Questões Resolvidas de ReaÇões Orgânicas (com respostas e resoluções no final)

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1 Questões Resolvidas de ReaÇões rgânicas (com respostas e resoluções no final) 1. (Ufg 2014) ácido tereftálico é um composto orgânico formado de átomos de, e. Ele é utilizado como precursor na síntese do polímero polietileno tereftalato (PET), matéria-prima para a produção de garrafas plásticas. Esse ácido, também chamado de p-dicarboxilbenzeno (1), é produzido pela oxidação catalítica do p-dimetilbenzeno (2) com o oxigênio. A partir das nomenclaturas, a) desenhe as fórmulas estruturais planas dos compostos (1) e (2); b) represente a fórmula estrutural plana do monômero de adição formado pela reação de esterificação do ácido tereftálico com 1,2-etanodiol. 2. (Ita 2014) Apresente as equações que representam as reações químicas de nitração do tolueno, na presença de ácido sulfúrico, levando a seus isômeros. Indique o percentual de ocorrência de cada isômero e seus respectivos estados físicos, nas condições-padrão. 3. (Ufg 2014) Em um experimento, um químico analisou duas amostras, A e B. primeiro procedimento foi realizar a combustão total de 1 mol de cada amostra, isoladamente, obtendo como produto 132 g de gás carbônico e 54 g de água, em cada combustão, conforme esquema abaixo: Após a combustão, a fim de determinar a qual função orgânica pertencia A e B, o químico submeteu a amostra A a uma reação de redução e a uma reação de Grignard,cada uma isoladamente, e obteve como produto da redução um álcool secundário e como produto da reação de Grignard um álcool terciário. Ao submeter a amostra B às mesmas reações, obteve como produto da redução de B um álcool primário e como produto da reação de Grignard um álcool secundário, conforme esquema abaixo: Mediante o exposto, 1

2 a) determine a fórmula molecular de A e B; b) determine a fórmula estrutural plana de A e B. 4. (Fuvest 2014) Ésteres podem reagir com álcoois ou com aminas, como exemplificado a seguir: a) Escreva as fórmulas estruturais dos produtos da reação entre acetato de etila ( ) e metilamina ( 3 2). onsidere o seguinte esquema de reação: composto intermediário se transforma no produto final, por meio de uma reação intramolecular que resulta na formação de um novo ciclo na estrutura molecular do produto. b) Escreva, nos espaços indicados, as fórmulas estruturais dos compostos e. 2

3 5. (Uema 2014) Trecho da música É o Amor : [...] É o amor Que mexe com minha cabeça E me deixa assim Que faz eu pensar em você e esquecer de mim [...] Fonte: Disponível em: < Acesso em: 29 out Realmente o amor mexe com a nossa cabeça. A paixão induz a liberação de substâncias que agem no cérebro, produzindo a sensação de satisfação e de prazer. Recém-apaixonados apresentam, dentre outras substâncias químicas, altos níveis de 3,4-dihidróxi-feniletilamina, conhecida como dopamina (considerada a substância química do prazer). Este composto é classificado no grupo das aminas que tem reações químicas específicas e características àquelas inseridas no seu grupo funcional. om base nas informações acima e na estrutura da dopamina, demonstre, por meio da equação química que representa a reação da dopamina com água, o caráter básico dessa amina. Justifique sua resposta. 6. (Unesp 2013) A taurina é uma substância química que se popularizou como ingrediente de bebidas do tipo energéticos. Foi isolada pela primeira vez a partir da bile bovina, em a literatura médica e científica, a taurina é frequentemente apresentada como um aminoácido. Entretanto, tecnicamente a taurina é apenas uma substância análoga aos aminoácidos. Explique por que a taurina não pode ser rigorosamente classificada como um aminoácido e, sabendo que, em soluções aquosas de p neutro, a taurina encontra-se como um sal interno, devido aos grupos ionizados (zwitterion), escreva a equação que representa essa dissociação em água com p igual a (Ime 2013) A adição de brometo de hidrogênio a propeno, na ausência de peróxidos, gera como produto principal o 2-bromopropano (adição Markovnikov). Entretanto, a mesma adição, na presença de peróxidos, leva principalmente à formação do 1-bromopropano (adição anti- Markovnikov). Proponha um mecanismo adequado para cada uma destas reações e explique a diferença observada com base nesses mecanismos. 8. (Unicamp 2013) glutamato monossódico (hidrogenoglutamato de sódio) utilizado para reforçar o aroma e o sabor de produtos alimentícios (umami) é um sal derivado do ácido glutâmico, um dos vinte aminoácidos essenciais. nome sistemático desse aminoácido é ácido 2-aminopentanodioico. Ele pode ser descrito simplificadamente como uma molécula formada por uma cadeia de cinco átomos de carbono com duas extremidades de grupos carboxílicos e um grupo amino ligado ao carbono adjacente a um dos grupos carboxílicos. 3

