respostas lista 2 - aromáticos

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EB305/ST212 - Química Orgânica Aplicada 2º semestre/19- Responsável: Profa. Dra. Patrícia Prediger Respostas 2a Lista de Exercícios – Reações dos compostos aromáticos 1. Neste exercício usamos a regra de Hücke para ddecidir se os compostos são aromáticos ou não aromátimos l Lembrando que para o composto ser aromático, segundo a regra de Hückel, sua molécula precisa ser planar e possuir 4n + 2 elétrons em orbitais 𝜋. A. Molécula planar, número de elétrons em orbitais 𝜋 é 4n + 2 = 10, é aromático. B. Molécula planar, número de elétrons em orbitais 𝜋 é ≠.4n + 2, é não aromático. C. Molécula planar, número de elétrons em orbitais 𝜋 é ≠.4n + 2, é não aromático. D. Molécula não é planar, é não aromático. E. Molécula planar, número de elétrons em orbitais 𝜋 é ≠.4n + 2, é não aromático. AB. Molécula planar, número de elétrons em orbitais 𝜋 é ≠.4n + 2, é não aromático. AC. Molécula planar, número de elétrons em orbitais 𝜋 é 4n + 2 = 6, é aromático. AD. Molécula planar, número de elétrons em orbitais 𝜋 é ≠.4n + 2, é não aromático. AE. Molécula planar, número de elétrons em orbitais 𝜋 é ≠.4n + 2, é não aromático. BC. Molécula planar, número de elétrons em orbitais 𝜋 é 4n + 2 = 10, é aromático. (i). . Molécula planar, número de elétrons em orbitais 𝜋 é 4n + 2 = 10, é aromático. (ii). Molécula planar, número de elétrons em orbitais 𝜋 é 4n + 2 = 6, é aromático. (iii). Molécula planar, número de elétrons em orbitais 𝜋 é 4n + 2 = 6, é aromático. Anthracene. Molécula planar, número de elétrons em orbitais 𝜋 é 4n + 2 = 14, é aromático. Phenanthrene (a). Molécula planar, número de elétrons em orbitais 𝜋 é 4n + 2 = 14, é aromático.

Chrysene. Molécula planar, número de elétrons em orbitais 𝜋 é 4n + 2 = 18, é aromático. (b). Molécula planar, número de elétrons em orbitais 𝜋 é ≠.4n + 2, é não aromático. (c). Molécula planar, número de elétrons em orbitais 𝜋 é 4n + 2 = 6, é aromático. (d). Molécula planar, número de elétrons em orbitais 𝜋 é 4n + 2 = 6, é aromático. (e). Molécula planar, número de elétrons em orbitais 𝜋 é 4n + 2 = 10, é aromático. (f). Molécula não é planar, não é aromático.

2.

3. O tiofeno é muito semelhante ao pirrol. O átomo de enxofre é hibridizado sp 2 e tem um par de elétrons isolados em um orbital p perpendicular ao plano do anel. O enxofre também possui outro par de elétrons isolados que estão no plano do anel.

Portanto, podemos concluir que o tiofeno possui os requisitos para a aromaticidade (molécula conjugada, cíclica, planar e possui 4n + 2, neste caso 6, elétrons 𝜋. 4. O furano é muito semelhante ao tiofenol. O átomo de oxigênio é hibridizado sp 2 e tem um par de elétrons isolados em um orbital p perpendicular ao plano do anel. O oxigênio também possui outro par de elétrons isolados que estão no plano do anel

Portanto, podemos concluir que o furano também possui os requisitos para a aromaticidade (molécula conjugada, cíclica, planar e possui 4n + 2, neste caso 6, elétrons 𝜋. 5. A reção de Friedel-Crafts envolve a formação inicial do carbocátion, que pode ser rearranjado pelo deslocamento do íon hidreto ou pelo deslocamento de um grupo alquila para formar um carbocátion mais estável. Neste exercício, o carbocátion inicial é secundario e pode ser rearrajar para formar um carbocátion terceário mais estável pelo deslocamento de um íon hidreto.

Na próxima etapa da reação utiliza-se o carbocátion terciário.

