Química: Reações Orgânicas 1. (Ufrgs 2015) Dois hidrocarbonetos I e II reagem com bromo, conforme mostrado abaixo. C H Br C H Br HBr x y 2 x y 1 I CzHn Br2 C2HnBr 2 II É correto afirmar que I e II são, respectivamente, a) aromático e alcano. b) aromático e alceno. c) alcino e alcano. d) alcino e alceno. e) alceno e alcino. 2. (Ufes 2015) A reação esquematizada abaixo exemplifica a formação do sabão a partir de um triacilglicerol na presença de NaOH. Essa reação é a maneira pela qual muitos sabões são fabricados. a) Determine quantos carbonos primários, secundários, terciários e quaternários, respectivamente, o composto 1 apresenta. b) Escreva o nome sistemático (IUPAC) dos compostos 2 e 3. c) Identifique o tipo de reação química que ocorre na formação dos compostos 3, 4, 5 e 6 a partir dos compostos 1 e 2. d) Escreva a função química a que pertence o composto 1. e) Escreva a estrutura química e a fórmula molecular do composto 4. 3. (Uepg 2015) Considerando as reações abaixo, assinale o que for correto. 1
01) São reações de substituição. 02) O produto de B é uma cetona. 04) A reação B corresponde a uma acilação de Friedel-Crafts. 08) Na reação A, a utilização de Br2 FeBr 3 no lugar de C 2 FeC 3, produzirá o bromobenzeno. 16) Ambos os produtos são aromáticos. 4. (Uece 2015) Com relação às funções orgânicas, assinale a afirmação verdadeira. a) Os álcoois são compostos que apresentam grupos oxidrila (OH) ligados a átomos de carbono saturados com hibridização apresentam grupos oxidrila (OH) ligados ao anel aromático. 2 sp, enquanto os fenóis são compostos que b) O éter é uma substância que tem dois grupos orgânicos ligados ao mesmo átomo de oxigênio, R O R 1. Os grupos orgânicos podem ser alquila ou arila, e o átomo de oxigênio só pode fazer parte de uma cadeia fechada. c) Os tióis (R S H) e os sulfetos (R S R 1) são análogos sulfurados de álcoois e ésteres. d) Os ésteres são compostos formados pela troca do hidrogênio presente na carboxila dos ácidos carboxílicos por um grupo alquila ou arila. 5. (Pucrj 2015) Considere que, na reação representada a seguir, 1mol do hidrocarboneto reage com 1mol de ácido bromídrico, sob condições ideais na ausência de peróxido, formando um único produto com 100% de rendimento. A respeito do reagente orgânico e do produto dessa reação, faça o que se pede. a) Represente a estrutura do produto formado utilizando notação em bastão. b) Dê o nome do hidrocarboneto usado como reagente, segundo as regras de nomenclatura da IUPAC. c) Represente a estrutura de um isômero cíclico do hidrocarboneto (usado como reagente) constituído por um anel de seis átomos de carbono. Utilize notação em bastão. 2
6. (Ufsm 2015) O homem, no intuito de explorar as jazidas minerais em busca de novas riquezas, tem feito constante uso de um explosivo conhecido como TNT. O TNT, trinitrotolueno, é um sólido cristalino amarelo altamente explosivo, utilizado para fins militares ou para exploração de jazidas minerais. O teor de oxigênio em sua molécula é relevante, e esse composto não necessita do oxigênio do ar para sofrer combustão. Ele pode ser obtido a partir do benzeno, através de reações de substituição (nitração e alquilação). Fonte: PERUZZO, Francisco M.; CANTO, Eduardo L. Química na Abordagem do Cotidiano. Vol. único. São Paulo: Moderna, 2002. p.483. (adaptado) Sabendo que a presença de um substituinte no anel benzênico tem efeito sobre uma nova substituição, afirma-se que I. a ordem das reações (trinitração e alquilação) não interfere no produto formado. II. o grupo nitro ( NO 2) diminui a densidade eletrônica do anel benzênico e torna a reação de substituição subsequente mais lenta, pois se caracteriza como um grupo desativante, sendo metadirigente. III. os grupos ativantes como, por exemplo, o metil ( CH 3), têm suas nuvens eletrônicas