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Engenharia Química ·
Química Orgânica 1
· 2023/2
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Exercícios Complementares capítulo 4 e 5 1) Determine se as seguintes substâncias são isômeros constitucionais: 2) Faça uma análise conformacional para os compostos. Para isso represente as projeções de Newman realizando giro em torno da ligação C-2/C-3. Em seguida construa um gráfico de energia x rotação posicionando corretamente todas as conformações desenhadas. 3) Forneça a estrutura das duas conformações em cadeira para os estereoisomeros do trans-1-terc-butil-3-metilciclo-hexano e indique qual é a conformação mais estável. 4) O que você pode falar sobre sobreposição de orbitais do ciclopropano com os orbitais dos demais alcanos de cadeia aberta. 5) Em relação à tensão de anel, o que poderia ser dito a respeito da reatividade química relativa dos anéis de ciclopropano, ciclobutano e ciclopentano? Qual deles será mais reativo, por que? 6) Porque o H de combustão do cis-dimetilciclopropano é maior de seu isômero trans? 7) Por que a conformação em bote para o ciclo-hexano é menos estável que a conformação em cadeira? 8) Forneça as duas conformações em cadeira presentes no equilíbrio e faça uma análise conformacional comparando suas energias relativas e indicando qual o confôrmero mais estável, para: a) metilciclo-hexano; b) cis e trans-1,2-dimetilciclo-hexano c) cis e trans-1,3-dimetilciclohexano d) cis e trans-1,4-dimetilciclohexano 9) Indique se cada uma das estruturas dadas tem configuração R ou S 10) O (+)-ácido mandélico tem uma rotação específica de +158º Qual seria a rotação específica observada para cada uma das seguintes misturas: a) 25% (-)-ácido mandélico e 75% (+)-ácido mandélico b) 50% (-)-ácido mandélico e 50% (+)-ácido mandélico c) 75%(-)-ácido mandélico e 25% (+)-ácido mandélico 11) Forneça a estrutura de todos os possíveis estereoisômeros para cada um dos seguintes compostos: a) 2-cloro-3-hexanol b) 2-bromo-4-cloro-hexano c) 2,3-dicloropentano d) 1,3-dibromopentano CH(CH3)2 H3C CH2Br CH2CH3 CH2Br H3C CH3CH2 Cl H3C OH CH2CH3 OH Cl HO CH2Br H3C Cl a) b) c) d) e) f) 12) Quais a relação estereoisomérica dos seguintes pares de compostos? São compostos idênticas, compostos diferentes, um par de enatiômeros ou diasteroisômeros? CH3 HO CH2CH2CH3 H CH2Br H CH3 OH CH2Br H3C CH2CH3 Cl a) b) c) OH CH3CH2CH3 H CH3 Cl CH3CH2 CH2Br CH3 H HO CH2Br CH3 e e e d) CH3CH2 H CH2OH CH3 H CH3 CH2CH3 CH2OH e) HO CH3 H H Cl CH3 HO CH2CH3 H H Cl CH3 H CH3 OH Cl H CH3 HO CH3 H H Cl CH3 f) g) H H Cl Cl Cl H H Cl h) Cl H Cl H Cl H H Cl C CH2Cl H CH3 CH3CH2 C CH2CH3 H CH2Cl CH3CH2 H Br Br H Br H H Br CH3 CH2CH3 CH3 CH3 CH3CH3 Cl Cl Cl Cl H CH3 CH3 Br CH3 H H Br Cl H CH3 H CH3 CH2CH3 H H Cl CH2CH3 CH3 CH3 i) j) k) l) m) n) o) H Br H Br H Br Br H p) 13) Quais a relação estereoisomérica dos seguintes pares de compostos? São compostos idênticas, compostos diferentes, um par de enatiômeros ou diasteroisômeros? 1) Isômeros constitucionais - mesmos átomos mas com diferentes conexões, ou seja, têm a mesma fórmula molecular [Diagramas de estruturas químicas] * As moléculas estão na projeção de newman, ou seja, você está olhando de frente uma ligação C - C. O que está na frente do círculo está ligado a um carbono e o que está "atrás" do círculo está ligado ao outro. Sabendo disso, basta contar o número de átomos em volta de contar os dois carbonos centrais. - Para ⓐ: C6H14 - Para ⓑ: C6H14 ☝ e 👇 possuem a mesma fórmula molecular, logo, são isômeros constitucio-nais! [Mais diagramas de estruturas químicas] - nº de C - nº de H 2) Nesse caso, temos as estruturas e queremos chegar