Chimica organica, biochimica e laboratorio

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1 Giuseppe Valitutti Gabriella Fornari Maria Teresa Gando Chimica organica, biochimica e laboratorio Soluzioni degli esercizi del testo Capitolo Tutti gli ioni hanno l ottetto più esterno completo, come il gas nobile più vicino. 1.6 a), e), g) lineare con angoli di 180 ; c), d) planare con angoli di circa 120 ; tutte le altre hanno struttura tetraedrica e angoli di circa 109, b) Li, Be, B, C Ionico: K 2 O; covalente non polare: CH 4, CH 3 CH 3 ; covalente polare: CH 3 OH, NH 3, H 2 S d) Sono tutte polari meno CCl

2 a), b) struttura tetraedrica; c), e) struttura planare trigonale; d) lineare a), b) sp 3 ; c), e) sp 2 ; d) sp a) sp 2 ; b) sp; c) sp 3 ; d) C = sp 2 ; N = sp 3 ; e) sp 3, sp 2 ; f) sp 2 ; g) sp I legami σ si formano per sovrapposizione frontale di orbitali ibridi e orbitali atomici. I legami π si formano per sovrapposizione laterale di orbitali p non ibridati (principalmente). a) 1 legame σ e 1 legame π. I due atomi, C e O, sono ibridati sp 2 ; b) legame s e ibridazione, per C e O, sp 3 ; c) 2 legami π e 1 legame σ; C ed N sono ibridati sp; d) come in a); e) legame σ e ibridazione sp 3 per C ed N Alle forze di Van der Waals CH 2 F 2 < CH 2 Cl 2 < CH 2 Br 2 < CH 2 I Il punto di ebollizione più alto dell alcol etilico è dovuto al legame a idrogeno fra le sue molecole A causa dei legami a idrogeno che si stabiliscono fra molecole d acqua e molecole di metanolo L ultimo e il primo sono i più polari b), e) b) a) c) Tetraedrica: a), d); lineare: c); trigonale planare: b), e), f) Con alta costante dielettrica. 2

3 1.40 a) due; b) tetraedrica In d) l azoto ha nove elettroni esterni. Capitolo d) Trans Molecola più compatta (meno forze di Van der Waals) < 4 < 2 < Configurazione a); conformazione b), c) ,2-diclorociclopentano (cis e trans): 2 isomeri; 1,3-diclorociclopentano (cis e trans): 2 isomeri Sul metile e sul cicloesano con tutti gli isomeri cis e trans. 3

4 Si calcolano i rapporti molari, dividendo la percentuale di ciascun elemento per il proprio peso atomico: Dividendo i due rapporti per 6,66 si ottiene la formula empirica C 1 H 3 dalla quale si deduce che c è un solo alcano che possiede il rapporto 1:3 fra carbonio e idrogeno. Pertanto, la formula del composto è C 2 H ,2-diclorocicloesano (cis e trans): 2 isomeri; 1,3-diclorocicloesano (cis e trans): 2 isomeri; 1,4- diclorocicloesano (cis e trans): 2 isomeri Ottano: p.f. = 57 C, p.e. = 126 C; 2,2,3,3-tetrametilbutano: p.f. = 118 C, p.e. = 107 C C 6 H 14 ; 5 isomeri ,2 kcal Ci sono sette isomeri: a) 1-cloro-2-clorometil-2-metilbutano; b) 1,3-dicloro-2,2-dimetilbutano; c) 1,4-dicloro-2,2-dimetilbutano; d) 3,4-dicloro-2,2-dimetilbutano; e) 1,1-dicloro-3,3-dimetilbutano; f) 1,1-dicloro-2,2-dimetilbutano; g) 2,2- dicloro-3,3-dimetilbutano ,2-dimetilciclopentano (cis e trans): 2 isomeri; 1,3-dimetilciclopentano (cis e trans): 2 isomeri; 1,1- dimetilciclopentano: 1 isomero a) 1,2-dibromociclopentano (cis e trans): 2 isomeri; b) 1,3-dibromociclopentano (cis e trans): 2 isomeri; c) 1,1-dibromociclopentano: 1 isomero; d) ci sono 12 isomeri del dibromometilciclobutano. 4