atraídas pelo anel benzênico, sendo, portanto, orto-para dirigentes. IV. o grupo alquila ( CH 3) apresenta efeito mesomérico; o grupo nitro ( NO 2), efeito indutivo. Estão corretas a) apenas I e II. b) apenas I e III. c) apenas II e III. d) apenas II e IV. e) apenas III e IV. 7. (Fuvest 2015) O 1,4-pentanodiol pode sofrer reação de oxidação em condições controladas, com formação de um aldeído A, mantendo o número de átomos de carbono da cadeia. O composto A formado pode, em certas condições, sofrer reação de descarbonilação, isto é, cada uma de suas moléculas perde CO, formando o composto B. O esquema a seguir representa essa sequência de reações: Os produtos A e B dessas reações são: 3
8. (Uem 2015) Assinale a(s) alternativa(s) correta(s) a respeito de reações de substituição em alcanos e aromáticos. 01) A reação de cloração do metilbutano apresentará uma única molécula orgânica como produto final. 02) Moléculas que apresentam carbonos primários e terciários apresentarão maior grau de substituição por bromação no carbono primário. 04) Na halogenação de aromáticos é necessário o uso de catalisadores como o AC 3 ou o FeBr 3. 08) A halogenação de alcanos ocorre por meio da formação de radicais livres, e estes são formados a partir de irradiação com luz de frequência adequada ou por aquecimento. 16) O ácido sulfúrico fumegante é utilizado na sulfonação de aromáticos, e o ácido sulfúrico concentrado age como catalisador na reação de nitração de aromáticos em presença de ácido nítrico. 9. (Uem 2015) A respeito de gorduras, óleos vegetais, biodiesel, ácidos graxos e sabões, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01) As gorduras trans são produzidas a partir de um processo de oxidação catalítica. 02) Sabões podem ser produzidos a partir de uma reação ácido-base entre uma base forte e um ácido graxo. 04) As gorduras de origem animal são constituídas essencialmente de ácidos graxos saturados, e os óleos vegetais apresentam cadeias saturadas, monoinsaturadas e poliinsaturadas. 08) Óleos vegetais poli-insaturados são sólidos e a partir do processo de hidrogenação se tornam líquidos, em temperatura ambiente. 16) A partir de uma reação de transesterificação é possível produzir biodiesel. Para isso, reagese um óleo vegetal na presença de um álcool de cadeia curta e de um catalisador. 4
10. (Uern 2015) A reação de substituição entre o gás cloro e o propano, em presença de luz ultravioleta, resulta como produto principal, o composto: a) 1-cloropropeno. b) 2-cloropropano. c) 1-cloropropano. d) 2-cloropropeno. 11. (Fuvest 2015) Compostos com um grupo NO 2 ligado a um anel aromático podem ser reduzidos, sendo o grupo NO 2 transformado em NH 2, como representado abaixo. Compostos alifáticos ou aromáticos com grupo NH 2, por sua vez, podem ser transformados em amidas ao reagirem com anidrido acético. Essa transformação é chamada de acetilação do grupo amino, como exemplificado abaixo. Essas transformações são utilizadas para a produção industrial do paracetamol, que é um fármaco empregado como analgésico e antitérmico. a) Qual é o reagente de partida que, após passar por redução e em seguida por acetilação, resulta no paracetamol? Escreva a fórmula estrutural desse reagente. O fenol (C6H5OH) também pode reagir com anidrido acético. Nessa transformação, forma se acetato de fenila. b) Na etapa de acetilação do processo industrial de produção do paracetamol, formam se, também, ácido acético e um subproduto diacetilado (mas monoacetilado no nitrogênio). Complete o esquema a seguir, de modo a representar a equação química balanceada de formação do subproduto citado. 5
