Ricardo Feltre Setsuo Yoshinaga
Volume 4 Teoria e Exercicios
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Ricardo Feltre - Setsuo Yoshinaga
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Qulmica Organica VOLUME 4
Teoria, 373 exercfcios e testes, 600 testes de exames vestibulares
EDITORA MODE RNA L TDA. SAO PAULO- SP- BRASIL
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Dos autores: Uvro 1 Livro 2 Llvro 3
Prefacio
Qufmica Geral Atomfstica F lsi co - Qulmica
a quzm1ca nao se resume em s6 decorar fOrmulas e manipular reagei-ztes em /aborat6rio." - Qufmica Geral, Ricardo Feltre e Setsuo Yoshinaga - Prefdcio.
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PICHA CATALOGRAFICA [Preparada pelo Centro de Catalogaylio-na-fonte, Camara Brasileira do Llvro, SP]
F374q
Feltre, Ricardo, 1928Quimica organica: teoria, 373 exercicios e testes, 600 testes de exames vestibulares I pori Ricardo Feltre lei Setsuo Yoshinaga. Sao Paulo, Ed. Moderna, 1974. 670p. ilust. 1. Qui mica organica
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I. Yoshinaga, Setsuo, 1937I
74-0088
CDD-547
fndice para o catalogo sistem:itico: 1. Quimica organica 54 7
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Neste nosso livro, o de nUmero 4 da Cole~ao de Qufmica, entramos na parte cuja teoria e muito extensa, e por isso mesmo a mais "pesada" da Qufmica: a QUIMICA ORGANICA. Estamos nos propondo a eliminar essa interpretayao erronea: a QUiMICA ORGANICA nao mais se resume a decorar paginas e paginas de fOrmulas e rea~Oes. Hoje nao decoramos, hoje estudamos o mecanismo das rea~5es, aprendemos a "enxergar" a estrutura molecular dos compostos, e vamos desenvolvendo a Qufmica desde os fundamentos te6ricos ate as aplicay6es nas industrias (petroqufmica, textil, plasticos etc) e tambem na bioqufmica (DNA, RNA, estrutura das protefnas etc). Nao deixamos totalmente de lado o esquema tradicional do ensino de Quimica Org
1'odos os direitos reservados. EDITORA MODERNA LTDA. TraVl'llll Tamoyo, I 0 Tt~l"fom·~:
70-5663 71-4161 t'EP 04009 Siio Paulo -- SP - Brasil
1973 hnprl·~•u
nu Brasil.
As criticas e colabora~Oes cabfveis ao presente trabalho serao aceitas com sinceros agradecimentos por parte dos autores. Ricardo Feltre Setsuo Yoshinaga
indice CAPITULO 1 - ATOMO DE CARBONO. CADEIAS CARBONICAS. RADICAlS ORGANICOS. INTIWDU<;'AO. ATOMO DE CARBONO Carbona com apenas simples ligar;Oes . . . . . Carbona com uma dupla ligar;ao . . . . . . . . . . Curbono com uma tripla ligayao . . . . . Carbona com duas duplas ligar;5es . . . . . . . . . . . . . . . N{unero de Oxidas;ao do carbona nos seus compostos .. . Dcst•nvolvimento da teoria estrutural . . .. , . . . . . _ . . . . . . . . . Excrcicios e Testes . . . . . . . . . . . CAllEJAS CARBONICAS . . . . . . . . . . . . Cadcias aciclicas au abcrtas . . . ........... . Ouanto a saturar;ao . . . . . . . ....... . Comprimento de urna cadeia saturada . . . . . . , .. , ... , . Cadcias fechadas ou clclicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Quanta natureza dos
!8 !9 20 22 24
25 26
27 31 33 33 36
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37 38 38 39 40
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45
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CAPITULO 2 -
44 46 51
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53
FUN~OES ORGANICAS
IIIDROCARBONETOS . . . . . . . . . . . . . . . . Alcano .. Alccno .. Alcina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Alcadicno . . . . . . . . . . . . . . . . Ciclano . . . . . . . . . . Arom:itico . . . . . . . . . . . . . . . . l>ERIVADOS HALOGENADOS. . . . . . . . . . ...... . l'UN(,'OES OXIGENADAS. . . . . . . . . . . . . . . . ...... . Alcoois . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fcn6is . . . . . . EnOis . . . . . . . . . Aldcldos .. . C'ctonas . . . . . . . . . . . . . . . . . · . . . . . . . . . . · · · .. · · . Acidos Carboxllicos . . . . . . . . . . . .... . RAilJ("AIS DERIVADOS DOS ACIDOS . . . . . . . . . . . . . . . . . ~~tl'fl'S . . . . . . . . . . . . . . . . . ~teres . . . . . . . . . . . .
