SICO II – 2ºA – ETEC – 2013 – entregar

Relembrando as reações de substituição
Uma reação de substituição ocorre em cadeias saturadas e se caracteriza pela saída de um único elemento para
entrar outro. Quando o composto orgânico é um hidrocarboneto, o elemento que sai é o hidrogênio. No caso de um
haleto, sai o haleto. Carbono e oxigênio não saem.
De um hidrocarboneto sai o hidrogênio do carbono menos hidrogenado.
Substituição em alcanos



Halogenação (presença de luz)
Nitração (presença de ácido sulfúrico)
Sulfonação (presença de SO3 e calor)
Substituição no benzeno





Halogenação (FeX3)
Nitração (H2SO4)
Sulfonação (SO3 e calor)
Alquilação de Friedel-Crafts (AlX3 ou FeX3)
Acilação de Friedel-Crafts (AlX3 ou FeX3)
A substituição no anel benzênico ocorre com a seguinte condição :
 sem luz
 sem calor
 com catalisador (AlX3 ou FeX3)
A substituição na ramificação do anel benzênico ocorre com a seguinte condição :
 com luz UV
 com calor
 sem catalisador
― CH3
― Cl
FeCl3
― CH3
+ Cl2
― CH2Cl
UV,
calor
+ HCl
+ HCl
Substituição em ciclanos
Nos ciclos com 5 ou mais carbonos ocorrem reação de substituição com haletos (Cl 2, Br2), sem quebrar o ciclo.
+ Br2 
― Br
+ HBr
Reações de adição
As reações de adição ocorrem em hidrocarbonetos insaturados e se caracteriza pela quebra da ligação mais
fraca da insaturação : a ligação pi ().
OBS : Na quebra de uma única ligação pi, sempre entrarão dois elementos. Se um dos elementos for o
hidrogênio (como é o caso da água e dos hidretos de halogênios), este se sdicionará ao carbono mais hidrogenado da
insaturação, segundo a regra de Markovnikov.
1- Hidrogenação
A reação com hidrogênio (H2) ocorre com aquecimento e na presença de catalisadores metálicos como a platina
(Pt), o níquel (Ni) e o paládio (Pd).
H2C = CH2 + H2
H3C – CH3
Ni, 
2- Halogenação (adição de X)
A adição de haletos (Cl2, Br2 e I2) em hidrocarbonetos insaturados ocorre de modo semelhante à hidrogenação.
H2CBr – CH2Br
H2C = CH2 + Br2
3- Hidrohalogenação (adição de HX)
A adição de HX segue a regra de Markovnikov, quando necessário.
H3C – C  CH + HCl
H3C – C = CH
|
|
Cl H
4- Hidratação (adição de água)
A reação de hidratação ocorre na presença de catalisadores e em meio ácido e a água se quebra em H–OH. Na
formação de um ENOL (um carbono com dupla ligação e presença de OH) a reação continua, rearranjando a molécula
(tautomeria) até a formação de um composto estável.
H3C  C  CH
Alcino
+
H2O  H3C  C = CH
H3C  C  CH3
Tautomeria



Cetona
OH
H
O
Enol
5- Adição em dienos conjugados
Alcadienos ou simplesmente dienos, são hidrocarbonetos de cadeia aberta que apresentam duas duplas
ligações entre carbonos. Conforme a localização das duplas na cadeia, os alcadienos são classificados em:
Acumulados – quando as ligações duplas estão em carbonos vizinhos (carbonos vicinais).
H2C = C = CH2
Isolados – quando as ligações duplas estão separadas entre si por mais de uma simples ligação.
H2C = CH – CH2 – CH = CH2
Conjugados – quando as duplas ligações estão separadas por apenas uma única ligação simples.
H2C = CH – CH = CH2
2
Em dienos conjugados existem 2 possibilidades de reação:
a) Com reagente em excesso
H2C = CH – CH = CH2 + 2Br2 
H2C – CH – CH – CH2
| |
|
|
Br Br
Br Br
b) Com reagente em falta
Ocorrem duas reações ao mesmo tempo: a adição 1,2 e a adição 1,4, que é predominante. Na adição do tipo
1,4, as duplas vão para o meio (entre os carbonos 2 e 3) e os reagentes se adicionam aos carbonos 1,4 da insaturação.
Por isso essa reação é conhecida como Reação de adição 1,4.
H2C = CH – CH = CH2 + Br2
Predominante
H2C – CH – CH = CH2
|
|
Br Br
Adição 1,2
H2C – CH = CH – CH2
|
Br
Adição 1,4
6- Adição em ciclanos
A reação de adição em ciclanos só ocorre em ciclos de 3 e 4 carbonos. Caso a cadeia fechada seja saturada, o
ciclo se rompe, abrindo e se transformando em cadeia aberta. A adição do reagente se dá nas extremidades.
+ Cl2 
CH2 – CH2 – CH2 – CH2
|
Cl
Se a cadeia fechada for insaturada, a ligação pi se rompe e a adição ocorre nos carbonos da insaturação, sem
abrir o ciclo.