4 a) A partir da descrição acima, escreva a fórmula estrutural do ácido glutâmico. b) Fazendo reagir o ácido glutâmico descrito acima com uma base, é possível preparar o hidrogenoglutamato de sódio. Escreva a equação química dessa reação de preparação do hidrogenoglutamato de sódio a partir do ácido glutâmico. 9. (Fuvest 2013) s chamados compostos de Grignard foram preparados, pela primeira vez, por Victor Grignard no final do século XIX. Esses compostos podem ser obtidos pela reação de um haleto de alquila ou haleto de arila com magnésio metálico, utilizando um éter como solvente, conforme representado pelas seguintes equações químicas: s compostos de Grignard são muito úteis, por exemplo, para preparar alcoóis a partir de cetonas ou aldeídos, conforme representado abaixo: s compostos de Grignard também reagem com aminas, alcoóis e ácidos carboxílicos, conforme representado pelas seguintes equações químicas: R R'MgBr R' RMgBr 2 R R'MgBr R' RMgBr R R'MgBr R' RMgBr 2 Assim sendo, para preparar um composto de Grignard, é preciso escolher corretamente o haleto orgânico, que não deve conter grupos funcionais que reajam com o composto de Grignard que se pretende preparar. a) Dentre os cinco compostos representados abaixo, apenas dois são adequados para reagir com magnésio e preparar compostos de Grignard. Indique esses dois compostos, justificando sua escolha. 4

5 b) Escreva a fórmula estrutural do produto orgânico da reação representada abaixo. 10. (Ime 2013) poli(vinil-butiral) ou PVB é produzido a partir do poli(acetato de vinila) ou PVA em duas etapas. a primeira, ocorre a alcóolise básica do PVA com metanol, gerando um precipitado de poli(álcool vinílico) ou PVAl. a segunda, o PVAl dissolvido em água quente reage com butanal na presença de ácido sulfúrico, dando origem a um precipitado de PVB, cujo mero (estrutura que se repete) não possui hidroxila livre. Etapa 1: Etapa 2: S I n II n ( ) ( ) a) Escreva as fórmulas estruturais dos polímeros I e II da rota sintética abaixo. b) um processo de bancada, similar ao descrito anteriormente, utilizam-se 174 g de um PVAl massa de PVAl g que apresenta razão = 58. Sabendo-se que 24% das número de mols de hidroxila reativa mol hidroxilas reativas deste PVAl permanecerão inertes, gerando-se assim, em (II), um copolímero de PVAl e PVB, determine a fração mássica de PVB no copolímero formado. 11. (Ime 2013) Dentre os produtos da reação de hidrólise total do composto abaixo, um reage com bromo em tetracloreto de carbono a 5 para gerar, como produto, uma mistura de dois isômeros; outro reage com ácido nítrico em presença de ácido sulfúrico, produzindo ácido pícrico. om base nessas informações, determine as estruturas dos produtos de todas as reações mencionadas. 5