12. (Pucrj 2015) As reações de cloração (halogenação) dos alcanos ocorrem na presença de gás cloro (C 2), sob condições ideais, e geralmente dão origem a diversos produtos contendo átomos de cloro. Por exemplo, no caso da cloração do metilbutano (C5H 12), é possível obter quatro produtos diferentes. Esse tipo de reação é classificada como a) substituição. b) adição. c) acilação. d) combustão. e) saponificação. 13. (Uerj 2015) As amidas podem ser obtidas pela reação entre um ácido carboxílico e a amônia, conforme a seguinte equação geral: R COOH NH3 R CONH 2 H2O Considere um laboratório no qual estão disponíveis quatro ácidos carboxílicos: etanoico, propanoico, butanoico e pentanoico. Escreva a equação química completa da reação da amônia com o composto de caráter ácido mais acentuado dentre os disponíveis no laboratório. Admitindo a substituição da amônia pelo metanol na equação geral, indique a função orgânica do produto formado e o tipo de hibridação do átomo de carbono do grupo funcional desse produto. 14. (Ita 2015) Escreva a fórmula estrutural do produto majoritário formado na reação entre 0,1mol de tolueno (metilbenzeno) e 0,1mol de C 2 nas seguintes condições: a) Ausência de luz e presença de pequena quantidade de Fe(s). b) Presença de luz e ausência de Fe(s). 15. (Uepa 2015) Analise as reações e seus produtos orgânicos abaixo, para responder à questão. Quanto à classificação das reações acima, é correto afirmar que as mesmas são, respectivamente: a) reação de substituição, reação de adição e reação de oxidação. b) reação de hidrogenação, reação de alquilação e reação de oxidação. c) reação de substituição, reação de eliminação e reação de oxidação. d) reação de hidrogenação, reação de alquilação e reação de combustão. e) reação de hidrogenação, reação de alquilação e reação de eliminação. 6
Gabarito: Resposta da questão 1: [B] I e II são, respectivamente, aromático e alceno. C H Br C H Br HBr 6 6 2 6 5 I C2H4 Br2 C2H4Br2 II Resposta da questão 2: a) Definições utilizadas: Carbono primário: aquele ligado a um ou a nenhum outro carbono. Carbono secundário: aquele ligado a dois outros carbonos. Carbono terciário: aquele ligado a três outros carbonos. Carbono quaternário: aquele ligado a quatro outros carbonos. b) Nome sistemático (IUPAC) do composto 2: hidróxido de sódio. Nome sistemático (IUPAC) do composto 3: propan-1,2,3-triol. c) O tipo de reação química a partir dos compostos 1 e 2 é a saponificação ou hidrólise salina. d) O composto 1 pertence à função química éster ou triéster. 7
e) Estrutura simplificada do composto 4: Fórmula molecular do composto 4: C18H 35NaO 2. Resposta da questão 3: 01 + 02 + 04 + 08 + 16 = 31. [01] Correta. As reações apresentadas no enunciado são reações de substituição do anel aromático. [02] Correta. [04] Correta. Nesse tipo de reação, ocorre a substituição de um hidrogênio ligado ao anel aromático por um grupo acila. [08] Correta. Haverá a substituição do bromo ao invés do cloro no anel benzênico [16] Correta. O anel aromático é formado em ambos os produtos. Resposta da questão 4: [D] [A] Incorreta. Os alcoóis possuem o grupo ( OH) ligado a carbono saturado, portanto, com hibridação do tipo sp 3. [B] Incorreta. Os éteres possuem fórmula geral R O R 1. Podendo formar cadeias abertas ou fechadas, ou ainda os epóxi que são derivados de alcoóis: [C] Incorreta. Os tiocompostos são análogos sulfurados dos alcoóis e éteres. [D] A formação de um éster ocorre pela reação de esterificação, entre um ácido carboxílico e um álcool. 8
Onde o grupo R, pode ser alquila (metil, etil, propil...) ou arila (fenil, toluil...). Resposta da questão 5: a) Teremos: b) 3-etil-4-metil hex-1-eno c) Algumas possibilidades são: Resposta da questão 6: [C] [I] Incorreta. O mecanismo de formação do TNT (trinitrotolueno) é produzido em 2 etapas: 1ª etapa (alquilação do benzeno), cujo objetivo é formar o tolueno (metilbenzeno). 2ª etapa (trinitração do tolueno): objetivo de produzir o TNT. As reações serão: 9