.
Anidridos de
55
56 56 57 57
58 58 59 60 60
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FUNC,'OES SULFURADAS . COMPOSTOS ORGANO-METALICOS . Compostos de Grignard .. Compostos de Frankland . Compostos P1Umbicos .. . FUNC,'OES MIST AS . . . . . . . . NITRO-DERIV ADOS DERIVADOS SULFON!COS . . . . . . . SERlE HOMOLOGA . SERlE !SOLOGA . . . . . . . . . . . . . . . SERlE HETEROLOGA . . . . . . . . . . . QUADRO GERAL DAS FUNC,'OES ORGANICAS EXERC[CIOS E TESTES .. ' ..
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74 74 75 75 75 76 76 77 77
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CAPfTULO 3 - ISOMERIA DEF!Nl<;'AO . . . . . . . · .. ISOMERIA PLANA . . . . . . . ........ . 1) Isomeria de cadeia . . ........ . 2) lsomeria de posigiio . . ..... . 3) Isomeria de Compensa~iio ou Metameria .. 4) Isomeria Funcional . . . . . ........ . 5) Tautomeria . . . . . . . . . . ........... . Resumo de Isomeria Plana . . . ...................... . ISOMERIA ESPACIAL . . . . . . · · ... · · · · .. · · · · · · · · · · · · 1) Isomeria Geometrica ou Cis-Trans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2) lsomeria Cis-Trans com cadeia cichca . . . . . . . . . ISOMERIA 0PTICA . . . . . . . . . . ................ · · · · · · · 1) Luz Natural e Luz Polarizada . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2) Polarizar;iio da Luz . . . . ......... . 3) Substiincias opticamente ativas . . . . . . . . . . . . . . 4) Isomerla 6ptica com 1
83
89 89 92 95
97 100 106 108 108 115 117 118 120 124 129
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CAPfTULO 4 - MECANISMOS DAS REA~OES ORGANICAS EFEITOS INDUTIVOS . . . . . . . . . . EFEITO MESOMERO . . . . . . . . . TIPOS GERAIS DE REA<;'OES ORGANICAS C!SAO OU RUPTURA DAS LIGA<;OES .. CLASS!FICA<;'AO DOS REAG~NTES . , CLASSIFICA<;'AO DAS REA<;OES ORGAN!CAS I - Adi~3o Eletr6fila II - Adi9ao Nuclc6fila . . . . ..... . ...... . III - Substitui~3o Eletr6fila IV - Substitui~3o Nucie6fila . . . . . V - Substitui9S:o par radical livre . VI - Rea90es de Elimina9iio . . EXERClCIOS E TES:"ES . . . . . . . . . . .
!54 !58 !60
!62 !63 164 165 167 167
168 173
!74 177
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CAPITULO 5 - ALCANOS llH'INI~'AO
b) c)
4) Sfntese de Wurtz
5) Sfntt·sc de Kolbe ll) MCtodo de Dumas ..
I'ROI'IUWADES QUIM!CAS I) lblogcmu;iio 2) Cracking .. 3) Combustiio .. 4) Nitnu;iio . . . . 5) Sulfomu;fio . . . . . . . . . . . . . liSTiiRI·:OQlliMICA DOS ALCANOS I'ROI'IIII-:DADES PIS!CAS . . . I·:MI'REC:OS MVI'ANO PETRO LEO. Rcfinac;
204 204 205 207 208 210 2!2 214 214 2!5 2!9 2!9 220 22! 223 225
2) Rcac;lio com HX . . . 3) Rc:u;:Ocs com HCIO, H2S04 e HOH 4) Polariza~:io
5) Combustfio dos Alccnos 6) Oxidar;5o dos Alccnos .. 7) Fstudo do Etileno .
