Análise Conformacional de Alcanos e Cicloalcanos

Ministério da Educação Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri Diamantina Minas Gerais Instituto de Ciência e Tecnologia QUÍMICA TECNOLÓGICA 2 Prof Responsável Dr Marcelo Moreira de Britto ATIVIDADE 4 CONFORMAÇÕES DE ALCANOS E CICLOALCANOS Análise conformacional de alcanos e cicloalcanos Estabilidade relativa dos alcanos e cicloalcanos Tensão torsional Conformações dos cicloexano Ligações axiais e equatoriais Cicloexanos substituídos cis e trans Interações 13 diaxial Alcanos bicíclicos e policíclicos 1 Como as entalpias de combustão ΔHc podem ser usadas para calcular as entalpias de diferentes tipos de cicloalcanos 2 Através dos calor de combustão o que poderiase dizer a cerca da tensão angular presentes em compostos alicíclicos como o ciclopentano e o cicloexano 3 Qual é o fator que influencia na tensão angular presente em muitos tipos de cicloalcanos O que poderiase dizer a cerca das interações entre os orbitais que formam ligações sujeitas a tensão angular 4 Para a molécula de cicloexano na conversão de uma conformação em cadeira para outra conformação em cadeira uma série de outras conformações menos estáveis são formadas Dentre estas conformações podemos destacar bote torcido meia cadeira bote Coloque estas conformações e ordem crescente de estabilidade 5 Calcule o H de combustão por unidade de CH2 para os seis primeiros cicloalcanos sendo dados o H de combustão Kcalmol para ciclopropano 2090 ciclobutano 2718 ciclopentano 3288 cicloexano 3918 cicloeptano 4632 ciclooctano 5304 Como estes valores podem ser relacionados com a estabilidade Qual o fator é responsável pela diferença de estabilidade 6 Assumindo que o cicloexano está isento de qualquer tipo de tensão utilize os dados do exercício 1 para calcular a tensão de anel existente nos demais anéis 7 Compare a sobreposição de orbitais do ciclopropano com os orbitais dos demais alcanos de cadeia aberta 8 Em relação à tensão de anel o que poderia ser dito a respeito da reatividade química relativa dos anéis de ciclopropano ciclobutano e ciclopentano Ministério da Educação Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri Diamantina Minas Gerais Instituto de Ciência e Tecnologia 9 O composto descrito abaixo é conhecido como decalina È um composto biciclico A decalina pode existir como dois compostos diferentes Represente a estrutura destes dois compostos 10 Porque o H de combustão do cisdimetilciclopropano é maior de seu isômero trans 11 Quais os fatores fazem do cicloexano o mais estável mais abundante e mais importante dos cicloalcanos em química orgânica 12 O que acontece com os hidrogênios do cicloexano quando um conformero em cadeira se converte em outro 13 Forneça a conformação em bote do cicloexano e sua projeção de Newman Porque a conformação em bote é menos estável que a conformação em cadeira 14 Forneça as conformações em bote torcido e meia cadeira para o cicloexano Porque a conformação em bote torcido é mais estável que a conformação em meia cadeira 15 Forneça as duas conformações em cadeira presentes no equilibrio e faça uma análise conformacional comparando suas energias relativas e indicando qual o conformero mais estável para metilcicloexano trans e cis12dimetilcicloexano 16 Utilize as interações 13diaxial para encontrar as diferenças de energia entre os conformeros mais estáveis de a cis e trans13dimetilcicloexano b ee e aa trans12dimetilcicloexano sendo cada interação 13diaxial CH3H de 09 kcalmol 17 Forneça a estrutura da conformação mais estável de cada um dos seguintes compostos a Trans1tertbutil3metilcicloexano b Cis1tertbutil3metilcicloexano Ministério da Educação Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri Diamantina Minas Gerais Instituto de Ciência e Tecnologia c Trans1tertbutil4metilcicloexano d Cis1tertbutil4metilcicloexano 18 Explique porque o cis14ditbutilcicloexano não existe na conformação em cadeira sendo a conformação em bote torcido a mais estável assumida por este composto 19 Faça uma predição sobre a estabilidade relativa do trans e cis12 dimetilciclobutano 20 Compostos do tipo tetratertbutiltetraedrano A constituem uma alta fonte de energia Explique detalhadamente qual é a razão para tais compostos possuírem tal propriedade 21 Preveja as estabilidades relativas dos isomeros cis e trans de a 13dimetilcicloexano b 14dimetilcicloexano c Sendo as interações 13diaxial entre metilhidrogênio CH3H igual a 18 kcalmol 09 kcalmol para cada interação preveja a diferença de energia potencial entre cada par de estereoisômeros 22 Baseado nas informações contidas no quadro abaixo responda 30 pontos Substituinte X Valor da