Observamos que ao final da reação se forma o 2-metil-2-fenil butano. 6. Inicialmente forma-se um carbocátion primário.

Semelhente ao que foi observado no exercício 6 houve rearranjo de carbocátion para a formação de um carbocátion mais estável que sofre ataque de um par de elétrons do anel aromático na próxima etapa da reação de Friedel-Crafts.

Observamos que o produto majoritário monossubstituído para a reação proposta é o terc-butil benzeno.

7. Inicialmente forma-se um carbocátion primário.

Neste exercício o carbocátion inicial é primário e se rearranja para formar um carbocátion terciário mais estável pelo deslocamento de um grupo alquila. Na próxima etapa o carbocátion terciário sofre ataque de um par de elétrons do anel aromático.

Observamos que ao final da reação o produto majoritário formado é o 2-metil-2-fenil butano. 8. Mecanismo da nitração eletrofílica de um anel aromático. Formação do benzeno.

9. Mecanismo da sulfonação eletrofílica de um anel aromático. Formação do ácido benzenossulfônico.

10. Mecanismo da halogenação eletrofílica de um anel aromático. Podemos utilizar.a bromação do benzeno como exemplo.

11. No caso do tolueno temos um grupo metila (-CH3) substituindo um dos hidrogênios do benzeno. O carbono sp3 é menos eletronegativo que o carbono sp2. Logo, teremos um efeito de doação de elétrons da metila para o anel aromático. Esse efeito é chamado é chamado de efeito indutivo e aumenta a densidade eletrônica no anel. Dessa forma, podemos concluir que a metila é um grupo ativador do anel e vai orientar os substituintes eletrofílicos para as posições orto e para do anel. Podemos escrever o seguinte mecanismo para a reação:

12. Para realizar a síntese do TNT a partir do benzeno a primeira etapa deve ser uma alquilação de Friedel-Crafts para adicionar um grupo metil ao anel aromático. O mecanismo segue como apresentado abaixo:

Como já foi discutido na questão 12 o grupo metila ativa as posições orto e para por efeito indutivo doador de elétrons para o anel. Dessa forma, as próximas etapas serão a nitração das posições orto e para do tolueno. O mecanismo é apresentado abaixo:

As etapas de nitração ocorrem com adição de 3 equivalentes de ácido nítrico para que as posições orto e para sofram reações de substituição e se forme o TNT. 13. As estruturas de ressonância do nitrobenzeno mostram que o grupo nitro é retirador de elétrons por efeito de ressonância.

14. Podemos escrever as seguintes estruturas de ressonância para o cloro benzeno que mostram o efeito doador de elétrons do átomo de cloro.

Esse efeito mesomérico + M é fraco no clorobenzeno porque o cloro é um elemento químico que possui alta eletroegatividade e raio atômico pequeno e por isso vai preferir retirar elétrons do anel aromático por efeito de ressonância como foi mostrado do exercício 2.

15. No ácido p-metil benzoico temos dois substituintes no anel aromático. O grupo metil (-CH3) é ativador das posições orto e para por efeito indutivo doador de elétrons. O grupo –COOH é desativador das posições orto e para do anel efeito de ressonância.retirador de elétrons. Dessa forma, o bromo será adicionado na posição orto em relação ao grupo metila de acordo com o mecanismo apresentado abaixo:

16. Podemos observar na estrutura do benzoato de fenila que o anel do benzoato está ligado a um grupo desativador por efeito de ressonância (-C=O) enquanto o anel da fenila está ligado a um grupo ativador (-O). Dessa forma, o anel da fenila sofre reações de substituição eletrofílica mais rapidamente que o anel do benzoato.

17. Observando as estruturas do DDT e do metoxicloro verificamos que a diferença entre as duas é que a segunda possui grupos metoxi (-OCH3) ligados aos anéis aromáticos e a primeira apresenta átomos de cloro ligados aos anéis aromáticos O grupo metóxi é ativador do anel aromático por efeito de ressonância enquanto o átomo de cloro é um desativador do anel aromático. Dessa forma, o metóxi cloro sofre reações de substituição eletrofílica mais rapidamente que o DDT.