I·:XERC(('IOS E TESTES . . .
CAPITULO 7 - ALCINOS DEI'INI~'AU . . .
NOMENCLATURA . ISOMI·:RtA ESTRl/TliRA 1·: CLASS!FICA<;:AO PREPARA~'OES . . . . . . . . . . . . . . I I A partir de dcrivados halogcnados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 A partir de dcrivados halogcnados com acetileto de s6dio .. .
PR!ll'RIEIJAIJES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . u)
Clonu;Uo
. .
. ...
. ..
227 227 227 228 230 230 230 23! 23!
233 234 234 236 237 237 238 239 241
CAPITULO 8 - ALCADIENOS DFF!Nl<;:AO NOMENCLATURA . . . CLASSlriCAt;AO REAt;OES DE AD!t;AO . REAt;AO DE DIELS-ALDER . BORRACHA BORRACHAS S!NTET!CAS . EXERCICIOS E TESTES ..
243' 243' 243 246 247 248 249 250
CAPITULO 9 - CICLANOS
CAPITULO 6 - ALCENOS llEFINH;Ao . . NOMI·:NCLATURA . . . . !SOMER!A PRI·:PARA~'AO DOS ALCENOS . . . . . . . . . . . . I) Dcsidrala!fiiO de Alcoois . . . . . . . . . . . . . 2) Elimina\;UO de HX de dcrivados halogenados . 3) Slntcse de Grignard . . . . . . . . . . . . . . . . PIIOPRIEDADES QUIMICAS I) Rca~iio com os halogenios .
232
Rea~6cs
com HCN . . . com HX .. d) Hidrata~ao dos Alcinos . . . c) Polimcriza9:Io . f) Rca<;Ocs Particularcs dos Alcinos Vcrdadeiros ESTUDO DO ACET!LENO a) Obtcn9:Io Industrial . b) Propriedades Flsicas . c) Aplica90es . . . . . . . EXERCICIOS E TESTES.
179 !80 184 186 !86 !87 !87 188 189 !90 190 190 192 193 193 !94 194 196 197 197 !97 !99 200 20! 202
NOMENCLATURA . ISOMEIUA I'IU:I'ARA\ AU DOS ALCANOS .. I) MCtodo de Sabatier-Scndcrens . . . , . . . . 2) Rl•dU!f
Rca~:Io
!.
DEFINI<;:AO . NOMENCLATURA PREPARA(AO . . . a) Hidrogcna<;ITo cata!itica de hidrocarbonetos ciclicos insaturados b) A partir de derivados halogcnados PROPR!EDADES TEORIA DAS TENSOES DE BAEYER . TEORIA DE SACHSE E MOHR . . . . . EXERC(CIOS E TESTES . . . .
252 252 253 253 253 253 255 257 26!
CAPITULO 10 - HIDROCARBONETOS AROMATICOS DEF!Nl<;:AO .. CLASSIFICAt;AO . NOMENCLATURA .. !SOMER!A .. a) Com apenas 1 radical .. b) Com 2 radicais . c) Com 3 radicais iguais . d) Com 4 radicais iguais . . . . . e) Com 5 e 6 radicais iguais . MECANISMO GERAL DAS REA<;:OES AROMAT!CAS a) Halogena<;ITo. b) Nitra<;5o .. c) Sulfona<;iTo . PRFPARA<;:OES . . . . a) Polimeriza<;ilo dos Alcina~ b) Sfntese de Fittig-Wurtz . c) Sfntese de Grignard . . . d) Sintcse de Fricdet-Crafts PROPR!EDADES . . . . a) Hidrogena\iio . b) Halogena9io. c) Nitra9ffo ..
263 263 265 266 266 267 267 268 268 268 270
27! 272 273 273 273 274 275 276 276 277 280
d) ,. )
Sulfona~iio
.. . Oxida~tOcs . . . . f) Rea(f6es do NaftalenO . . . . <'AI'ACIDADF DIRETORA DOS RADICAlS. a) Radicais Orto-Para dirigentes. b) Radkais Meta dirigentes MECANISMO DA ORIENTAt;:AO . . . lllJLIIA . . . . . . . . I·XI-it('(('IOS E TESTES ..
