O
ou
(d)
C
H3C
CH3
10 – O éter dietílico e o butanol são isómeros e têm solubilidades em água muito semelhantes. No
entanto, possuem pontos de ebulição muito diferentes. Explique o porquê deste comportamento.
H2CH3C
O
CH3CH2CH2CH2 OH
CH2CH3
p.eb. 118º C
p. eb. 35º C
solubilidade; 9,1 mL em 100 mL de H2O
solubilidade; 8,4 mL em 100 mL de H2O
11 – Classifique as seguintes reacções como pertencendo a um ou mais dos diferentes tipos de
reacções; adição, substituição, eliminação, redução e oxidação.
CH3Li
(a)
H3 C
O
O
(b)
(c)
CH3 C
O
O
OCH3
OH
+
NH3
CH3 C
H2SO4
+
Δ
NH2
+
CH3OH
H2 O
(d)
K2CrO7
Δ
OH
COOH
12 – Desenhe a conformação mais estável para o 1-fenilpropano em relação à ligação C1-C2,
desenhando as projecções de Newman e cavalete.
13 – Desenhe as conformações em eclipse, gauche e anti para cada um dos seguintes compostos e
indique qual delas é a mais estável. Desenhe as duas projecções; Newman e cavalete.
(a) 1-cloropropano (ligação C1-C2)
(b) 2-Iodobutano (ligação C2-C3)
14 – O equilíbrio entre as conformações anti e gauche do 1,2-dibromoetano, revelou uma razão de 89 :
11 a 298 K. Calcule o valor de ΔGº para este processo.
H
Br
H
HH
H
H
H
H
Br
Br
Br
Razão 89 : 11
15 – O mentol é um terpeno natural. Desenhe as duas conformações em cadeira para este composto e
indique qual delas é a mais estável. Dê o nome IUPAC para o mentol.
CH3
Mentol
OH
16 – Identifique quais de entre as seguintes séries de estruturas, correspondem a pares de isómeros,
pares de confórmeros e pares de estruturas idênticas.
H
Cl
a.
H
CH3
Cl
H3C
Cl
H
H
H
CH3
H
H H
b.
Cl
Cl
Cl
H
Cl
H
H
H
H
H
H
Cl
H
H
H
H
OH
c.
Cl
H
H
OH
H
H
H3C
H
OH
H3C
CH3
17 – Desenhe a estrutura das duas conformações em cadeira para cada um dos seguintes compostos
e identifique o confórmero mais estável.
a.
b.
c.
d.
a.
b.
c.
d.
cis-1-bromo-3-etilciclo-hexano
ácido cis-4-hidroxiciclo-hexano carboxílico
trans-2-isopropilciclo-hexanol
4-bromociclo-hexanona
18 – Quais os produtos que espera obter por reacção de cada um dos seguintes compostos com
excesso de moléculas de hidrogénio em 5% Pd/C?
(a)
(b)
H3C
C
C
19 – Desenhe a estrutura dos produtos das seguintes reacções.
(c)
COOH
Br
(a)
(b)
Zn
H2
5% Pd/C
HCl/H2O
20 – Indique a estrura dos compostos A, B e C correspondentes às reacções químicas representadas
no seguinte esquema.
+
Na
A
NH2
NH3 liq.
B
H2
5% Pd/C
C