[II] Correta. O grupo nitro ( NO 2) diminui a densidade eletrônica do anel benzênico e torna a reação de substituição mais lenta, pois é um grupo desativante, sendo metadirigente. [III] Correta. Os grupos ativantes como, por exemplo, o metil ( CH 3), têm suas nuvens eletrônicas atraídas pelo anel benzênico, sendo, portanto, orto-para dirigentes. [IV] Incorreta. O grupo alquila ( CH 3) é um grupo ativador do anel aromático, chamado de ortoparadirigente e apresenta efeito indutivo que aumenta a densidade eletrônica dos carbonos nas posições orto e para ; o grupo nitro ( NO 2), é um grupo desativador ou metadirigente e possui efeito mesomérico, que é característico de compostos insaturados, que envolve elétrons de ligação pi alternadas ou vizinhas de um par de elétrons isolados. Resposta da questão 7: [D] Teremos: 10
Resposta da questão 8: 04 + 08 + 16 = 28. Reação de cloração do metilbutano: Moléculas que apresentam carbonos primários e terciários apresentarão maior grau de substituição por bromação no carbono terciário (regra de Saytzeff). Na halogenação de aromáticos é necessário o uso de catalisadores como o AC 3 ou o FeBr 3 (síntese de Friedel-Crafts). A halogenação de alcanos ocorre por meio da formação de radicais livres, e estes são formados a partir de irradiação com luz de frequência adequada ou por aquecimento. O ácido sulfúrico fumegante é utilizado na sulfonação de aromáticos, e o ácido sulfúrico concentrado age como catalisador na reação de nitração de aromáticos em presença de ácido nítrico. Δ R H HO SO3H H2O R SO3H 3HNO3 3H2SO4 3H2O 3NO2 3HSO4 Resposta da questão 9: 02 + 04 + 16 = 22. As gorduras trans são produzidas a partir de um processo de redução catalítica. Sabões podem ser produzidos a partir de uma reação ácido-base entre uma base forte e um ácido graxo de cadeia longa. As gorduras de origem animal são constituídas essencialmente de ácidos graxos saturados, e os óleos vegetais apresentam cadeias saturadas, monoinsaturadas e poli-insaturadas. Óleos vegetais poli-insaturados são líquidos e a partir do processo de hidrogenação se tornam sólidos, em temperatura ambiente. 11
A partir de uma reação de transesterificação é possível produzir biodiesel. Para isso, reage-se um óleo vegetal na presença de um álcool de cadeia curta e de um catalisador. Exemplo: Resposta da questão 10: [B] O hidrogênio do carbono secundário é substituído com maior facilidade: Resposta da questão 11: a) De acordo com as equações fornecidas no texto, tem-se redução e em seguida acetilação: b) Formação do subproduto: Resposta da questão 12: [A] 12
Nesse tipo de reação, ocorre a substituição de um átomo de hidrogênio do alcano por um átomo de cloro. Essa substituição pode ocorrer em diferentes posições, levando a obtenção de diferentes produtos. Resposta da questão 13: Equação química completa da reação da amônia com o composto de caráter ácido mais acentuado dentre os disponíveis no laboratório (ácido acético): Admitindo a substituição da amônia pelo metanol na equação geral, vem: Tipo de hibridação do átomo de carbono do grupo funcional do éster: 2 sp. Resposta da questão 14: a) Na ausência de luz (o anel é atacado) e presença de pequena quantidade de Fe(s) : 13
b) Na presença de luz (a cadeia lateral é atacada) e ausência de Fe(s) : Resposta da questão 15: [B] Reação 1: A primeira reação é de hidrogenação, onde ocorre a quebra da insaturação, e a adição de 2 átomos de hidrogênio ao hidrocarboneto. Reação 2: A segunda reação é de alquilação, nesta reação, ocorre a substituição de um átomo de hidrogênio ligado ao anel benzênico por um grupo alquila. Reação 3: A terceira reação é de oxidação. A oxidação de carbonos do anel benzênico só é possível em condições muito energéticas, porém, nos radicais ligados ao anel as reações são mais fáceis, resultando em um ácido benzoico. 14