6 12. (Ufg 2012) ompostos aromáticos sofrem reduções catalíticas, o que é útil quando se deseja obter outras substâncias a partir das aromáticas. benzeno pode ser convertido em ciclohexano, conforme a sequência de reações químicas representadas a seguir. onsiderando-se o exposto, a) escreva a fórmula molecular de todas as substâncias representadas; b) identifique e escreva o tipo de isomeria existente entre B e ; c) escreva o produto obtido quando a substância D for submetida a uma reação de hidratação. 13. (Fuvest 2012) Peptídeos são formados por sequências de aminoácidos, como exemplificado para o peptídeo a seguir: Para identificar os dois primeiros aminoácidos desse peptídeo e também a sequência de tais aminoácidos, foram efetuadas duas reações químicas. a primeira reação, formaram-se uma hidantoína e um novo peptídeo com um aminoácido a menos. Esse novo peptídeo foi submetido a uma segunda reação, análoga à anterior, gerando outra hidantoína e outro peptídeo: mesmo tipo de reação foi utilizado para determinar a sequência de aminoácidos em um outro peptídeo de fórmula desconhecida, que é formado por apenas três aminoácidos. Para tanto, três reações foram realizadas, formando-se três hidantoínas, na ordem indicada na página de resposta. Preencha a tabela da página de resposta, escrevendo a) as fórmulas dos três aminoácidos que correspondem às três respectivas hidantoínas formadas; b) a fórmula estrutural do peptídeo desconhecido formado pelos três aminoácidos do item a). 6

7 14. (Uerj 2012) poli(álcool vinílico) é obtido pela hidrólise ácida do poli(acetato de vinila). bserve a estrutura química do poli(acetato de vinila): Escreva a equação química completa e balanceada correspondente à reação de obtenção do poli(álcool vinílico). Aponte, entre os dois polímeros citados, aquele que apresenta maior solubilidade em água. Em seguida, justifique sua resposta. 15. (Ita 2012) Apresente os respectivos produtos (A, B,, D e E) das reações químicas representadas pelas seguintes equações: 16. (Ita 2012) Explique como diferenciar experimentalmente uma amina primária de uma secundária por meio da reação com o ácido nitroso. Justifique a sua resposta utilizando equações químicas para representar as reações envolvidas. 17. (Ufmg 2012) a última etapa da síntese referida no item 5 desta questão, o Intermediário I é convertido em -aspirina (-AAS) como representado por este esquema racional: essa reação, ao se utilizar o nitrato de prata, Ag 3, como reagente, ocorre a formação de um precipitado colorido. Escreva a fórmula desse precipitado. 7

8 18. (Uftm 2012) Leia o trecho da notícia publicada no portal da BB BRASIL.com, em A vitamina pode contrabalançar alguns dos efeitos danosos que o fumo durante a gravidez pode ter sobre fetos, de acordo com cientistas da Universidade de Saúde e iência do regon, nos Estados Unidos. A notícia foi polêmica, mas o que os médicos afirmam de fato é que essas pessoas terão uma vida mais saudável se abandonarem o hábito de fumar. A absorção da nicotina pelo organismo é maior quando a mesma encontra-se na forma não ionizada. A ionização de alguns compostos orgânicos pode ser explicada em termos de reação ácido-base, ou seja, a ionização de um composto orgânico de caráter ácido ocorre preferencialmente em um meio básico, e vice-versa. As estruturas da vitamina e da nicotina são apresentadas nas figuras 1 e 2, respectivamente. a) Determine a fórmula mínima e escreva a equação balanceada da reação de combustão completa da vitamina. b) Por qual parte do organismo a nicotina é mais absorvida, pelo estômago (meio ácido) ou pelo intestino (meio básico)? Justifique. 19. (Ufmg 2012) Analise as três transformações químicas A, B e sofridas pela debrisoquina, até a sua conversão no metabólito I: Indique a(s) transformação(ões) que envolve(m) oxidação ou redução da molécula do composto. 20. (Ufjf 2012) omplete o esquema abaixo com as estruturas dos compostos, D e F. o quadro, escreva os tipos das reações 1 e 3, bem como o nome dos compostos A,, D e F. 8

9 Reações Tipos das Reações omes dos ompostos A 1 B 1-propanol 2 xidação em meio ácido D 3 E propeno 4 idrogenação catalítica F 9