5 Capitolo Nucleofili: a), c), e), f); elettrofili: b). 3.2 Nucleofili: a), e), h), c); elettrofili: b), f), d), g). 3.5 d). 3.6 b). 3.7 a). 3.8 c) a) I; b) I; c) +I; d) I a) I; b) +I; c) I; d) +I; e) I; f) +I

6 3.17 La maggiore ionizzazione dell acido cloroacetico è dovuta alla più elevata stabilità dello ione cloracetato. Per effetto della sottrazione elettronica del Cl la carica negativa sull ossigeno viene ridotta e lo ione diviene più stabile. L acido fluoracetico è più forte mentre l altro è più debole Nucleofili: a), c), d); elettrofilo: e) Brönsted: a); Lewis: b), c) a), b), d), e). Capitolo d) è falsa a); c); e) b) è falsa (1) < (4) < (3) < (2) 4.29 a) HgSO 4, H 2 O, H 2 SO 4 ; b) H 2, Lindlar; c) 1- BH 3, THF; 2- H 2 O 2, OH ; d) 1- Br 2, CCl 4 ; 2-2KOH, etanolo

7 Per le forme risonanti Capitolo C 6 H 5 NHCOCH 3 > etilbenzene > clorobenzene > benzammide

8 a) con CH 3 CH 2 Cl e AlCl 3 ; b) etilbenzene e KMnO 4, H 2 O; c) 1- Br 2, FeBr 3 ; 2- HNO 3, H 2 SO 4 ; d) 1- Cl 2, AlCl 3 ; 2- SO 3, H 2 SO a) prima l ossidazione; b) non si può alchilare; c) non si può acilare Attivanti: a), c), b), d), i); disattivanti: e), f), g), h) Orto e para: a), b), c), d), i); meta: e), f), g), h). 8

9 d) 4 > 2 > 3 > b) C 6 H 5 CH 2 C 6 H

10 orto > meta > para 5.38 a) orto e para; b) para; c) orto e para; d) meta; e) in orto all etile; f) in orto al metile a) 1- KMnO 4, H 2 O; 2- HNO 3, H 2 SO 4. b) 1- HNO 3, H 2 SO 4 ; 2- KMnO 4, H 2 O. Capitolo > 1 > Acido 2,2-diclorobutanoico > 2-cloropropanoico > 3-cloropropanoico > propanoico Acido 4-nitrobenzoico > 4-bromobenzoico > benzoico > 4-metossibenzoico ) acido butanoico; 2) acido pentanoico; 3) acido butanoico Prima si nitra il toluene con HNO 3 e H 2 SO 4. Successivamente si ossida con KMnO 4 e H 2 SO ) CH 3 CH 2 CH 2 COOCH 2 CH 3 ; 2) CH 3 CH 2 CH 2 COOCH(CH 3 ) 2 ; 3) CH 3 CH 2 CH 2 COOCH 2 CH(CH 3 ) 2 ; 4) C 6 H 5 COOCH 2 C 6 H 5 ; 5) C 6 H 5 CO O COC 6 H d) b). 10

11 10.25 c) > 1 > 2 > a) C 6 H 5 CH 2 COOH Toluene ac. benzoico cloruro di benzoile benzofenone, C 6 H 5 COC 6 H 5 11

12 10.37 A: C 6 H 5 Cl; B: C 6 H 5 CH 2 OH; C: C 6 H 5 CHO; D: C 6 H 5 COOH d > b > c > a > e Capitolo a); b) a) Cl > CH 2 CH 2 Cl > CH 2 CH 3 > H; b) Br > Cl > CH 2 Br > CH 2 Cl a), c) La seconda e la quarta [α] = a) acido (R)-2-bromopropanoico; b) (R)-2-ammino-2-cloroetanale; c) acido (R)-2-fluoropropanoico; d) (R)-1-ammino-cloropropanone La prima e la terza. 12

13 11.24 a) (R)-2-bromobutanale; b) acido (S)-2-idrossi-2,3-dimetilbutanoico; c) (R)-3-ammino-2-metilesano (4). 13