281 281 282 282 283 283 284 290 292'
CAPITULO 11 - ALCOOIS lli'FINI~'AO .. ( 'I.ASSII'Il'At;:QES NOMI·:NCLATURAS .. I'I~H'ARAc;Ao . . . . . . . . . . I) llidrOlisc de Estercs ,
2) Hidr61ise de haletos . 3) llidrata~.;:io de alcenos. 4) Redu~ao de aldddos ou cctonas 5) Rea~iio de aldeidos ou cetonas com compost as de Grignard l'ltol'ltiUJADES FiSICAS . . . . . . . . . I'IUJI'ItiEDADES QUiMICAS . . . . . . . I) Rca~·Ocs de substitui9iio do H do grupo OH 2) Rear;6cs de substituir;:io do prOprio OH . 3) Rea96Cs de elimina9iio . . . . 4) Rcar;Oes de oxida9ffo . . . . . . . . . . . . 5) Rear;Ocs de redu9ao . . . . . ..... . I·XI'UCA~'AO DAS PROPRIEDADES QUiMICAS .. . . . . . lJSOS. METANOL I·TANOL . I>IAL<'OOIS ( ii.ICFRINA . I· XI· ltC(('IOS E TESTES ..
CAPITULO 12 -
294 294 295 296 296 296 296 297 297 297 299 299 300 300 301 302 302 304 304 306 309 311 313
FENOIS
lli-I·INI<;Ao NOMEN('LATUitA . I'IUI'AitA<;Ao . . . . I) FusJo alcalina do benzcno-sulfonato de s6dio . . . . . 2) llidr6lise alcalina do cloro-benzeno (processo Dow) . . . . 3) liidr6lisc do cloro-bcnzeno (processo Raschig) . 4) O.xida~,;:Io do cumeno (isopropil-benzeno) 5) llidr61isc de sais de diaz6nio I'ROI'RII-:IlADES FiSICAS . l'ltol'ltll'.llADES QUiMICAS . , I) Substitui~Jo do H do grupo OH 2) Substituir.;tio do OH . 3) Substitui'i:Jo no anel arom.J.tico 4) Rca~Oes de oxidw;iio . . . . . . .~) Rl·a~·Ocs de rcdu~ao .. . 6) Rl·a~Ocs com o clorcto-ferrico. !'ASOS I'ARTICULARES Fl·nol comum ( 'res{Jis . . Naftbis
316 316 317 317 317 318 318 318 318 319 320 321 321 322 323 323 323 323 324 324
Difen6is .. Trifen6is .. EXERCfCIOS E TESTES . . .
'
325 325 326
CAPITULO 13 - ETERES DEFINH;:AO . . . . . CLASSIFICAt;:OES . NOMENCLATURAS. PREPARAt;:AO .. 1) Desidrata'i:iio de ilcoois . . . . 2) Slntese de Williamson . . . . 3) Rea9iio de haletos com 6xido de prata 4) Rea9iio de. fen6is com diazo-metana . PROPRIEDADES FISICAS . . . PROPRIEDADES QUiMICAS 1) Cadter b
328 328 328 329 329 330 330 ' 330 330. 331 ' 331 332 332 332 333 333
CAPfTULO 14 - ALDEfDOS E CETONAS DEFIN!t;:QES . . . . . . . . . . NOMENCLATURAS . . . . . . . . . . . PREPARA<;:AO - METODOS GERAIS PARA ALDE(DOS E CETONAS 1) Oxidagiio (ou dehidrogcnag.1o) de ilcoois . . . . . . . . . . . . . :. 2) Aquecimento de sais de e
a
335 335 336 336 337 338 338 338 339 339 339 339 339 340 341 342 342 344 345 347 347 348 349 350
CAPITULO 15 - ACIDOS CARBOXfLICOS DEFIN!t;:AO .. CLASSIFICAt;:OES NOMENCLATURA PREPARA<;:AO . . . 1) Por meio de rea~Ocs de oxida~iio.
353 353 354 357 357
2) A partir de compostos de Grignard . . . . . . . . . . . .
