Relatório sobre as atividades desenvolvidas

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1 QFL-5925 Prática de Ensino de Química e Bioquímica Aluno: Anderson Melo Gaia n USP Docente: Profª Denise Freitas S. Petri Disciplina de monitoria: QFL-0342 Química Orgânica II Professora responsável: Antonia Tavares do Amaral Relatório sobre as atividades desenvolvidas Nessa disciplina de prática de ensino foram desenvolvidas diversas atividades relacionadas ao oferecimento da disciplina de Química Orgânica II para o curso noturno de graduação em farmácia-bioquímica. Dentre as atividades desenvolvidas estão: - Elaboração de questões para lista de exercícios. - Reuniões semanais com a professora e com os outros monitores para discussão sobre as atividades da disciplina. - orreção de exercícios ( provinhas ) aplicados para os alunos em sala de aula. - Elaboração de gabarito e critérios de avaliação das provinhas supervisionado pela professora responsável pela disciplina. - Plantão semanal para sanar eventuais dúvidas dos alunos sobre o conteúdo da disciplina. - Auxílio na aplicação das provas/exames escritos. - Auxílio no controle de frequência dos alunos e organização de notas e médias ao final do semestre. A elaboração das listas de exercícios utilizadas na disciplina era uma tarefa realizada pelos monitores com supervisão da professora. Para cada lista eram selecionados pela professora os melhores exercícios propostos pelos monitores e eram feitas as correções necessárias. Participei da confecção da maioria das listas de exercícios, sendo que duas delas foram de minha autoria (listas de exercícios 7 e 8). Os exercícios elaborados por mim estão em anexo no final do relatório. Ao longo da disciplina foram disponibilizadas aos alunos 10 listas de exercícios, sendo estas: 1) Revisão de estrutura e ligação química (nenhum) 2) Revisão ácidos e bases (nenhum) 3) Sn1, Sn2, E1, E2 (2 de 21 exercícios)

2 4) ompetição entre Sn1, Sn2, E1, E2 (4 de 10 exercícios) 5) Aromaticidade (5 de 7 exercícios) 6) Substituição eletrofílica aromática (2 de 11 exercícios) 7) Naftalenos e reações de sais de diazônio ( todos) 8) Álcoois (todos) 9) Éteres (3 de 5 exercícios) 10) Tióis, sulfetos, aminas e fenóis (5 de 12 exercícios) As reuniões com os monitores eram realizadas com a finalidade de discutir sobre as atividades do curso previstas para a semana. Nessas reuniões eram acertados a aplicação de provinhas, elaboração de gabaritos, notas das provinhas, revisão e discussão sobre o conteúdo das listas de exercícios. As provinhas eram elaboradas pela professora e aplicadas aos alunos no final da aula. Após sua aplicação era minha função criar um gabarito com a distribuição de nota para cada item da resposta do exercício e fazer a correção. Foram aplicadas 7 provinhas ao longo do semestre letivo. Os plantões eram realizados semanalmente em uma sala de aula do instituto e tinham duração de 1h30 onde os alunos tinham a oportunidade de sanar suas dúvidas sobre os conteúdos abordados durante as aulas. Sem dúvida, o plantão foi uma atividade bastante enriquecedora, pois nesse momento deveríamos estar preparados para ajudar os alunos a entenderem os conceitos o que nos incentivou a estudar mais Química Orgânica e com isso aprimorar alguns conceitos que poderiam estar ainda não muito claros. Além disso, possibilitou o contato direto com os alunos sendo possível detectar os principais conceitos em que os alunos apresentavam dificuldades. Muitos alunos apresentavam dificuldades em tópicos básicos como hibridização de orbitais e estruturas canônicas de ressonância, sendo estes extremamente importantes para a compreensão da reatividade dos compostos orgânicos. Essas dificuldades ficavam evidentes também durante as aulas e na correção das provinhas, diante disso a professora procurou contornar a situação fazendo uma revisão de alguns conceitos básicos que deveriam ser abordados em Química orgânica I, a medida que eram desenvolvidos os conteúdos da disciplina. Essa experiência foi bastante positiva do ponto de vista pedagógico, pois ofereceu situações reais de sala de aula, sendo possível verificar o quanto é trabalhoso organizar e desenvolver uma disciplina de graduação. onhecer as dificuldades enfrentadas pelos alunos na compreensão dos conceitos é um bom parâmetro para

