Uma visão abrangente dos processos de oxirre- dução envolvendo os compostos orgânicos é com- plexa e não será mostrada neste livro. Para finalizar o tema oxirre dução na Química Orgânica vamos considerar a oxidação de aminas primárias e a re- dução de nitrocompostos, que segue o esquema: R k NH2 R k NO2 amina primária nitrocomposto
@@@#
oxidação@@@#
redução A produção industrial de anilina a partir do benze- no envolve a redução de um nitrocom posto. Primeira- mente, o benzeno passa por um processo de nitração (isto é, substituição de um átomo de hidrogênio por um grupo nitro, como mostrado no capítulo 5) e, a seguir, o nitro-benzeno é reduzido a anilina: A anilina é a matéria-prima para a fabricação de uma imensa variedade de corantes, que são largamen- te empregados em tecidos, xampus, embalagens, ali- mentos industrializados e muitos outros produtos.NO2 benzeno nitro-benzeno @@@#HNO3 H2SO4 concentrado NH2 anilina @@@#[H] Fabio coloMbini ▲ A anilina é matéria- -prima para muitos corantes que são, em virtude disso,
genericamente denominados “anilinas”.
A indústria têxtil e a de cosméticos são alguns dos muitos ramos industriais que empregam corantes.
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C CH3 C CH2CH3 H3C H Alceno Repr odução pr
oibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fever
eir
o de 1998.
Exercícios essenciais
A critério do(a) professor(a) esta lista de exercícios poderá ser realizada em classe ou em casa. Resolva em seu caderno17. (Unirio-RJ) A reação do permanganato de potássio em meio básico ou neutro, conhecida como Reação de Baeyer, é importante como teste de distinção entre um alceno e um alcano. A oxidação branda do prope- no, a frio e em meio neutro, pode ser esquematizada conforme abaixo, considerando que a espécie [O] é oriunda da decomposição do agente oxidante.
propeno [O] HOH # Y
Escreva a fórmula estrutural do composto Y, assim como a sua nomenclatura oficial.
18. (UFMS) Propeno é tratado com ozônio, O3 (g)/H2O (,).
Desconsiderando quaisquer produtos que não sejam os produtos orgânicos, é correto afirmar que essa reação produz: a) apenas cetonas. b) 1,2-propanodiol. c) propanal. d) aldeído e cetona. e) apenas aldeídos.
19. (Uespi) Um estudante de química estava pesquisando o conteúdo de um frasco. Verificou que esse conteúdo descorava uma solução de KMnO4 (permanganato
de potássio). Observou também que, quando trata- do com ozônio em presença de zinco em pó, dava como produto somente o propanal. Nesse contexto, podemos dizer que o frasco contém:
a) 1-buteno. d) pentano. b) 3-hexeno. e) propeno. c) ciclopropano.
20. (UFC-CE) Feromônios são substâncias químicas usadas na comunicação entre indivíduos da mesma
Exercícios adicionais
Seu (sua) professor(a) indicará o melhor momento para realizar os exercícios deste bloco.Resolva em seu caderno 23. (UEG-GO) Alcenos são hidrocarbonetos que apre-
sentam ligação dupla entre átomos de carbono. São chamados de olefinas, palavra que significa “gerador de óleos”, em razão do aspecto oleoso dos que têm mais de cinco carbonos.
espécie. Uma determinada espécie de formiga emite o feromônio de alarme III ao se preparar para a luta e, ao pressentir perigo de morte, emite o feromônio II. Estes dois feromônios podem ser obtidos a partir das reações abaixo: CH3(CH2)4CH l CH(CH2)4CH3 @@@# II Reação 1 II H2 @@@# III Reação 2 O3, H2O (Zn) I Pt
a) Escreva a estrutura química do feromônio II. b) Escreva a estrutura química do feromônio III.
21. (Uespi) A reação de oxidação exaustiva ou oxidação enér gica dos alcenos, com quebra da ligação dupla, ocorre na presença dos oxidantes:
a) MnO4/solução básica d) K2Cr2O7/H2SO4
b) O2 (g) e) O3/H2O
c) O3/H2O/Zn
22. (PUC-PR) Dada a reação:
H3C k CH2 k CH l C(CH3) k CH2 k CH3 [O] @@@#KMnO4/H1
D
obteremos como produtos: I. propanal.
II. 2-butanona. III. 4-metil-3-hexanol.
IV. ácido propanoico.
Estão corretas as afirmações: a) I e III. d) I e II. b) I e IV. e) II e IV. c) II e III.
II. Alcenos são mais reativos do que alcanos por cau- sa da ligação dupla entre átomos de carbono. III. Na adição iônica de HBr, o átomo de bromo se ligará
ao carbono menos hidrogenado da dupla ligação. IV. Esse composto apresenta isomeria cis-trans.