10 Respostas e ResoluÇões Questão 1: a) Fórmulas estruturais planas dos compostos (1) e (2): 3 3 (1) p-dicarboxilbenzeno (2) p-dimetilbenzeno b) Reação de esterificação do ácido tereftálico com 1,2-etanodiol e monômero formado: Monômero Questão 2: As porcentagens são obtidas experimentalmente a partir da análise da cinética química de cada reação, logo se supõe que o candidato decorou os valores. radical metil presente no tolueno ou metil-benzeno é orto-para-dirigente, então os isômeros mais abundantes são o orto-nitrotolueno e o para-nitrotolueno: bservações teóricas: orto-nitrotolueno (PF = -9,3 o ; líquido a 25 o ) para-nitrotolueno (PF = 51,7 o ; sólido a 25 o ) meta-nitrotolueno (PF = 16,1 o ; líquido a 25 o ) S 4 2 (líquido - aproximadamente 58 %) S 4 2 (sólido - aproximadamente 38 %) 10

11 As forças atrativas do tipo dipolo são mais intensas no para-nitrotolueno, logo o candidato poderia deduzir que o estado de agregação seria sólido, porém sem o conhecimento das temperaturas de fusão esta conclusão não seria confiável. A formação do isômero meta-nitrotolueno é representada por: S (líquido - aproximadamente 4 %) Questão 3: a) Teremos: A n 2 = = n 2 = = 3 18 A g 54 g B n 2 = = n 2 = = 3 18 B g 54 g b) Teremos: Re dução A álcool sec undário (oxigênio em carbono sec undário) A Reagente de Grignard 3 6 ETA 3 6 ETA Re dução Reagente de Grignard 3 3 álcool terciário álcool sec undário álcool terciário 11

12 Re dução B álcool primário (oxigênio em carbono primário) B Re agente de Grignard 3 6 ALDEID 3 6 ALDEID Re dução Re agente de Grignard álcool secundário álcool primário álcool sec undário 3 2 Questão 4: a) Reação entre acetato de etila ( ) e metilamina ( 3 2) e seus produtos: 2 3 acetato de etila b) Fórmula de A e : 3 metilamina 2 3 etanol 3 -metil-metanamida A B

13 Questão 5: A partir do conceito de Lewis, vem: Questão 6: Um aminoácido possui o grupo amino e o grupo carboxila. Percebe-se pela análise da fórmula da taurina que esta molécula possui o grupo amino e o grupo (ácido) sulfônico. Por isso, rigorosamente não pode ser classificada como um aminoácido. Equação que representa essa dissociação em água com p igual a 7: S 2 - S 3 Questão 7: Markovnikov: Br sofre cisão heterolítica. Br Br (eletrófilo) carbocátion carbocátion Br Br bromopropano Anti- Markovnikov (também conhecida como reação de Karasch): 13

14 peróxido sofre cisão homolítica. R R 2 R R Br R Br 3 2 Br 2 3 Br radical livre 2 3 Br Br Br radical livre Br 1-bromopropano Questão 8: a) Teremos uma molécula formada por uma cadeia de cinco átomos de carbono com duas extremidades de grupos carboxílicos e um grupo amino ligado ao carbono adjacente a um dos grupos carboxílicos: 2 b) Teremos: a 2 a 2 2 Questão 9: a) De acordo com o enunciado, para formar composto de Grignard o reagente tem que apresentar o bromo ligado diretamente a carbono saturado e não pode apresentar grupos funcionais que reajam com o composto formado, ou seja, carboxila, carbinol e amino. este caso os compostos I e IV se encaixam. b) Teremos: MgBr 3 3 Etanal Éter Álcool secundário Produto orgânico 14

15 bservação teórica: MgBr 3 MgBr 3 Éter 3 MgBr Etanal 3 MgBr Questão 10: a) Teremos: Etapa 1: 2 3 x x 3 Base 2 3 x 3 (I) Etapa 2: 2 2 (I) x n S n n 2 b) um processo de bancada, similar ao descrito anteriormente, utilizam-se 174 g de um PVAl massa de PVAl g que apresenta razão = 58 : número de mols de hidroxila reativa mol 174 g g = 58 número de mols de hidroxila reativa mol 174 número de mols de hidroxila reativa = 3 mol 58 = 24 % das hidroxilas reativas deste PVAl permanecerão inertes, então 76 % reagirão: 15