3 começar a refletir sobre a metodologia a ser adotada na abordagem dos conteúdos de uma disciplina de graduação. omeçando a refletir desde já a respeito do assunto, abre novas perspectivas e pode ser de grande contribuição para uma futura carreira docente, visto que ao final da pós-graduação muitos profissionais tornam-se professores de ensino superior. Anexo: Exercícios elaborados durante a monitoria Lista 3: Sn1, Sn2, E1, E2 1) onsiderando o mecanismo de cada reação explique as seguintes observações experimentais e forneça a nomenclatura dos produtos de cada reação: a) H 2 H 2 (H 3 ) 3 O Na ( ) 3 OH H 3 H 2 H 3 l H 2 H 2 80% 20% H 2 b) H 2 Br.. (H 3 ) 3 OH O: Na H H H 2 H 28% 72% 3 c) HH 2 Br H3O Na OH 25º HH 2 O H 2 40% 60% d) H 2 H 2 H 2 H 2 Br ( ) 3 O Na () 3 OH 25 o H 2 H 2 H 2 H 2 O( ) 3 15% H 2 H 2 H=H 2 85%

4 2) Na reação a seguir observa-se a formação de dois produtos nas proporções indicadas. l H 2 O Produto 1 80% Produto 2 20% a) Escreva a estrutura dos produtos 1 e 2 que são formados pela reação. b) Escreva os mecanismos de formação de cada produto. c) Explique por que o produto 1 é formado preferencialmente em relação ao produto 2. Lista 4: ompetição entre Sn1 x Sn2, E1 x E2, Sn x E 1) Observa-se que a reação de 2-metil-2-butanol com H2SO4 na temperatura de 800 leva a formação de uma mistura de 2-metil-1-buteno (10%) e de 2-metil-2-buteno (90%). a) Escreva a reação e proponha o mecanismo para a mesma. b) om base no mecanismo proposto no ítem (a) explique: b.1. os produtos formados. b.2 os rendimentos observados. 2) onsidere a reação de 2-cloropropano com etóxido de sódio em etanol (reação 1) e a reação de 2-cloropropano com acetato de sódio em ácido acético (reação 2). As condições das reações, pka e os produtos formados estão apresentados na tabela a seguir: ondição da Reação Reação Nucleófilo/ base (X - ) pk a de XH Solvente Temp ( 0 ) Produtos Formados (1) H 2 O - 15,9 Etanol 25º 2-etóxido propano (25%) Propeno (75%) (2) OO - 4,8 Ácido acético 25º Acetato de isopropila (100%) a) Escreva as reações (1) e (2). b) Proponha o(s) mecanismo(s) que explique os produtos e rendimentos observados. c) Explique por que a formação do produto de eliminação é favorecida na primeira reação. Justifique.

5 d) Por que a formação do produto de eliminação não é favorecida na segunda reação? Justifique. 3) A reação do trans-1-cloro-2-metil-ciclohexano (1) com etóxido de sódio em etanol, com aquecimento, leva a formação de somente um produto (2). H3 H H 2 OH 3 H 2 O Na l 1 2 a) Proponha o mecanismo para a reação. b) Represente as possíveis conformações de (1) e indique qual é a conformação mais estável. c) onsiderando as conformações possíveis de (1) e o mecanismo da reação, explique por que ocorre a formação somente de (2). 4) Observa-se que a reação de 2-cloro-pentano com etóxido de sódio em etanol sob aquecimento leva a formação de uma mistura de dois alcenos (A) e (B). H H 2 H H H 3 H H 3 (A ) (B ) produto majoritário H 2 a) Escreva a reação e proponha o mecanismo para a mesma; b) Represente as estruturas dos produtos formados utilizando a projeção de Newman; c) Utilizando a representação pela projeção de Newman e o mecanismo da reação explique por que ocorre a formação preferencial de um dos alcenos. Lista 5: Aromaticidade a) Escreva a reação e proponha o mecanismo para a mesma; b) Represente as estruturas dos produtos formados utilizando a projeção de Newman; c) Utilizando a representação pela projeção de Newman e o mecanismo da reação explique por que ocorre a formação preferencial de um dos alcenos.aromáticos. Justifique suas respostas.

