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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DO CARIRI CENTRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS DISCIPLINA DE QUÍMICA DOS MATERIAIS 1. Em relação aos compostos abaixo, faça o que se pede: i. Desenhe as projeções de Newman de todos os confôrmeros em oposição e eclipsados que resultam em torno da ligação C2 – C3. ii. Desenhe um diagrama de energia potencial para os respectivos confôrmeros. Obs: Utilize a seguinte relação de tamanho para os radicais: C2H5 > CH3 > NH2 > H > F Composto Composto 2-Bromo-3,3-dicloro-butano 2,3-dibromo-pentano 2-Cloro-2-Bromo-pentano 2,3-dicloro-pentano 2,3-dicloro-2-Bromo-hexano 2,3-dimetil-pentano 2,2,2-tribromo-propano 2,3-dimetil-3,cloro-propano 2-metil-3-cloro-butano 2,3-dicloro-2-metil-propano 2-cloro-butano 2,3-dibromo-propano 2-etano-3-cloro-butano 2,3-dicloro-2,3-dibromo-butano 2,3-dimetil-butano 2-Cloro-3-pentanol 1,2-diBromo-3-pentanol 2-Flúor-3-metil-3-pentamina 2. Desenhe todos os isômeros da fórmula molecular que contém um anel ciclobutano (são sete). Identifique as estruturas que são: i. Isômeros constitucionais ii. Enantiômeros iii. Diastereoisômeros iv. Estereoisômeros v. Substâncias aquirais 3. Nomeie cada uma das seguintes substâncias usando designações E,Z ou R,S quando necessário: ( ) OH ( ) NO2HS ( ) OHH Cl ( ) H ( ) H ( ) OHCl Br ( ) Br ClI F ( ) SH Cl SH a. H Cl Br Cl b. CHO OHH OHH HHO OHH CH2OH c. d. ClClCl e. Cl f. CHO HHO HO ClHO OHH CH2OH g. Cl h. Cl Cl Cl 1. H O2N Cl CH3 2. HOOC O2N Cl Br 3. CH3 H NH2 OH HOOC H 4. CH3 H NH2 CH3 HOOC CH3 5. CH3 H OH CH3 H OH 6. CH2 H OH CH3 H OH 7. CH2CH2CH2CHClCH3 H OH CH2CH2OH 8. Cl Cl 9. Br Cl H Cl 10. CHO OHH OHH OHH OHH CH2OH 11. CHO HHO OHH HHO OHH CH2OH 12. FH OHBr CH2OH 13. H O2N Cl CH3 14. HOOC O2N Cl Br 15. CH3 H NH2 OH HOOC H 16. CH3 H NH2 CH3 HOOC CH3 17. CH3 H OH CH3 H OH 18. SH H2N HO SH H 19. SH H2N HO Cl Br 20. H O2N HO Cl Cl 21. H O2N HO Cl 22. HH Cl 23. O HO N 24. OH O HO NH2 25. HO H HO NH2 26. Cl Cl NH2 I 27. Br Cl HO Cl 28. OH Br Cl HO NH2 29. H 30. H 31. HS SH HS 32. HS SH H 33. O S HO 34. OH H OH HO SH 35. OH SH Br SH 36. HS SH H 37. OH SH Br SH 38. OH Cl SH Br Cl 39. O S HO 40. OH H OH HO SH 41. HS H Cl Cl 42. 43. OH Cl Br Cl 44. Cl Cl 45. CH2 H OH CH3 H OH 46. CH2CH2CH2CHClCH3 H OH CH2CH2OH 47. Cl H Br 48. ClBr Cl 49. Cl Cl Br I 50. I Cl NH2 I 51. OH Cl H NH2 HS Br 52. OH Cl OH NH2 I Br 53. Cl HO SH I 54. NH2 C5H11 OHF Cl SH 55. F C5H11 OHF Cl C3H7 C3H7 Cl 56. Br C3H7 NH2 F C11H23 H SH 4. Em relação aos compostos A – D , responda as perguntas abaixo: CH3 H Br CH3 Br H CH3 H Br CH3 H Br CH3 Br H CH3 Br H CH3 Br H CH3 H Br A B C D i. Sabendo que a substância A é levógira, determine o sinal do ângulo de desvio da luz polarizada de cada isômero; ii. Que misturas de dois isômeros destes são opticamente ativos? iii. Quais misturas de dois isômeros são facilmente separáveis? iv. Como você faria para separar as demais misturas? 5. Analise as estruturas abaixo e responda: i. ii. iii. iv. i. Estas moléculas podem ser classificadas como isômeros? De que tipo? ii. Quais destas moléculas apresentam isomeria geométrica? Desenhe-os. iii. E carbonos quirais? Desenhe os pares de enantiômeros? 6. Discuta as seguintes afirmativas: i. Na natureza existem produtos que, pela modificação da disposição relativa dos ligantes de um centro quiral, apresentam propriedades organolépticas diferentes. Podemos afirmar que estes compostos são isômeros ópticos. ii. Os compostos H F H F e H F F H são representação de diastereoisômeros. iii. Diastereoisômeros são dificilmente separáveis, necessitando do uso de cromatografia contendo uma resina quiral para proceder esta separação. iv. O composto possui a possibilidade de haver isomeria cis-trans em três destas ligações. v. Os compostos e são considerados isômeros constitucionais. vi. Duas substâncias A e B possuem fórmula molecular C2H6O, mas propriedades físicas e químicas diferentes. Certamente estas substâncias não são isômeros. 7. Nomeie cada uma das seguintes substâncias usando designações E,Z ou R,S quando necessário: I. Cl Cl II. Br Cl H Cl III. CHO OHH OHH OHH OHH CH2OH IV. CHO HHO OHH HHO OHH CH2OH V. FH OHBr CH2OH 8. Observe a tabela abaixo e complete as propriedades com valores que você possa achar adequado, sabendo que B é enantiômero de A, C é um distereoisômero meso e D é a mistura racêmica de A e B: Propriedade A B C D Ponto de Fusão 82,5 Solubilidade 1,4 Rotação da Luz plano polarizada +24,1 Densidade 0,904 9. Usando projeções de Newman, desenhe os respectivos confôrmeros mais estável (oposição) e menos estável (eclipsado), para os seguintes itens: a. 1,2-dicloro-etano, considerando rotação em torno da ligação C1-C2. b. 3,4-dimetil-3,4-diflúorhexano, considerando rotação em torno da ligação C3-C4. c. 3,3-dimetil-4,-cloro-4-bromohexano, considerando rotação em torno da ligação C3- C4. 10. Em relação aos compostos abaixo, faça o que se pede: a. Desenhe as projeções de Newman de todos os confôrmeros em oposição e eclipsados que resultam em torno da ligação C3 – C4 no 2-Cloro-3-Bromo- heptano. b. Desenhe um diagrama de energia potencial para os respectivos confôrmeros em oposição e eclipsados que resultam em torno da ligação C1 – C2 no 1,2- diCloro-1,3-diBromo-heptano. 11. Relacione os pares de compostos da segunda tabela com a classificação da primeira tabela: (1) Mesmo composto (4) Isômeros de função (7) Diastereoisômeros (2) Isômeros de cadeia (5) Isômeros geométricos (8) não isômeros (3) Isômeros de posição (6) Enantiômeros ( ) SHNH2 SHNH2 NH2HS NH2HS ( ) OH O ( ) ( ) NH2HS SHH2N SHH2N NH2HS ( ) ( ) ( ) NH2HS NH2HS SHH2N NH2HS ( ) ( ) ( ) CH2O OH H H OHOH H CH2O CH2O OH H H OHOH H CH2O 12. Observe a tabela e responda as questões sabendo que as amostra A, B, C, D e E são os isômeros ópticos possíveis de ocorrer: Propriedade A B C D E Ponto de Fusão 19,5 33,5 19,5 19,5 33,5 Solubilidade 7,5 4,2 4,2 4,2 4,2 Rotação da Luz plano polarizada +33,1 0,0 -33,1 0,0 0,0 Densidade 0,704 0,936 0,704 0,704 0,936 a. Descubra os pares de enantiômeros. b. Descubra os pares de diastereoisômeros c. Descubrao par de compostos meso. O que significa? d. Descubra qual amostra é uma mistura racêmica. 