interação 13 diaxial HX Kcalmol por cada interação CCH33 27 COOH 07 CCH33 CCH33 CH33C CH33C 29 O2 18 H2O 20 CO2 energia Ministério da Educação Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri Diamantina Minas Gerais Instituto de Ciência e Tecnologia I Calcule a diferença de energia entre as conformações dos compostos abaixo indicando qual é a conformação mais estável em cada um dos casos 23 O alqueno A é hidrogenado dando origem ao alcano B liberando uma quantidade de calor duas vezes maior que o calor de hidrogenação dos alquenos de cadeia aberta em torno de 30 kcalmol Explique 24 Baseado na estrutura do 13dimetilcicloexano descrita abaixo e nos valores de interações 13diaxial responda às questões propostas Interação 13diaxial HCH3 09 Kcalmol para cada interação Interação 13diaxial CH3CH3 36 Kcalmol para cada interação CCH33 COOH CCH33 COOH a b CH3 CH3 HO 650 kcalmol H2Pt H H A B Ministério da Educação Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri Diamantina Minas Gerais Instituto de Ciência e Tecnologia a Qual é a conformação mais estável do isômero Cis De quantos Kcal é a diferença de estabilidade entre estes confôrmeros b Qual é a conformação mais estável do isômero trans De quantos Kcal é a diferença de estabilidade entre estes confôrmeros c Qual é a configuração mais estável De quantos Kcal é a diferença de estabilidade entre as duas configurações do 13dimetilcicloexano 25 Baseado nas informações contidas no quadro abaixo calcule a diferença de energia entre as conformações dos compostos abaixo indicando qual é a conformação mais estável em cada um dos casos Substituinte X Valor da interação 13 diaxial HX Kcalmol por cada interação Br 025 CCH33 27 COOH 07 26 Baseado na estrutura do 13diclorocicloexano responda às questões abaixo a represente a estrutura de todos os estereoisômeros possíveis para o 13dicloro cicloexano e a sua respectiva nomeclatura b Qual e a relação existente entre eles c Quais dos pares de estereoisômeros poderiam ser separados por métodos físicos convencionais Por que d Quais dos pares de estereoisômeros quando colocados em um polarímetro apresentariam atividade ótica Quais constituiriam uma mistura racêmica CCH33 Br COOH Br I II Ministério da Educação Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri Diamantina Minas Gerais Instituto de Ciência e Tecnologia 27 Forneça a nomenclatura adequada para cada uma das seguintes estruturas dadas fornecendo quando for o caso juntamente com o nome a configuração da molécula 28 Forneça a estrutura adequada a cada um dos seguintes compostos dados a seguir a 2metilbiciclo321octano b trans1cloro3etilcicloexano c 2S3R23dibromobutano 29 Os cubanos e seus derivados são compostos muito úteis quando utilizados como explosivos por se tratar de uma fonte altamente energética Explique detalhadamente a razão desta propriedade apresentada por esta classe de compostos 30 Os valores das interações 13diaxiais entre radicais alquila e hidrogênio RH são 18 para o metilaH 19 para o etilaH 21 para o isopropilaH e 52 para o tertbutilaH Qual a razão para um aumento tão significativo do grupo isopropil para o tertbutil 31 Utilize as diferenças energéticas dadas no exercício 27 para avaliar as diferenças de energias entre as duas conformações do a cis4tertbutilmetilcicloexano b Trans 1tertbutilmetilcicloexano 32 Preveja a estabilidade relativa dos isômeros cis e trans do 14dimetilcicloexano sendo as interações 13diaxial entre metilhidrogênio igual a 18 kcalmol 09 kcalmol para cada interação Preveja a diferença de energia potencial entre o par de estereoisômeros Br CH3 H H Br CH3 CH2Br H Br CH2CH2CH3 CH3 Cl H Cl CH2CH3 H a b c d e CH2CH3 CH3 Cl CH3 H CH2CH3 10 O2 8 CO 2 4H2O energia Ministério da Educação Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri Diamantina Minas Gerais Instituto de Ciência e Tecnologia 33 Os calores de combustão de três pentanos isômeros C5H12 CH3CH2CH3 8452 kcalmol CH3CHCH3CH2CH3 8434 kcalmol e CH33CCH3 840 kcalmol Qual isômero é o mais estável Construa um diagrama que mostre a energia potencial relativa de cada uma dos isômeros 34 Forneça o nome IUPAC para as estruturas a seguir 35 Forneça a estrutura para o 8cloro2266tetrametilbiciclo 321octano 36 O trans12dimetilciclopropano é mais estável que o cis12dimetilciclopropano Porque Qual o isômero libera uma maior quantidade de calor na combustão Porque 37 Em relação ao trans1bromo4tertbutil cicloexano uma das estruturas representadas na reação abaixo responda Qual a outra conformação que este isômero assume Qual é a mais estável No equilibrio qual é a conformação predominante H CH3 CH3 H Cl Cl CH3 Cl Cl CH3 Cl CH3 Cl CH3 Cl CH3 CH3 CH3 CH3