sínteses orgânicas – exercícios

SÍNTESES ORGÂNICAS – EXERCÍCIOS
Este artigo tem por finalidade permitir aos alunos testar seus conhecimentos sobre sínteses orgânicas, a partir das
questões mais recentes das provas de alguns vestibulares que estão entre os mais difíceis do Brasil, incluindo questões do
IME e do ITA. Também apresentamos as soluções das mesmas, mas use apenas para conferir suas respostas. Lembramos que
nas sínteses apresentadas, não existe apenas um caminho, e, sendo assim, o fato de sua resposta não estar exatamente igual
ao gabarito não garante que a mesma está errada. Aceite este desafio!
1. (Fuvest 2000) Frações do petróleo podem ser transformadas em outros produtos por meio de vários processos, entre os
quais:
I. craqueamento
II. reforma catalítica (conversão de alcanos e cicloalcanos em compostos aromáticos)
III. isomerização
Utilizando o n-hexano como composto de partida, escreva uma equação química balanceada para cada um desses processos,
usando fórmulas estruturais.
Solução:
I) Nas reações de craqueamento ou pirólise, uma molécula origina duas ou mais moléculas menores. Uma reação de
craqueamento do n-hexano pode ser a mostrada abaixo:
II) A reforma catalítica do n-hexano produzindo benzeno e gás hidrogênio pode ser representada por:
III) Uma das possíveis reações de isomerização do n-hexano produzindo um hidrocarboneto com a mesma fórmula
molecular, porém com cadeia ramificada, pode ser representada por:
2. (Fuvest 99) Para distinguir o 1-butanol do 2-butanol foram propostos dois procedimentos:
I - Desidratação por aquecimento de cada um desses compostos com ácido sulfúrico concentrado e isolamento dos produtos
formados. Adição de algumas gotas de solução de bromo em tetracloreto de carbono (solução vermelha) aos produtos
isolados e verificação da ocorrência ou não de descoramento.
II - Oxidação parcial de cada um desses compostos com dicromato de potássio e isolamento dos produtos formados. Adição
de reagente de Tollens aos produtos isolados e verificação da ocorrência ou não de reação (positiva para aldeído e negativa
para cetona).
Mostre a utilidade ou não de cada um desses procedimentos para distinguir esses dois álcoois, indicando os produtos
formados na desidratação e na oxidação.
Solução:
O procedimento I não é adequado para diferenciar o 1-butanol do 2-butanol, pois os dois provocam o descoramento da
solução de bromo em tetracloreto de carbono.
O procedimento II é adequado para distinguir o 1-butanol do 2-butanol.
3. (IME-04) Proponha uma síntese para o TNT (2,4,6-trinitrotolueno) a partir do carbeto de cálcio e de outras matériasprimas convenientes.
Solução:
CaC2 + 2 H2O → Ca(OH)2 + C2H2
Fe
3 C2H2 ⎯⎯⎯→
C6H6
500 o C
CH3
H
A lC l 3
+ CH3Cl
HCl +
anidro
CH3
CH3
O2N
+ 3 HO
NO2
NO 2
H2S O 4
+ 3 H2O
NO 2
4. (Ufrj 99) O antigo processo de obtenção de carbureto de cálcio (CaC‚) a partir de carvão e calcário representa, até hoje,
uma importante alternativa para a obtenção de intermediários químicos estratégicos. O carbureto pode reagir facilmente com
a água, produzindo o etino (acetileno) e uma base forte. O acetileno, por sua vez, é matéria-prima fundamental para a síntese
de muitos produtos químicos. Um bom exemplo é a síntese do benzeno por trimerização do acetileno.
a) Com base nas informações dadas, escreva as equações das reações do carbureto de cálcio com água e da trimerização do
acetileno.
b) A hidratação do acetileno fornece etanal, que pode sofrer oxidação ou redução, como mostra o esquema simplificado a
seguir:
Se X e Y são compostos orgânicos oxigenados, escreva a fórmula estrutural e dê o nome do composto orgânico Z, resultante
da reação de X com Y.
Solução:
a) CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2
3C2H2 → C6H6
b)
- Etanoato de etila
5. (IME-06) Dispondo apenas de carvão, óxido de cálcio, água, sódio metálico e cloretos de alquila convenientes, além de
condições apropriadas de temperatura e pressão:
a)
descreva uma possível rota de obtenção do menor alquino dissubstituído, contendo em sua estrutura apenas átomos
de carbono e hidrogênio, sendo um dos átomos de carbono assimétrico;
b)
determine a fórmula estrutural plana e a nomenclatura IUPAC do alquino em questão.
A estrutura do alquino que deve ser produzido é:
H3C
C
C
CH
CH3
CH2
CH3
Seu nome é 4-metil 2-hexino, que apresenta como carbono quiral o de número 4. Para produzi-lo, com os reagentes
disponíveis, as seguintes etapas são viáveis.
Primeiramente, produzimos acetileno:
CaO + 3 C → CaC2 + CO
CaC2 + 2 H2O → Ca(OH)2 + C2H2
Transformamos o acetileno em acetileno de sódio.
C2H2 + 2 Na → H2 + Na2C2
H3C
Cl
+
+
Na
C
-2
C
+
Na
+
Cl
CH
CH2
CH3
CH3
2
2 NaCl
+
H3C
C
C
CH
CH2
CH3
CH3
6. (IME-09) O ácido orto-hidroxibenzóico, mais conhecido como ácido salicílico, é um componente recomendado por
dermatologistas e atua na pele ajudando as células a se renovarem mais rapidamente através da esfoliação superficial,
evitando assim que os poros fiquem obstruídos. Proponha uma rota sintética para a obtenção do ácido salicílico a partir do
benzeno.
Solução:
.
7. (IME-98) Fenol e anilina são fabricados a partir do nitrobenzeno. Escreva as equações, os reagentes e as condições
reacionais necessárias para a fabricação do fenol e da anilina a partir do nitrobenzeno.
Solução:
NO2
45º C / 150 atm
Redução
H2O +
Fe + HCλ
nitrobenzeno
OH
NH2
NH2
anilina
+ NH3
Aλ2O3
anilina
fenol
8. (Ita 2002) A reação química de um determinado alceno X com ozônio produziu o composto Y. A reação do composto Y
com água formou os compostos A, B e água oxigenada. Os compostos A e B foram identificados como um aldeído e uma
cetona, respectivamente. A tabela a seguir mostra as concentrações (% m/m) de carbono e hidrogênio presentes nos
compostos A e B:
Com base nas informações acima, apresente
a) as fórmulas moleculares e estruturais dos compostos: X, Y, A e B. Mostre os cálculos realizados, e
b) as equações químicas balanceadas relativas às duas reações descritas no enunciado da questão.
Solução:
Observe as fórmulas estruturais a seguir: