3.11: Soluciones para problemas seleccionados
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Ejercicio 3.3.1:
a) C-H aparece en mayor número de onda, porque H es más ligero que O
b) C=O aparece en un número de onda más alto, porque un doble enlace es más fuerte que un simple
c) C = N aparece en mayor número de onda, porque un triple enlace es más fuerte que un doble
d) N-H aparece en mayor número de onda, porque H es más ligero que O
e) O-H covalente se presenta en mayor número de onda, porque un enlace covalente es más fuerte que un enlace de hidrógeno
Ejercicio 3.4.1:
Un enlace C sp 2-H es más fuerte que un enlace C sp 3-H.
Ejercicio 3.4.2:
El átomo electronegativo polarizaría el enlace cercano C=C. El pico C=C en el espectro IR se volvería más intenso; podría ser un pico mediano en lugar de uno débil.
Ejercicio 3.4.3:
a) En el alqueno terminal, en el que el doble enlace estaba al final de la cadena, hubo dos curvas oop que se mostraron a 900 y 1000 cm -1. En el interno, cis-alqueno, una sola curva oop muestra cerca de 700 cm -1.
b) En el cis-alqueno, una sola curva oop muestra cerca de 700 cm -1. En el trans-alqueno, esa sola curva de oop se desplaza más cerca de 1000 cm -1.
c) 1-octeno: dos bandas IR, cerca de 900 y 1000 cm -1.
cis -2-hexeno: una banda IR, cerca de 700 cm -1.
trans -2-hexeno: una banda IR, cerca de 1000 cm -1.
Ejercicio 3.4.4:
Un modo de flexión CH 2 o H-C-H implica tres átomos: dos hidrógenos y un carbono. Una curva de C=C-H también involucra tres átomos: dos carbonos y un hidrógeno. La masa reducida de los átomos involucrados en la curva oop es mayor que la masa reducida de los átomos involucrados en la curva CH 2. La curva de oop aparece a menor frecuencia.
Ejercicio 3.4.5:
El pico a 3300 cm -1 está en la misma región que los picos de estiramiento C-H en otros espectros. Este pico debe corresponder a un tramo C sp -H. Un enlace C sp -H es un poco más fuerte que un enlace C sp 2-H o C sp 3-H, por lo que el pico se muestra en mayor número de onda.
El pico a 2100 cm-1 no es muy fuerte. Corresponde a un enlace C = C relativamente no polar. Es un enlace más fuerte que un enlace C=C, por lo que aparece a mayor frecuencia; el enlace C=C se mostraría alrededor de 1600 cm -1. También es más fuerte que un enlace C-C, que mostraría alrededor de 1000 cm-1 (aunque los picos del estiramiento C-C son muy débiles y rara vez se notan en el espectro).
Ejercicio 3.5.1:
El enlace C-O es mucho más polar que el enlace C-H. Los enlaces más polares absorben la luz IR mucho más fuertemente que los menos polares o no polares.
Ejercicio 3.5.2:
a) Estos picos corresponden a tramos C-O.
b) Hay dos enlaces C-O distinguibles: uno es un enlace C sp 2-O entre el oxígeno y el aromático; el otro es un enlace C sp 3-O entre el oxígeno y el grupo metilo alifático.
c) El enlace al aromático tiene algún carácter de doble enlace debido a la conjugación.
d) El carácter de doble enlace parcial significa que el enlace C sp 2-O es un poco más fuerte que el enlace C sp 3-O y por lo tanto el enlace C sp 2-O se muestra a una frecuencia mayor.
Ejercicio 3.7.1:
En realidad hay dos bandas de estiramiento N-H cerca de 3400 y 3300 cm -1. Esta característica es común en los grupos NH 2; los grupos NH muestran solo una banda de estiramiento N-H.
Ejercicio 3.7.2:
Solo hay una banda de estiramiento N-H cerca de 3300 cm -1.
Ejercicio 3.7.3:
Esta amina terciaria no tiene enlaces N-H. No aparecería ninguna frecuencia de estiramiento N-H en el espectro IR.
Ejercicio 3.7.4:
La frecuencia de estiramiento C = N del nitrilo es visible cerca de 2200 cm -1. Además, las curvas de oop C=C-H del grupo aromático son visibles por debajo de 1000 cm -1. Los picos cercanos a 1500 cm-1 probablemente se deben al estiramiento C=C; estos picos son más prominentes de lo habitual debido a la polarización por el nitrilo, que es un aceptor π. También se encuentran en una frecuencia ligeramente baja debido al carácter deslocalizado de los dobles enlaces aromáticos.
Ejercicio 3.8.1:
El enlace C sp 2-O está conjugado, por lo que hay algún carácter de doble enlace, lo que hace que el enlace sea más fuerte y moviendo el pico IR a mayor frecuencia.
