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QUI-014 – Química Orgânica Teórica I-B 2015-2 Prof. Ricardo F. Affeldt Lista de Exercícios III 1) Observe as séries de moléculas abaixo. Através do conhecimento do tipo de interações intermoleculares, é possível prever a magnitude das temperaturas de ebulição e fusão de substâncias orgânicas. Ordene os compostos em ordem decrescente de temperatura de ebulição e justifique a sua escolha. Após fazer isso, busque os valores reais de temperatura de ebulição destas substâncias. a. Resposta: Em haletos de alquila, moléculas polares, as forças intermoleculares predominantes são as interações do tipo dipolo-dipolo. Entre compostos com a mesma funcionalidade o aumento do ponto de ebulição se dá por efeito de superfície. b. metano, butano, n-octano, iso-octano Resposta: No caso dos alcanos, o efeito de superfície é maior em moléculas lineares, ou seja, as interações intermoleculares (disperões) são mais efetivas. c. Resposta: Segue a ordem de força entre as interações intermoleculares (ligação de H > dipolo-dipplo > dispersões). No álcool e na amina ocorrem ligações de H, porém no álcool é mais forte em função da maior eletronegatividade do oxigênio. O cloreto é polar, logo possui dipolo permanente enquanto que o alcano é apolar e possui dipolo induzido. 2) Um aluno de iniciação científica precisava separar uma mistura de dietilamina e cloreto de pentila. Indique quais os pares de solventes são mais adequados para que ele possa realizar esta separação (justifique): a. água e álcool etílico b. água e clorofórmio c. NaOH 10% (aq.) e clorofórmio d. HCl 10% (aq.) e diclorometano Resposta: Letra d, ácido e clorofórmio. A dietilamina reage como base e se torna dietilamônio, um sal. Apesar da amina realizar ligações de H com a água, a sua forma protonada (dietilamônio) é muito mais solúvel em função de interações do tipo íon-dipolo. A base (letra c) não tem efeito sobre a dietilamina, enquanto que água e álcool (letra a) sequer separam fases pois fazem ligações de H entre si. Apenas água e clorofórmio pode funcionar (letra b) mas é menos eficiente. 3) Identifique (desenhando) os alcanos correspondentes à projeções abaixo: Resposta: 4) Desenhe os compostos abaixo considerando o plano do papel e destacando as posições cis e trans. A seguir, desenhe as duas conformações do tipo cadeira destacando os substituintes em posições axial e equatorial. Finalmente indique qual delas é mais estável e o sentido da seta de equilíbrio entre os dois confôrmeros. a. trans-1-terc-butil-3-metilcicloexano b. cis-cicloexan-1,4-diol c. trans-cicloexan-1,4-diol d. cis-2-iso-propilcicloexanol 5) Por que os epóxidos são considerados éteres muito reativos? Resposta: A explicação é semelhantes a do ciclopropano. As ligações são muito tensionadas devido ao ângulo de ligação ser de 60º, muito inferior ao ângulo normal para um carbono sp3 que é de 109,5º (tensão angular). Além disso os hidrogênios estão eclipsados (tensão torsional). Veja também as estruturas tridimensionais abaixo. Isso torna o composto instável e, portanto, muito reativo. Epóxidos reagem facilmente com espécies ricas em elétrons: 6) Desenhe o confôrmero mais estável em projeção de Newmann ao longo dos carbonos indicados para os alcanos abaixo: Resposta: A ligação que contém os carbonos indicados com números devem estar para dentro do plano na visualização, onde apenas um dos carbonos é observado no centro do círculo. A projeção de Newmann, portanto: Veja que a projeção foi montada na forma alternada, mais estável que a eclipsada. Entretanto, outro fator que deve ser levado em conta são os volumes dos grupos (os maiores em azul), que foram arranjados de forma a ficarem mais distantes um do outro. 7) Indique a relação entre os pares de compostos abaixo: enantiômeros, diastereoisômeros, idênticos ou confôrmeros Respostas: São dois confôrmeros, que estão em equilíbrio. As hidroxilas estão ambas em posição equatorial na primeira e ambas em posição axial na segunda, resultante da inversão da forma cadeira. Como apenas um dos centros estereogênicos foi modificado, trata-se de um par de diastereoisomeros. Estas moléculas não são quirais! O carbono não possui 4 substituíntes diferentes (um H, um Br e duas metilas). São idênticas, basta girar a molécula no plano da folha! São idênticas também, trata-se da D-galactose, um açúcar. A posição relativa entre os grupos (cis ou trans) se mantém nas duas formas de desenhar: no plano ou na forma cadeira) Não são enantiômeros (imagens especulares). Segundo as regras de CIP, o centro assimétrico é R na primeira (OH = 1, Et = 2, Me = 3, H = 4 para trás, sentido horário). Na segunda o centro também é R, a molécula apenas foi desenhada de forma diferente devido à rotação da ligação sigma. São idênticas: é o (R)-butan-2-ol. 8) Indique os centros estereogênicos e suas configurações absolutas (R ou S) presentes na molécula do colesterol: Resposta: Alguns centros podem ser bastante intricados em sua atribuição! 9) Revise os conceitos de: atividade óptica, mistura racêmica e excesso enantiomérico. Uma molécula possui atividade óptica quando desvia a luz plano polarizada para a esquerda ou direita, devido ao seu arranjo estrutural assimétrico. Uma mistura racêmica contêm uma quantidade equimolar de uma molécula quiral e outra molécula quiral que corresponde à sua imagem especular e, portanto, como uma desvia a luz para a esquerda e a outra para a direita na mesma magnitude, a mistura não apresenta atividade óptica. O escesso enantiomérico ocorre quando esta mistura não é equimolar, ou seja, há um excesso de um dos enantiômeros e pode ser calculado. Essa mistura possui atividade óptica no sentido da molécula que estiver em excesso, mas não na mesma magnitude do que no caso da molécula enantioméricamente pura (...)
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