6 não planar não planar H H H H H não planar 2) O ciclo-pentadieno (pka = 15) possui acidez mais elevada do que a do etano (pka = 50). Explique a diferença de acidez observada baseando-se na estrutura de cada composto. 3) Geralmente, observa-se que haletos de alquila são compostos muito solúveis em solventes apolares e insolúveis em água. O brometo de ciclo-heptatrienila é uma exceção, pois é bastante solúvel em água. Explique essa observação experimental com base na estrutura do composto. 4) lassifique as espécies a seguir como aromáticos, anti-aromáticos ou não aromáticos e escreva as estruturas canônicas de ressonância das espécies abaixo: O N 5) O ciclo-heptatrieno pode formar um cátion denominado cátion tropílio. a) Escreva a estrutura do cátion tropílio. b) Escreva as estruturas canônicas de ressonância do cátion tropílio. Lista 6: Substituição eletrofílica aromática 1) Explique a diferença de reatividade entre o anisol e o benzaldeído frente a reação de sulfonação, baseando-se no mecanismo da reação. Escreva as reações envolvidas, o(s) mecanismo(s) e os produto(s) formado(s) para cada composto. 2) Observa-se que a reação de bromação do nitro-benzeno, na presença de Fel 3 como catalisador, forma exclusivamente o produto meta substituído, com rendimento igual a 99%. a) Escreva a(s) reações envolvidas, o mecanismo e o produto formado. b) Explique porque e observa a formação de somente um produto.

7 Lista 7: Naftalenos e reações de sais de diazônio 1) Observa-se que a acilação do 1-metóxi-naftaleno leva a formação de um produto de reação, substituído na posição 4 em relação ao grupo metoxila. Escreva a reação que ocorre e sugira uma explicação do por que a acilação é observada somente no anel substituído. 2) Escreva o mecanismo da reação e proponha uma explicação para as seguintes observações experimentais: 3) Proponha uma rota sintética para obter o m-dibromo-benzeno a partir do benzeno, utilizando qualquer reagente inorgânico que se fizer necessário. Escreva as reações envolvidas. 4) Observa-se que fenol reage com cloreto de benzenodiazônio levando a formação de um produto de reação com 99% de rendimento. a) Proponha o mecanismo para esta reação e escreva a estrutura do produto formado. b) Explique por que se observa somente a formação desse produto de reação. 5) Proponha uma rota sintética para se obter o p-cloro-etilbenzeno a partir da p- etilanilina, utilizando qualquer reagente inorgânico que se fizer necessário. a) Escreva as reações envolvidas. b) Escrevendo as reações envolvidas, explique porque a obtenção do produto não pode ser feita pela halogenação do p-etilbenzeno na presença do Fel3 como catalisador. Lista 8: Álcoois 1) Observa-se os seguintes valores de pka para o fenol (pka = 10), o ciclohexanol (pka = 16) e o etanol (pka = 16). a) Escreva as estruturas de cada composto e as reações envolvidas em cada equilíbrio. b) Explique os valores observados baseando-se nas estruturas, equações e/ou reações envolvidas. c) Utilizando-se o fenol e o ciclohexanol como nucleófilo, qual seria o melhor nucleófilo em solvente polar prótico? Justifique sua resposta. Procure um exemplo destas reações nos livros indicados. 2) Observa-se os seguintes valores de ponto de ebulição para o etanol (PE = 78º), para o propano (PE = -42º) e para o flúor-etano (PE = -32º) a) Escreva a estrutura de cada composto. b) Baseando-se na estrutura de cada composto explique os valores observados. Representando a(s) interação(ões) quando houver. c) om base no item anterior explique o fato do etanol apresentar a maior solubilidade em H2O do que os outros dois. Procure os valores de solubilidade em tabelas disponíveis nos livros indicados

8 3) A reação do 3-metil-2-butanol com o HBr (em condições anidras) gera como produtos o 2-bromo-3-metil-butano (15%) e o 2-bromo-2-metil-butano (85%). a) Proponha o mecanismo para esta reação e escreva as estruturas dos produtos formados. b) Explique por que a formação de um dos produtos é favorecida. 4) Para preparar 1-bromo-2-metil-propano a partir do 2-metil-1-propanol pode-se utilizar como reagentes uma mistura de tribrometo de fósforo na presença de piridina. a) Proponha o mecanismo para esta reação e escreva a(s) estrutura(s) dos produtos formados b) Qual o papel da piridina na reação? 5) Para preparar o 2-pentanol a partir da 2-pentanona pode-se utilizar como reagente o borohidreto de sódio em etanol. a) Proponha o mecanismo para esta reação e escreva a(s) estrutura(s) dos produtos formados 6) Observa-se que na reação de hidratação do 2-metil-2-buteno na presença de H2SO4/H2O (50%, v/v) obtém-se como produto principal um álcool com rendimento de 90 %. a) Escreva a reação b) Proponha o mecanismo para esta reação e escreva as estruturas e os nomes dos produtos formados c) Justifique, baseando-se no mecanismo, por que há a formação preferencial de um dos produtos desta reação. 7) Observa-se que 2-propanol é o produto principal obtido na reação do 1-propeno com acetato de mercúrio II dissolvido em H2O. a) Escreva a reação. b) Proponha o mecanismo para esta reação. c) Justifique, baseando-se no mecanismo, por que há a formação preferencial de um produto. 8) O ciclo-hexil-metanol pode ser preparado (69%) a partir do cloreto de ciclo-hexila e de um aldeído. a) Proponha uma rota sintética e o(s) mecanismo(s) para estas reações. Escreva a(s) estrutura(s) do(s) produto(s) formado(s) em cada etapa. 9) Observa-se que a reação do 3,3-dimetil-2-butanol com ácido fosfórico, sob aquecimento, leva a formação dos seguintes produtos: 3,3-dimetil-1-buteno (3%), 2,3- dimetil-2-buteno (64%) e o 2,3-dimetil-1-buteno (33%). a) Escreva a reação e as estruturas dos produtos formados. b) Proponha o mecanismo para esta reação. c) Justifique os rendimentos observados, baseando-se no mecanismo. 10) Observa-se que a reação do etanol com o cloreto de p-toluenossulfonila, na presença de piridina, leva a formação do p-toluenosulfonato de etila (rendimento de 72%). a) Escreva a reação e as estruturas dos produtos formados. b) Proponha o mecanismo para esta reação.

9 Lista 9: Éteres 1) A reação do isopropóxido de sódio com cloreto de benzila gera como produto o éter benzil isopropílico com rendimento de 84%. a) Escreva a reação de formação do produto. b) Proponha o mecanismo para esta reação. 2) Observa-se que o brometo de n-propila reage com o metóxido de sódio em metanol formando como produto principal o 1-metóxi-propano com rendimento de 90%. a) Escreva a reação e proponha o mecanismo para a formação do produto. b) Nesta reação, observa-se que há também a formação de um outro produto, com menor rendimento (10%). Escreva a estrutura deste produto e proponha o mecanismo para sua formação. 3) Observa-se que 3-fenil-1-propanol é obtido (com rendimento de 71%) pela reação do oxa-ciclo-propano (óxido de etileno) com o cloreto de benzil magnésio, seguida da acidificação do meio reacional, empregando-se, na primeira etapa da reação, éter dietílico como solvente. a) Escreva a reação de formação do produto. b) Proponha o mecanismo para esta reação. Lista 10: Tióis, sulfetos, aminas e fenóis 1) Observa-se os seguintes valores de pkb para a ciclo-hexilamina (pkb= 3,4), para a anilina (pkb= 9,4) e para a p-metilanilina (pkb= 8,7). Baseando-se na estrutura de cada amina explique os valores de pkb observados. Escreva as estruturas e as reações envolvidas na definição do pkb. 2) A reação de 1-bromo-octano com amônia (gás) gera uma mistura de dois produtos: a octilamina (45%) e a dioctilamina (43%). (a) Escreva as estruturas dos produtos formados. (b) Escreva a reação de formação de cada produto. (c) Proponha o mecanismo para esta reação e explique porque se obtêm uma mistura de aminas. 3) A reação do iodeto de (ciclo-hexilmetil)-trimetil amônio (A) na presença de óxido de prata, utilizando uma mistura de água e etanol como solvente gera um produto (B) que sob aquecimento (160º) forma o metilen-ciclohexano () com rendimento de 69%. (a) Escreva a estrutura do produto (B) formado. (b) Escreva as reações de formação de cada um dos dois produtos (B e ). (c) Proponha o mecanismo de formação do produto () a partir do produto (B). 4) Na tabela a seguir estão apresentados os valores observados para o ponto de ebulição e a solubilidade em água (25º) do tolueno e fenol. Baseando-se na estrutura de cada composto explique os valores observados.

10 omposto Ponto de ebulição Solubilidade em H 2 O (25º) Tolueno 111º 0,05g/100mL Fenol 132º 8,2g/100mL 5) Na tabela a seguir estão apresentados os valores do pka de fenóis substituídos. Baseando-se na estrutura de cada composto explique os valores observados. (a) Escreva as estruturas e as reações envolvidas na definição do pka. (b) Analise os valores de pka através do diagrama de energia em função do progresso de cada reação. omposto pk a fenol 10,0 o-cresol 10,3 p-clorofenol 9,4 m-nitrofenol 8,4 p-nitrofenol 7,2