na projeção de neumman, certo? Lembra daquele truque que eu falei de olhar de frente. Aqui precisamos olhar de frente a ligação C2 - C3 de cada molécula e depois rotacionar ela [Diagramas de estruturas químicas] - Já temos a 1ª projeção, agora precisa bom rotacionar a ligação de 60° em 60° para existir a outra e ter uma análise conformacional completa. [Diagramas de estruturas químicas com o texto "anti", "eclipsada", "gauche"] ➡ Para fazer a rotação deixa o carbono de trás fixo! * Em relação as energias, de forma qual, as conformações eclipsadas possuem uma energia maior do que as conformações estabelecidas. Comparando as formas estudadas vimos que Ⅰ < Ⅳ < Ⅴ < Ⅲ < Ⅱ < Ⅵ. Isso acontece pois em Ⅲ e Ⅳ os três grupos mais volumosos estão lado a lado, o que causa uma repulsão maior do que em Ⅱ e Ⅵ onde ✪ CH3CH2CH2CH3 estão do lado de um CH2, e consequentemente, maior que Ⅰ que somente o CH2 estão lado a lado. Nas formas eclipsadas temos que Ⅰ < Ⅴ < Ⅱ < Ⅳ pelo mesmo raciocínio da repulsão dos grupos volumosos. [Diagramas de estruturas químicas] - Análise conformacional pela rotação C2 - C3. anti eclipsada gauche eclipsada gauche eclipsada Gráfico energia I II III IV V nesse caso II = V III = VI C H H CH3 CH3CH2 NH CH2 O grupo mais volumoso de cada carbono ultra 60° um do outro -análise conformacional pela rotação C2-C3: I CHCH3 NH2 II HC CHCH3 NH2 III HC CHCH3 HC IIII hentai CHCH3 quat gauche eclipsada IV eche gauche eclipsada -IV Gráfico energia rotação II I IV VI 3 trans-1-terc-butil-3-metilciclo-hexano -Para desenhar a estrutura: 1° - cadeia principal: fica no final do nome. nesse caso, ciclo-hexano 2° - ramificações 1- terc-butil e 3-metil 3°- isomeria: ele é o isômero trans, ou seja, os grupos mais volumosos estão para lados opostos R H ; R H ou _ O isômero trans existe como um par de enantiômeros, e podemos ver isso pela configuração do carbono assimétrico que suporta nas duas estruturas. Como ele é enantiômero, quer nos também o disso de isômero existe-porque cis, sendo os grupos mais este mesmo lado de plano distribuição, os estareis O isômero cis, onde R H cis trans mais estável H mam mais estavel H * De forma geral, o grupo mais volumoso deve estar em equatorial para o composto ser mais estável, pois ∗ não pode cortar o utrialcaris são desfavorável as pobre 1.3-interações ∗ que são desfavoréis.fastile <-33liu0m. ∆ vocês não precisam fazer isso tudo. Eu fiz para ensinar uns? Pode ir direto o chamado de "Gordel Calculi" a) metilciclo - hexano 1 interação 1,3-diaxiais interferencia estérica mais estável Cada interferência estérica de uma metila com um hidrogênio gera 3,8 KJ de impedimento estérico. Logo o metilo no cicloohexano apresenta 7,6 KJ/mol de impedimento estérico quando a metila está em axial. (b) cis e trans - 1,2 - dimetilciclo-hexano cis 1 interação CH3 - CH3 (opacos) 5 interações CH3 - H (1,3 - diaxiais) 2 x 3,8 KJ/mol 11,4 KJ/mol de impedimento Os dois conformeros apresentam o mesmo nivel de estabilidade trans 1 interação CH3 - CH3 (opacos) 2,9 KJ/mol de impedimento mais estável 4 interação CH3 - H diaxiais 4 x 3,8 KJ/mol 15,2 KJ/mol de impedimento Dentro o isômero cis e o trans, o mais estável é o trans onde as metilas estão em equatorial c) cis e trans - 1,3 - dimetilciclohexano cis mais estável 1 interação CH3 - CH3 (no axial) 2 interação CH3 - CH (1,3 - diaxiais) 3x3,8 KJ/mol = 11,4 KJ/mol de impedimento trans 2 interação CH3 - H 1,2-diaxiais 2 x 3,8 KJ/mol = 7,6 KJ/mol de impedimento Os dois conformeros trans apresentam o mesmo nivel de estabilidade. d) cis e trans - 1,4 - dimetilciclohexano cis 2 interação CH3 - H 1,3-diaxiais 7,2 KJ/mol de impedimento 2 interação CH3 - H 1,3-diaxiais 15,2 KJ/mol de impedimento trans mais estavel