H
+ H2 
H
OBS : Em ciclos com mais de 5 carbonos, não há reação de adição e sim de substituição. Não há quebra da
cadeia e sim a substituição de um átomo pelo outro, preservando o ciclo.
 CH3
+ HCl 
Cl 3
 CH
H
7- Adição de HBr na presença de peróxidos (H2O2)
A Regra de Karasch só se aplica na presença de peróxido de hidrogênio e HBr e é conhecida, também, como
Regra anti-Markovnokov. Aqui, o H entra no carbono menos hidrogenado.
H3C – CH = CH2 + HBr
H2O2
H3C – CH – CH2
|
Carbono menos Carbono mais
hidrogenado
hidrogenado
Exercícios
1- Escreva as reações químicas e dê o nome dos produtos formados.
1)
Ciclobutino + ácido bromídrico
2)
2-metil-but-2-eno + ácido bromídrico e peróxido
3)
But-2-eno + hidrogênio
4)
1,2-dimetil-ciclobutano + brometo de hidrogênio
5)
Propino + água
3
H
Br
6)
Ciclopropano + cloreto de hidrogênio
7)
2-metil-but-1-eno + bromo
8)
Metil-ciclopropeno +brometo de hidrogênio e peróxido
9)
Metil-ciclopropano + hidrogênio
10)
Ciclobuteno + bromo
11)
Propino + bromo
12)
But-1-ino + brometo de hidrogênio e peróxido
13)
Metil-ciclo-hexeno + cloro
14)
3-metil-but-1-ino + água
15)
1,2-dimetil-ciclobutano + cloro
16)
Ciclopropano + bromo
17)
2-metil-but-1-eno + HBr e peróxido
18)
Metil-ciclopropeno + ácido clorídrico
19)
But-1-ino + ácido clorídrico total
20)
Metil-propeno + água
21)
2-metil-but-2-eno + hidrogênio
22)
Propino + brometo de hidrogênio e peróxido
23)
Metil-ciclo-hexeno + ácido clorídrico
24)
Ciclobutino + gás hidrogênio (total)
25)
Metil-propeno + ácido clorídrico
26)
3-metil-but-1-ino + brometo de hidrogênio e peróxido
27)
Metil-ciclopropano + cloro
28)
But-1-ino + cloro total
29)
But-2-ino + água
30)
Metil-ciclo-hexeno + hidrogênio
31)
2-metil-but-2-eno + ácido clorídrico
32)
Metil-ciclopropeno + bromo
33)
2-metil-but-1-eno + cloreto de hidrogênio
34)
Metil-propeno + ácido bromídrico e peróxido
35)
Ciclopropano + hidrogênio
36)
But-1-ino + água
37)
Metil-ciclopropano + ácido bromídrico
38)
Propino + bromo total
39)
Metil-ciclo-hexeno + HBr na presença de peróxido
40)
3-metil-but-1-ino + cloro
41)
Ciclobutino + cloro total
42)
Metil-ciclopropeno + hidrogênio
43)
2-metil-but-2-eno + água
44)
Propino + ácido bromídrico e peróxido
45)
1,2-dimetil-ciclobutano + hidrogênio
46)
Metilpropeno + bromo
47)
Ciclobuteno + ácido clorídrico
4
2- Escreva a fórmula estrutural e o nome oficial dos reagentes para o produto obtido.
a) 2-bromo-propano
b) 2,3-dicloro-but-2-eno
c) 3-metil-butanona
d) Aldeído acético
e) Propanona ou acetona
3- Escreva as reações químicas e dê o nome dos produtos formados.
a) Buta-1,3-dieno + bromo
b) Penta-1,3-dieno + 2 hidrogênios
c) 2-metil-buta-1,3-dieno + 2 HBr
d) Buta-1,3-dieno + cloreto de hidrogênio
e) Penta-1,3-dieno + brometo de hidrogênio
f)
2-metil-buta-1,3-dieno + HCl
g) Penta-1,3-dieno + 2 cloretos de hidrogênio
h) 2-metil-buta-1,3-dieno + Cl2
i)
Buta-1,3-dieno + 2 cloros
j)
Penta-1,3-dieno + bromo
k) 2-metil-buta-1,3-dieno + 2 Br2
Lista 2
1)Escreva as equações das reações de halogenação(cloração) do etil-benzeno e
a halogenação ocorra:
indique as condições para que
a) no anel benzênico;
b) na cadeia lateral dessa molécula.
