Lista 1 - Química Orgânica 2022-1

UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA INSTITUTO DE QUÍMICA QUÍMICA ORGÂNICA PROFESSOR JOÃO MARCOS MADURRO PRIMEIRA LISTA DE EXERCÍCIOS 1) Explique quais são as características do carbono que possibilitam a formação de milhões de compostos orgânicos com propriedades físicas e químicas diferentes. 2) Explique o fato de que os compostos orgânicos que contém oxigênio serem quase sem exceção, solúveis em ácido sulfúrico concentrado e se dissolverem nele com formação de soluções, das quais podem depois ser recuperados por meio de diluição em água. 3) A sacarose, um dissacarídeo C12H22O11, é uma molécula grande e, contudo, é extraordinariamente solúvel em água (trata-se do açúcar de mesa ordinário). O que é que se pode imaginar acerca da respectiva estrutura? 4) Explique como a geometria da molécula influencia em suas propriedades físicas, tais como pontos de fusão, ebulição e densidade. 5) Como é que se explica o fato do éter etílico, tendo um ponto de ebulição muito mais baixo que o álcool n-butílico, apresentar a mesma solubilidade em água que esse álcool (8g/100g)? 6) Explique as hibridações do carbono e a geometria dos substituintes ao seu redor. 7) Explique porque metano tem ângulos HCH de 109,5o. 8) Desenhe as projeções em cavalete e de Newman para as conformações em coincidência e oposição do propano. 9) Desenhe e dê os nomes IUPAC para compostos que contenham: a) um grupo isopropila b) dois grupos isobutila c) um grupo- s-butila d) dois grupos t-butila e) um grupo metila, um etila, um n-propila e um s-butila 10) Desenhe fórmulas em perspectiva (cavalete) e projeções de Newman para as formas em coincidência e oposição da molécula de propano. 11) A energia da molécula varia quando ocorre rotação em torno da ligação central do butano. Mostre em gráfico esta variação. 12) Desenhe vistas em perspectiva e projeções de Newman para as principais conformações de butano. 13) Represente as estruturas de todos os derivados diclorados de butano e isobutano. 14) Dê as estruturas para os seguintes compostos: a) neopentano b) 2,3,4,5-tetrametil-heptano c) trans-decalina d) hidrindano e) 4,5-diisopropil-nonano f) 3-etil-2,4-di,etil-heptano g) 1,1-dimetil-ciclopentano h) ciclobutil-ciclopentano i) 1,4-dimetil-cicloexano j) 2,3-dimetil-cicloexano l) 3-etil-4-metil-octano m) norbornano 15) Os ângulos CCC no ciclopentano e no ciclobutano são menores do que o ângulo interno do tetraedro regular. Sabe-se, experimentalmente que estas moléculas são dobradas e, consequentemente, não são planares, o que reduz ainda mais os ângulos. Já que os ângulos de ligação em carbono sp3 tende a ser 109,5o, porque os anéis dessas moléculas não são planares? 16) O cicloexano não é planar. Desenhe sua conformação mais estável e justifique porque ele não é planar. 17) Desenhe as duas principais conformações para o bromo-cicloexano. Qual delas é a mais estável? Justifique. 18) Defina carbocátion, indicando também sua estrutura e geometria. Repita para carbânion, radical de carbono e carbeno. 19) Explique os efeitos que estabilizam um carbocátion, indicando também uma escala de estabilidade. Faça o mesmo para carbânion e radical de carbono. 20) Cloração de etano fornece cloroetano como um dos produtos. Escreva o mecanismo para esta transformação, indicando as etapas de iniciação, propagação e terminação. 1) Abundância. Capacidade de fazer 4 ligações com quaisquer átomos. Ligações essas covalentes. 2) Solúvel em H2SO4 Insolúvel normalmente Par de elétrons abstrai um H⁺, tornando o composto neutro carregado positivamente, compostos ionizados são solúveis em H2SO4 quando água é adicionada, a molécula orgânica que contém oxigênio fica com carga zero. 3) A sacarose é solúvel por ter ligações polares que promovem interações por ligação de hidrogênio (LH), essas ligações são O-H, hidroxilas, função álcool. 4) Geometria é extremamente importante para definir prop. físicas, pois a água só faz interação por LH e possui ponto de ebulição de 100ºC por ser angular. Os dois pares de elétrons no oxigênio tornam a água uma molécula polar, o CO2 é linear e possui menor ponto de ebulição, devido à sua geometria. 5) BuOH pode fazeres LH com ela mesma, o que resulta em mais energia para evaporar moléculas. 6) Csp3, Csp2, Csp. Carbono pode hibridizar até 4 orbitais atômicos puros: Csp3, esse faz 4 ligações sigma (σ). Csp2+p faz 3 lig. σ e uma π. Csp+p+p faz 2 lig. σ e 2 π. 7) Ângulo de 109,5º é o ângulo de um tetraedro, pois metano é um tetraedro (hibridizado Csp3). 8) anti: (oposição) eclipsado (coincidente) 9) a) isopropilbenzeno b) 1,3-diiso-butilbenzeno c) sec-butilbenzeno d) 1,3-ditera-butilbenzeno 10) 11) 12) Está feita em Newman para o butano. 13) 14) a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) Não faz sentido 2,3-dimetilcicloexano l) m) 15) teoricamente 90° ciclobutano Mais próximo de 109,5° 72° se plano ciclopentano A tridimensionalidade dos cicloalcanos pequenos formam o ângulo CCC mais próximos do ideal, ao invés de 90° para o ciclobutano e 72° para o ciclopentano. 16) Mesma explicação da (15) mais próximo de 109,5° 60° 17) Br equatorial axial H 1,3-diaxial Bromo em equatorial é a conformação mais estável, pois o Bromo em axial gera efeito estéreo 1,3-diaxial entre o Br e os H em axial. 18) Carbocátion é um carbono Csp^2 com 6 elétrons de valência. Geometria é trigonal planar. R = alquila, H Radical de carbono é também um carbono Csp^2 com 7 elétrons de valência. Geometria trigonal planar. Carbânion é um carbono Csp^3, com 8 elétrons de valência. Geometria tetraédrica. Carbeno é um carbono Csp^2, com 6 e^o de valência, é uma espécie divalente. Geometria angular. 19) Hiperconjugação e ressonância são as estabilizações possíveis. metílico primário secundário terciário terciário + ressonância Quanto maior a doação por hiperconjugação mais estável será o carbocátion/radical. Ressonância é mais estável que hiperconjugação. Quanto maior essa estabilização, mais estável o carbocátion/radical. O contrário ocorre com o carbânion, pois estabilização por hiperconjugação é uma doação de elétrons sigma (σ), que torna ainda mais negativo e mais instável. A ressonância pode remover densidade eletrônica à medida que um grupo retirador de elétrons estiver conjugado ao carbânion. 20) Cl--Cl -> 2 x Cl° (Iniciação) Cl° -> H° -> HCl (Propagação) Cl° -> Cl (Terminação)