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Exercícios Complementares capítulo 4 e 5 1) Determine se as seguintes substâncias são isômeros constitucionais: 2) Faça uma análise conformacional para os compostos. Para isso represente as projeções de Newman realizando giro em torno da ligação C-2/C-3. Em seguida construa um gráfico de energia x rotação posicionando corretamente todas as conformações desenhadas. 3) Forneça a estrutura das duas conformações em cadeira para os estereoisomeros do trans-1-terc-butil-3-metilciclo-hexano e indique qual é a conformação mais estável. 4) O que você pode falar sobre sobreposição de orbitais do ciclopropano com os orbitais dos demais alcanos de cadeia aberta. 5) Em relação à tensão de anel, o que poderia ser dito a respeito da reatividade química relativa dos anéis de ciclopropano, ciclobutano e ciclopentano? Qual deles será mais reativo, por que? 6) Porque o H de combustão do cis-dimetilciclopropano é maior de seu isômero trans? 7) Por que a conformação em bote para o ciclo-hexano é menos estável que a conformação em cadeira? 8) Forneça as duas conformações em cadeira presentes no equilíbrio e faça uma análise conformacional comparando suas energias relativas e indicando qual o confôrmero mais estável, para: a) metilciclo-hexano; b) cis e trans-1,2-dimetilciclo-hexano c) cis e trans-1,3-dimetilciclohexano d) cis e trans-1,4-dimetilciclohexano 9) Indique se cada uma das estruturas dadas tem configuração R ou S 10) O (+)-ácido mandélico tem uma rotação específica de +158º Qual seria a rotação específica observada para cada uma das seguintes misturas: a) 25% (-)-ácido mandélico e 75% (+)-ácido mandélico b) 50% (-)-ácido mandélico e 50% (+)-ácido mandélico c) 75%(-)-ácido mandélico e 25% (+)-ácido mandélico 11) Forneça a estrutura de todos os possíveis estereoisômeros para cada um dos seguintes compostos: a) 2-cloro-3-hexanol b) 2-bromo-4-cloro-hexano c) 2,3-dicloropentano d) 1,3-dibromopentano CH(CH3)2 H3C CH2Br CH2CH3 CH2Br H3C CH3CH2 Cl H3C OH CH2CH3 OH Cl HO CH2Br H3C Cl a) b) c) d) e) f) 12) Quais a relação estereoisomérica dos seguintes pares de compostos? São compostos idênticas, compostos diferentes, um par de enatiômeros ou diasteroisômeros? CH3 HO CH2CH2CH3 H CH2Br H CH3 OH CH2Br H3C CH2CH3 Cl a) b) c) OH CH3CH2CH3 H CH3 Cl CH3CH2 CH2Br CH3 H HO CH2Br CH3 e e e d) CH3CH2 H CH2OH CH3 H CH3 CH2CH3 CH2OH e) HO CH3 H H Cl CH3 HO CH2CH3 H H Cl CH3 H CH3 OH Cl H CH3 HO CH3 H H Cl CH3 f) g) H H Cl Cl Cl H H Cl h) Cl H Cl H Cl H H Cl C CH2Cl H CH3 CH3CH2 C CH2CH3 H CH2Cl CH3CH2 H Br Br H Br H H Br CH3 CH2CH3 CH3 CH3 CH3CH3 Cl Cl Cl Cl H CH3 CH3 Br CH3 H H Br Cl H CH3 H CH3 CH2CH3 H H Cl CH2CH3 CH3 CH3 i) j) k) l) m) n) o) H Br H Br H Br Br H p) 13) Quais a relação estereoisomérica dos seguintes pares de compostos? São compostos idênticas, compostos diferentes, um par de enatiômeros ou diasteroisômeros? 1) Isômeros constitucionais - mesmos átomos mas com diferentes conexões, ou seja, têm a mesma fórmula molecular [Diagramas de estruturas químicas] * As moléculas estão na projeção de newman, ou seja, você está olhando de frente uma ligação C - C. O que está na frente do círculo está ligado a um carbono e o que está "atrás" do círculo está ligado ao outro. Sabendo disso, basta contar o número de átomos em volta de contar os dois carbonos centrais. - Para ⓐ: C6H14 - Para ⓑ: C6H14 ☝ e 👇 possuem a mesma fórmula molecular, logo, são isômeros constitucio-nais! [Mais diagramas de estruturas químicas] - nº de C - nº de H 2) Nesse caso, temos as estruturas e queremos chegar na projeção de neumman, certo? Lembra daquele