Ejercicio 3.8.2:
OH: 3400 cm -1 (fuerte, ancho)
C=O: 1700 cm -1 (fuerte)
C-O: 1050 cm -1 (fuerte)
Ejercicio 3.10.1:
i. a) O-H b) sp 3 C-H c) C-O
ii. a) sp 2 C-H b) sp 3 C-H c) C=C-H (curva oop)
iii. a) N-H (dos de ellos) b) C=O c) C-N
iv. a) sp 3 C-H b) H-C-H (curva CH 2)
v. a) sp 3 C-H b) C=O c) H-C-H (curva CH 2)
vi. a) sp C-H b) sp 3 C-H c) C = C
vii. a) N-H b) sp 3 C-H
viii. a) C=O b) C-O
ix. a) N-H (dos de ellos) b) sp 3 C-H
x. a) sp 3 C-H b) aldehído C-H c) C=O
xi. a) H-C-H (curva CH 2) b) C-O
xii. a) O-H (muy amplio en CO 2 H) b) sp 3 C-H c) C=O d) C-O
xiii. a) sp 2 C-H b) sp 3 C-H c) armónicos aromáticos d) C=C
Ejercicio 3.10.2:
a) El pico OH redondeado cerca de 3300 cm -1 y el pico C-O fuerte cerca de 1100 cm -1 sugieren un alcohol.
b) Los picos agudos de CH por debajo de 3000 cm -1, los modos de flexión débiles de CH 2 cerca de 1500 cm -1 y la ausencia de otras características sugieren un alcano.
c) El fuerte pico C=O cerca de 1700 cm -1 y el pico C-O fuerte cerca de 1100 cm -1 sugieren un éster.
d) El fuerte pico C=O cerca de 1700 cm -1 y la ausencia de características adicionales distintas a las asociadas a hidrocarburos saturados sugieren una cetona.
e) El pico de CH por encima de 3000 cm -1 y los modos de flexión fuerte oop por debajo de 1000 cm -1 sugieren un alqueno. La presencia de dos picos de flexión oop puede apuntar a un alqueno terminal (C=CH 2).
f) Los picos nítidos de N-H cerca de 3200 cm -1 y el fuerte pico C=O cerca de 1600 cm -1 sugieren una amida. la presencia de dos picos N-H en lugar de uno apunta a una amida primaria (O=C-NH 2).
g) El pequeño pico triangular “diente de tiburón” cerca de 3200 cm -1 sugiere una amina. Con solo un pico N-H, esta es probablemente una amina primaria (R-NH 2).
h) El fuerte pico C-O cerca de 1100 cm -1 sugiere un éter.
i) Los picos C-H por encima de 3000 cm -1 y los modos de flexión oop por debajo de 1000 cm -1 ciertamente sugieren dobles enlaces. La progresión de “armónicos aromáticos” similares a los dientes entre 1600 y 2000 cm -1 indica fuertemente un benceno sustituido.
j) Los pequeños picos triangulares de “diente de tiburón” cerca de 3200 cm -1 sugieren una amina. Con dos picos N-H, esta es probablemente una amina secundaria (R 2 NH).
l) El pico de OH amplio y profundo entre 3300 cm -1 y 2600 cm -1 y el pico C=O cerca de 1700 cm -1 sugiere un ácido carboxílico. El pico O-H de un ácido carboxílico a menudo se pierde; se mueve a una frecuencia más baja por enlaces de hidrógeno.
Ejercicio 3.10.3
i)
a)
3200 cm -1 (agudo): N-H
2900 cm -1 (agudo): C sp 3-H
1600 cm -1 (ancho): probablemente doblado NH 2
b) Una amina primaria.
c)
ii)
a)
3400 cm -1 (fuerte, ancho): O-H
2900 cm -1 (agudo): C sp 3-H
1050 cm -1 (fuerte): probablemente C-O
b) Alcohol.
c)
iii)
a)
2900 cm -1 (agudo): C sp 3-H
1700 cm -1 (fuerte): C=O
1200 y 1000 cm -1 (fuerte y medio): C-O
b) Éster
c)
iv)
a)
3050 cm -1 (agudo): C sp 2-H
1700 cm -1 (fuerte): C=O
1200 y 1000 cm -1 (fuerte y medio): C-O
b) Ester; probablemente contiene un aromático también
c)
v)
a)
2750 y 2650 cm -1 (medio, agudo): C-H de un aldehído
1700 cm -1 (fuerte): C=O
Por debajo de 1000 cm -1 (fuerte y medio): curvas oop
b) Aldehído; probablemente también contiene un aromático
c)
Problema 3.10.4
Problema 3.10.5