3) Por aquecimento do icido malOnico (ou seu derivado) 4) Par hidrOlise de derivados
CAPITULO 16
. . .
.
357 358 358 359 359 359 362 363 364 364 364 365 365 366 367 369
DERIVADOS DOS ACIDOS
I~S'I'I·:RES
lli·:FINI(:AO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....... . ("LASS1FICA<;:AO . . . . . . . . . . ................ . NOMJ-:NCLATURAS . . . . . . . . . . . . . . . . . P1U:I'ARA<;:AO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .......... . 1) Esterificar;iio direta . . . . . . . . . . . ..... . 2) Rcar.;:iio de dcrivados dos icidos . . . . ... , .......... . 3) hstcrcs meh1icos . . . . . . . . . . . . . ......... . 1'ROI'R1EDADES FiS1CAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P1\01'R!EDADES QUiMICAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1) Rca'f:IO de hidrOlise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2) Rca'liio de alco61ise . . . . . . . . . 3) Rear.;::Io de amon61ise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4) Rcdur.;:iio , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..... . 5) Rear.;:iio com compostos de Grignard . . . . . . . . . . . . .
usos
.......... .
CASOS PART1CULARES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
371 371 371 373 374 374 374 375 375 375 376 376 376 376 377 377
ANllJRIDOS l>EF1Nl<;:AO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . CLASS1FICA<;:OES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . NOMENCLATURAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . PREPARA\AO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1) Par aquecimcnto dos :ieidos com agentcs fortemente desidratantes . . . . . . 2) Rca'liio de sais e cloretos de
379 379 379 380 380 381 381 381 381 381 381 382 382 382 382
("LORHUS DE ACIDOS DEFINI\AO .
383
I
CLASSIFICA<;:AO . NOMENCLATURA PREPARA<;:AO . . . . . PROPRIEDADES FiSICAS PROPR1EDADES QUfMICAS EXERCiCIOS E TESTES ...
384 384 384 385 385 386
CAPITULO 17 - COMPOSTOS HALOGENADOS DEFINI<;:AO . . . . . . CLASSIFICA<;:OES .. NOMENCLATURA .. PREPARA<;:AO . . . . . 1) A partir de ilcoois. 2) A partir de hidrocarbonetos . . . . . . . . . . . . . . . 3) A partir de haletos, trocando-se urn halogCnio par outro PROPRIEDADES FiSICAS . . . . PROPRIEDADES QUiMICAS .. . 1) Rear.;:6es de substituir.;:iio 2) Reac;Oes de elimina9iio . 3) Adir.;:iio de metais . . . . 4) Formar.;:iio de hidrocarbonetos . . . .
usus ............. .
CASUS PARTICULARES . . . . . . . Cloreto de etila . . . . . . . . . Compostos polihalogenados .. Compostos aromtiticos halogenados .. Compostos fluorados .. EXERCICIOS E TESTES . . . .
388 388 389 390 390
~~~
392 392 394 394 395 396 396 397 397 397 398 399 400
CAPITULO 18 - COMPOSTOS ORGANICOS NITROGENADOS A MINAS DEFINI<;:AO . . . . . . . . . . . . . . . . . . CLASS1FICA<;:OES . . . . . . . . . . . . . NOMENCLATURAS . . . . . . . . . . . . PREPARA<;:AO... . . . . . . . . . . . . . 1) Par alquilayiio do amonlaco . .
. ...... .
. ...... .
2) Par amina9iio redutiva de alde(dos e cetonas ... . 3) Por redu9iio de virios compostos nitrogcnados . 4) Sfntese de Gabriel. . . . . . . . . . ..... . 5) Rearranjo de Hoffmann . . . ..... . PROPRIEDADES FiSICAS ... PROPRIEDADES QUiMICAS .. 1) Caroiter b
usus ........ . CASUS PARTICULARES Anilina . . . .
406 406 406 408 408 408 408 409 409 410
41D 410 413 414 414 416 417 417
AMID AS DEFIN1<;:AO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . CLASSIFICA<;:OES . . . . . . . . . . . . . . . . NOMENCLATURA PREPARA<;:AO . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
419 419 419 421