truque que eu falei de olhar de frente. Aqui precisamos olhar de frente a ligação C2 - C3 de cada molécula e depois rotacionar ela [Diagramas de estruturas químicas] - Já temos a 1ª projeção, agora precisa bom rotacionar a ligação de 60° em 60° para existir a outra e ter uma análise conformacional completa. [Diagramas de estruturas químicas com o texto "anti", "eclipsada", "gauche"] ➡ Para fazer a rotação deixa o carbono de trás fixo! * Em relação as energias, de forma qual, as conformações eclipsadas possuem uma energia maior do que as conformações estabelecidas. Comparando as formas estudadas vimos que Ⅰ < Ⅳ < Ⅴ < Ⅲ < Ⅱ < Ⅵ. Isso acontece pois em Ⅲ e Ⅳ os três grupos mais volumosos estão lado a lado, o que causa uma repulsão maior do que em Ⅱ e Ⅵ onde ✪ CH3CH2CH2CH3 estão do lado de um CH2, e consequentemente, maior que Ⅰ que somente o CH2 estão lado a lado. Nas formas eclipsadas temos que Ⅰ < Ⅴ < Ⅱ < Ⅳ pelo mesmo raciocínio da repulsão dos grupos volumosos. [Diagramas de estruturas químicas] - Análise conformacional pela rotação C2 - C3. anti eclipsada gauche eclipsada gauche eclipsada Gráfico energia I II III IV V nesse caso II = V III = VI C H H CH3 CH3CH2 NH CH2 O grupo mais volumoso de cada carbono ultra 60° um do outro -análise conformacional pela rotação C2-C3: I CHCH3 NH2 II HC CHCH3 NH2 III HC CHCH3 HC IIII hentai CHCH3 quat gauche eclipsada IV eche gauche eclipsada -IV Gráfico energia rotação II I IV VI 3 trans-1-terc-butil-3-metilciclo-hexano -Para desenhar a estrutura: 1° - cadeia principal: fica no final do nome. nesse caso, ciclo-hexano 2° - ramificações 1- terc-butil e 3-metil 3°- isomeria: ele é o isômero trans, ou seja, os grupos mais volumosos estão para lados opostos R H ; R H ou _ O isômero trans existe como um par de enantiômeros, e podemos ver isso pela configuração do carbono assimétrico que suporta nas duas estruturas. Como ele é enantiômero, quer nos também o disso de isômero existe-porque cis, sendo os grupos mais este mesmo lado de plano distribuição, os estareis O isômero cis, onde R H cis trans mais estável H mam mais estavel H * De forma geral, o grupo mais volumoso deve estar em equatorial para o composto ser mais estável, pois ∗ não pode cortar o utrialcaris são desfavorável as pobre 1.3-interações ∗ que são desfavoréis.fastile <-33liu0m. ∆ vocês não precisam fazer isso tudo. Eu fiz para ensinar uns? Pode ir direto o chamado de "Gordel Calculi" a) metilciclo - hexano 1 interação 1,3-diaxiais interferencia estérica mais estável Cada interferência estérica de uma metila com um hidrogênio gera 3,8 KJ de impedimento estérico. Logo o metilo no cicloohexano apresenta 7,6 KJ/mol de impedimento estérico quando a metila está em axial. (b) cis e trans - 1,2 - dimetilciclo-hexano cis 1 interação CH3 - CH3 (opacos) 5 interações CH3 - H (1,3 - diaxiais) 2 x 3,8 KJ/mol 11,4 KJ/mol de impedimento Os dois conformeros apresentam o mesmo nivel de estabilidade trans 1 interação CH3 - CH3 (opacos) 2,9 KJ/mol de impedimento mais estável 4 interação CH3 - H diaxiais 4 x 3,8 KJ/mol 15,2 KJ/mol de impedimento Dentro o isômero cis e o trans, o mais estável é o trans onde as metilas estão em equatorial c) cis e trans - 1,3 - dimetilciclohexano cis mais estável 1 interação CH3 - CH3 (no axial) 2 interação CH3 - CH (1,3 - diaxiais) 3x3,8 KJ/mol = 11,4 KJ/mol de impedimento trans 2 interação CH3 - H 1,2-diaxiais 2 x 3,8 KJ/mol = 7,6 KJ/mol de impedimento Os dois conformeros trans apresentam o mesmo nivel de estabilidade. d) cis e trans - 1,4 - dimetilciclohexano cis 2 interação CH3 - H 1,3-diaxiais 7,2 KJ/mol de impedimento 2 interação CH3 - H 1,3-diaxiais 15,2 KJ/mol de impedimento trans mais estavel