2)Indique os produtos das seguintes equações de reação:
a) Tolueno + Br2 →
b) Nitrobenzeno + Br2 →
3)Complete as seguintes equações envolvendo reações de haletos orgânicos:
a) CH3Br + CH3-CH2ONa →
b) C2H5I
+
HC≡CNa →
c) CH3Cl + NaCN
→
4)Escreva as equações de adição envolvendo alcenos,indicando seus respectivos produtos:
5
a) Propeno + Br2 →
b) Metil- propeno + HCl
→
c) 2-metil-2-buteno + H2O(em presença de H2SO4) →
5)Escreva as equações abaixo e complete-as ,indicando seus respectivos produtos:
a) Propino + HCl(em falta) →
b) Propino + HCl ( em excesso) →
c) 2-Butino + H2O ( em presença de H2SO4 / HgSO4) →
d) 1,3-Butadieno + HBr →
e) Ciclopropano + Cl2 →
Lista 3
1. Quantos produtos orgânicos diferentes podem ser obtidos na monobromação do dimetil-propano?
2 O trinitrotolueno (mais conhecido como TNT) é um sólido cristalino incolor ou ligeiramente amarelado que se
estende até o marrom, é insolúvel em água, porém, solúvel em solventes polares tem massa molecular de 227,3
g/mol, seu ponto de fusão é de 80,7 °C , e ponto de ebulição de 240°C, é uma substância química que apresenta alta
instabilidade energética e quando submetido a choques mecânicos intensos e calor excessivo, causa
instantaneamente a expansão de material, o que o torna altamente explosivo, motivo este que o levou a ser usado em
guerras.
O trinitrotolueno é famoso por causa da alusão feita a seu poder explosivo em desenhos animados sob a sigla TNT
escrita nos detonadores.
fonte:http://www.infoescola.com/compostos-quimicos/trinitrotolueno-tnt/
A obtenção deste composto é através da reação orgânica de nitração exaustiva(reação em que um grupo nitro
substitui um átomo de hidrogênio) do tolueno com o composto X e formando o composto Y, segundo a equação
química abaixo:
Qual alternativa abaixo representa, respectivamente, o composto X e Y:
a)
HNO2 e H2
b)
HNO3 e H2
c)
HNO3 e H2O
6
d)
e)
HNO2 e H2O
NO2 e H2O
3. Escreva a fórmula estrutural e o nome do composto orgânico que completa corretamente as equações a seguir:
a) CH3-CH3 + Cl2  A + HCl
b
+ HNO3  C + H2O
c) CH3-CH2-CH3 + Br2  B + HBr
d)
+ Br2  D + HBr
7
4. (FUVEST) A adição de HBr a um alceno pode conduzir a produtos diferentes caso, nessa
reação, seja empregado o alceno puro ou o alceno misturado a uma pequena quantidade de
peróxido.
metil-propeno + ácido bromídrico (na ausência de peróxido)  2-bromo-metil-propano
metil-propeno + ácido bromídrico (na presença de peróxido)  1-bromo-metil-propano
Com base nestas informações, responda:
a) o 1-metilciclopenteno reage com HBr de forma análoga. Escreva, empregando
fórmulas estruturais, as equações que representam a adição de HBr a esse composto
na presença e na ausência de peróxido
b) dê as fórmulas estruturais dos metilciclopentenos isoméricos (isômeros de posição)
c) indique o metilciclopenteno do item b que forma, ao reagir com ácido bromídrico, quer
na presença, quer na ausência de peróxido, uma mistura de metilciclopentanos
monobromados, que são isômeros de posição. Justifique.
5. (UNICAMP) A reação do propino com bromo (Br 2) pode produzir dois isômeros cis-trans que
contém um dupla ligação e dois átomos de bromo nas respectivas moléculas.
a) formule a equação dessa reação química entre propino e bromo
b) represente a fórmula estrutural de cada um dos isômeros cis-trans.
6. (UFU) O estireno é um composto obtido a partir do petróleo, e é empregado na síntese de
muitos derivados químicos. O nome desse composto, de acordo com a IUPAC, é
etenilbenzeno.(em sua apostila tem esta estrutura)
Pede-se:
a) a fórmula estrutural do estireno.
b) A reação de hidrogenação catalítica da ligação dupla alcênica
c) O nome (IUPAC) do produto obtido na reação do item B.
7. (UFU) O citronelal é o constituinte principal do óleo essencial de eucaliptos e sua estrutura é
a seguinte:
Pede-se:
A) escreva a fórmula molecular do citronelal.
B) equacione a reação da ligação dupla presente no composto com o HBr.
C) dê o nome, de acordo com a IUPAC, do citronelal e do produto obtido no item B.
8. Tolueno (metil-benzeno) é um líquido incolor com odor muito característico e extremamente
tóxico. É amplamente utilizado para produção de medicamentos, perfumes, TNT e detergentes.
Além disso é utilizado como anti-detonante na gasolina.
O ácido benzóico é utilizado como conservantes de alimentos e como matéria prima para
produção do ácido acetilsalicílico (aspirina).
Analise atentamente a estrutura dos compostos citados:
A
B
OH
CH3
O
Metil-benzeno
(ou tolueno)
Em relação a estes compostos, represente:
Ácido benzóico
I.
A reação do composto A com cloro gasoso (Cl2) .
II.
A reação do composto B sofre reação com bromo gasoso (Br2).
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