V. Sob condições reacionais adequadas, na reação de ozonólise, podem ser obtidos como produtos a pro pa no na e o propanal.
Determine a alternativa CORREtA. a) As afirmativas I, II e III são falsas. b) As afirmativas II e IV são falsas. c) As afirmativas III e IV são falsas. d) As afirmativas III, IV e V são falsas. e) Apenas a afirmativa IV é falsa. Com base na fórmula química do alceno apresentada
acima, considere as seguintes afirmativas:
I. De acordo com a nomenclatura IUPAC, o composto é o 2-metil-2-penteno.
Capítulo 8 Oxirredução, desidratação e esterificação
• Atenção
O éter dietílico é um líquido incolor, volátil e
altamente inflamável. Seus vapores são tó-
xicos e podem causar, por exemplo, tontura, dor de cabeça, narco- se, náusea, vômitos e irritação do sistema respiratório. H3C CH2 OH H3C CH2 OH @@@#H2SO4 140 °C H3C CH2 O CH2 CH3 � H2O éter dietílico etanol Desidratação intermolecular do etanol
LÍQUIDO INFLAMÁVEL Éter Repr odução pr
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o de 1998.
24. (Uerj) Um dos métodos de identificação de estruturas de hidrocarbonetos contendo ligações duplas ou tri- plas é feito a partir da análise dos produtos ou frag- mentos, obtidos da reação de oxidação enérgica. Observe os produtos orgânicos da reação de oxida- ção enérgica de um hidrocarboneto insaturado: hidrocarboneto
insaturado K2Cr2O7 @@#
H2SO4
D CH3COCH3CH3COOH
(W) (T)
a) Em relação ao hidrocarboneto insaturado, indique as fórmulas mínima e estrutural plana.
b) Cite a nomenclatura oficial do composto W e de- termine a percentagem de carbono, em número de átomos, na substância T.
25. (Ufes) A reação de adição de O3 a alquenos, seguida de
hidrólise, é denominada ozonólise. No passado, essa reação foi empregada como uma forma de se determi- nar a estrutura de um alqueno a partir da análise dos produtos formados. Quantos compostos diferentes a ozonólise do hidrocarboneto abaixo vai produzir?
a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5
4 Desidratação de álcoois
O éter comum (éter dietílico ou, ainda, éter sulfúrico) é produzido usando o etanol como matéria-prima. A reação em questão é conhecida como desidratação, uma vez que ocorre a perda de água por parte do álcool.
b O éter dietílico, largamente usado em hospitais e laboratórios, é obtido industrialmente por meio da desidratação intermolecular do etanol.
eduardo sant
aliestra/cid
26. (Ufes) O coentro (Coriandrum sativum) é uma planta da família Umbeliferae e é muito usado na culinária capixaba. Dele, e de outras umbelíferas, como a salsa (Petroselinum sativum), extrai-se o ácido carboxílico petrosselínico. Como mostra a reação abaixo, a clivagem por ozonólise desse ácido leva à produção de dois ácidos: o ácido láurico, uti- lizado na produção de detergentes; o ácido adípico, utilizado na preparação de um importante polímero sintético, o náilon.
C18H34O2 @@@#
1) O3
2) H2O2 CH3(CH2)10COOH HOOC(CH2)4COOH
ácido petrosselínico ácido láurico ácido adípico
Sobre as substâncias citadas, pode-se afirmar que: a) a estrutura do ácido petrosselínico possui apenas
uma ligação dupla.
b) o ácido petrosselínico possui uma insaturação no carbono 6 de sua cadeia carbônica.
c) a cadeia carbônica do ácido láurico é aberta, sa- turada e heterogênea.
d) o ácido petrosselínico é formado por uma cadeia carbônica cíclica, saturada, heterogênea.
e) o ácido adípico possui uma cadeia carbônica ali- cíclica, insaturada e ramificada.
Exercícios essenciais
A critério do(a) professor(a) esta lista de exercícios poderá ser realizada em classe ou em casa. Resolva em seu cadernoCH butan-2-ol but-2-eno (80%) but-1-eno (20%) OH CH3 CH2 CH3 CH CH3 CH CH3 CH CH2 CH2 CH3 CH2 CH2 CH CH3 OH CH3 CH CH3 CH CH3 CH3 OH CH3 OH etanol eteno H C H C H OH H H H C C H2O H H H @@@#H2SO4 170 °C Desidratação intramolecular do etanol Repr odução pr
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A primeira reação equacionada é uma desidratação intermolecular, pois a água saiu de entre duas moléculas de álcool. Já a segunda é uma desidratação intramolecular, pois a água saiu de dentro de uma molécula de álcool.