16 número de mols de hidroxila reativa = 3 mol 0,76 = 2,28 mol número de mols de hidroxila não reativa = 3 mol 0,24 = 0,72 mol n 2,28 mol de hidroxilas reativas n 3 7 1,14n mol 2 S n n 2 1,14n mol 1,14n mol 1,14n mol Então: n 2,28 mol de hidroxilas reativas 1,14n x 88 g = 100,32n g 2 S 4 n 3 7 1,14n x 72 = 82,08n g 2 n 3 7 1,14n x 142 = 161,88n g n 2 1,14n x 18 = 20,52n g 2 2 n 0,72 mol de hidroxilas não reativas 0,36n x 88 g = 31,68n g massa do copolímero formado = massa de PVB formada massa de PVAI não reativa massa de PVB formada Razão = massa do copolímero formado 161,88n g 161,88 Razão = = = 0,8363 = 83,63% (161,88n g 31,68n)g 193,56 Questão 11: Teremos a seguinte hidrólise: 2 2 idrólise total (I) 2 2 (II) (III) 16

17 Reação com bromo em tetracloreto de carbono a 5 : Br 2 l 4-5 o Br Br cis-3,4-dibromociclopentilamina l 4 Br 2-5 o Br Br trans-3,4-dibromociclopentilamina bservação: temos isômeros cis e trans e dois carbonos assimétricos (quirais) que formam dois isômeros opticamente ativos. Reação com ácido nítrico (nitração) na presença de ácido sulfúrico, produzindo ácido pícrico: 2 2 2,4-dinitrofenol 2 S 4 2 ácido nítrico 2 2 2,4,6-trinitrofenol 2 2 Questão 12: a) Fórmulas estruturais de todas as substâncias representadas: b) Entre B e existe isomeria de posição, pois as posições das insaturações são diferentes. c) Teremos: D hidróxi-cicloexano ou ciclohexanol 17

18 Questão 13: a) As moléculas das hidantoínas produzidas nas reações podem ser utilizadas na descoberta dos aminoácidos que as compõe. Por exemplo: A partir da tabela da página de resposta obtemos os aminoácidos. b) A condensação dos três aminoácidos obtidos na tabela anterior, na ordem dada, gerando o peptídeo desconhecido pode ser representada por: 18

19 Questão 14: Equação química completa e balanceada correspondente à reação de obtenção do poli(álcool vinílico): n n n n polímero que apresenta maior polaridade em água e consequentemente maior solubilidade é o poli(álcool vinílico), pois apresenta grande número de grupos hidroxila que podem fazer ligações ou pontes de hidrogênio com a água. n Questão 15: A substituição do hidrogênio na presença de calor ou luz ocorre na cadeia lateral do etilbenzeno: l l 2 3 2l Fel 3 2l 2 calor A B 19

20 A nitração do fenol na presença de ácido sulfúrico ocorre com orto e para dirigência, para a formação de um único produto, teremos: S A oxidação do tolueno produz ácido benzoico: 3 [] KMn 4 D A nitração do ácido benzoico ocorre com meta dirigência, para a formação de um único produto na nitração, teremos: ou com excesso de ácido nítrico: 2 S 4 2 E S E Questão 16: Podemos diferenciar experimentalmente uma amina primária de uma secundária por meio da reação com o ácido nitroso, pois na reação das aminas primárias com ácido nitroso ocorre a liberação de gás nitrogênio e na reação das aminas secundárias com ácido nitroso ocorre a formação de nitrosamina, uma substância de cor amarela: R 2 2 R 2 2 (g) 20

21 R R 2 R 2 R itrosamina Questão 17: precipitado será o AgBr (brometo de prata). Questão 18: a) A fórmula mínima da vitamina é Equação da reação de combustão completa da vitamina : 68 6(s) 5 2(g) 6 2(g) 42( l ) b) omo a nicotina apresenta a função amina e tem caráter básico, pode gerar o seguinte equilíbrio: um meio básico o equilíbrio será deslocado para a esquerda, com isso a absorção da nicotina será favorecida. onclusão: A absorção da nicotina é maior no intestino, pois o meio é básico. Questão 19: Teremos: 21

22 Questão 20: Teremos: Reações Tipos das Reações omes dos ompostos A Propanoato de propila 1 Saponificação ou idrólise básica B 1-propanol Propanoato de potássio 2 xidação em meio ácido D Ácido propanoico 3 Desidratação E propeno 4 idrogenação catalítica F propano 22