Os nomes desses processos vêm do latim inter, “entre”, e intra, “dentro”.
Generalizando, podemos dizer que a desidratação intermolecular de álcoois produz éteres e que a intramolecular produz alcenos. A desidratação intramolecular envolve, geralmente, temperaturas mais altas do que a intermolecular.
27. (FEI-SP) É possível preparar etileno e éter etílico, a partir do álcool etílico, de acordo com o esquema:
álcool etílico # etileno substância X álcool etílico # éter etílico substância Y As substâncias X e Y representam, respectivamente: a) água e água.
b) hidrogênio e hidrogênio. c) água e hidrogênio. d) oxigênio e hidrogênio. e) oxigênio e água.
28. Se submetermos uma mistura dos álcoois metanol e propan-2-ol às condições de desidratação intermo- lecular, serão obtidos três éteres diferentes. Escreva suas fórmulas estruturais.
29. (Uerj) Um composto aromático carbonilado A, de fórmula molecular C8H8O, é reduzido com H2/Pt
formando um álcool secundário B.
Considerando essa afirmativa, determine a fórmula estrutural plana do produto orgânico formado na desidratação intramolecular do composto B.
30. (Unifesp) O composto A, um álcool de fórmula mole- cu lar C3H8O, quando aquecido fortemente na presença de H2SO4 concentrado, se transforma no composto
B. A adição de água em B, catalisada por ácido, dá o composto C, que é um isômero de A. Quando C é oxidado, se transforma em D. Os nomes dos compostos B, C e D devem ser, respectivamente,
a) propeno, 2-propanol e propanona. b) propeno, 1-propanol e propanona. c) propeno, 2-propanol e ácido propiônico. d) propino, 2-propanol e propanal.
e) propino, 1-propanol e propanal.
31. (Unifor-CE) O 3-metil-1,3-butanodiol, por perda in- tramolecular de duas moléculas de água para cada molécula de reagente, produz um hidrocarboneto a) insaturado com duas duplas ligações.
b) saturado com cinco átomos de carbono. c) insaturado com uma dupla ligação. d) saturado com quatro átomos de carbono. e) insaturado com uma tripla ligação.
32. Em 1875, o químico russo Alexander Saytzeff (há autores que grafam esse sobrenome como Zaitsev) percebeu que, na desidratação intramolecular sofrida por álcoois, se houver a possibilidade de produzir mais de um alceno diferente, há uma preferência da natureza para que ocorra a eliminação do hidrogênio do carbono menos hidrogenado. Essa é a chamada Regra de Saytzeff.
Veja, por exemplo, os produtos obtidos na desidrata- ção intramolecular do butan-2-ol:
a) c)
b)
Fundamentado nessa informação, escreva a fórmula estrutural do produto principal esperado na desidra- tação intramolecular dos seguintes álcoois:
O ácido sulfúrico exerce o papel de agente desidratante na reação, ou seja, é ele que provoca a saída da molécula de água. Trivialmente, o éter dietílico é também chamado de éter sulfúrico, em virtude de esse ácido ser utilizado em sua fabricação.
Se o etanol e o ácido sulfúrico forem colocados em contato a 170 °C, a reação não produzirá éter. O principal produto obtido será o eteno. Esse é um exemplo ilustrativo de como uma mudança de temperatura pode afetar o transcorrer de uma reação.
Capítulo 8 Oxirredução, desidratação e esterifi cação
O O C H3C CH2 CH3 etanoato de etila Proveniente do ácido etanoico Proveniente do etanol bNo passado, grandes
populações de cachalotes (Physeter
macrocephalus) foram dizimadas
para extração de cera usada na indústria de cosméticos. Hoje, sabe-se que um dos principais constituintes dessa cera pode ser produzido por meio de uma reação de esterifi cação. Ao lado, cachalote com 12 m de comprimento fotografado nos Açores, Portugal, em 1996. O CH3(CH2)14C O(CH2)15CH3 François gohier/ photoresearches/la tinstock
5 Esterificação
Repr odução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fever
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A rea ção quí mi ca entre um ácido car bo xí li co e um álcool é cha ma da de rea ção de este ri fi ca-
ção. Nessa rea ção, forma-se tam bém água devi do à saída de um H do álcool e um OH do ácido. O OH C H3C HO CH2 CH3 # H2O # O O C H3C CH2 CH3 acetato de etila (etanoato de etila) éster etanol álcool ácido acético (ácido etanoico) ácido carboxílico água água Assim, pode mos ser mais cla ros sobre o assun to do que fomos no capí tu lo 2. Um éster é deri va do de um ácido e de um álcool. Em sua estru tu ra e em seu nome pode mos reco nhe cer a parte que veio de cada um.