13. Analise as estruturas abaixo e responda: a. Estas moléculas podem ser classificadas como isômeros? De que tipo? b. Quais destas moléculas apresentam isomeria geométrica? Desenhe-os. c. E carbonos quirais? Desenhe os pares de enantiômeros? I II III IV V 14. Discuta as seguintes afirmativas: a. Na natureza existem produtos que, pela modificação da disposição relativa dos ligantes de um centro quiral, apresentam propriedades organolépticas diferentes. Podemos afirmar que estes compostos são isômeros ópticos. b. Os compostos HO Cl HO Cl e OHCl OHCl são representação de diastereoisômeros. c. Estereoisômeros são dificilmente separáveis, necessitando do uso de cromatografi a contendo uma resina quiral para proceder esta separação. d. O composto possui a possibilidade de haver isomeria cis-trans em seis destas ligações. e. Os compostos e são considerados isômeros constitucionais. f. Duas substâncias A e B possuem fórmula molecular C2H6O, mas propriedades físicas e químicas diferentes. Certamente estas substâncias não são isômeros. 15. A (+)-Carvona (estrutura abaixo) e seu enantiômero são os principais componentes, respectivamente, do óleo da semente de cominho armênio e do óleo de hortelã. Faça o que se pede: a. Mostre a localização do(s) carbono(s) quiral (is). b. Mostre a designação R e S para o(s) carbono(s) quiral (is). c. Desenhe a estrutura do seu enantiômero. E dos diastereoisômeros. d. Com base na informação fornecida, que característica é necessária para o sistema olfativo para conseguir perceber diferentemente estes isômeros? 16. Responda o que se pede: a. Quantos átomos de carbono um alcano (não um cicloalcano) precisa para ser capaz de existir nas formas enantioméricas? Desenhe um exemplo de par de estruturas enantioméricas com este número mínimo de átomos de carbono. b. De todos os ciclooctanos que têm como grupos substituintes apenas o cloro e o grupo metila, qual não terá nenhum carbono assimétrico? Desenhe-o. c. A estrutura ao lado possui apenas um carbono assimétrico. Por que ela apresenta quatro estereoisômeros? d. Sabendo que pureza enantiomérica se refere a percentagem de uma das estruturas frente à mistura racêmica. Se uma solução comercial possui uma pureza enantiomérica de 97% do isômero R, qual o percentual de cada enantiômero nesta solução? e. A Tetraciclina é chamada de antibiótico de amplo espectro porque é ativa contra grande variedade de bactérias. Quantos carbonos assimétricos a tetraciclina possui? OH O NH2 O N H OH OHO OHH3C OH 17. Desenhe estruturas apropriadas para cada caso abaixo: a. Uma molécula cíclica que é um isômero constitucional do cicloexano (C6H12). b. Um par de estruturas enantioméricas com a fórmula molecular C6H12 e contendo um anel. c. Um par de estruturas enantioméricas e cíclicas com a fórmula molecular C6H12. d. Um par de estruturas diastereoisoméricas e cíclicas com a fórmula molecular C6H12. e. Um par de estruturas enantioméricas e de cadeia aberta com a fórmula molecular C6H12. f. Um par de estruturas diastereoisoméricas e de cadeia aberta com a fórmula molecular C6H12. 18. O ácido tartárico [HOOCCH(OH)CH(OH)COOH] foi um composto importante na história da estereoquímica. Duas formas naturais do ácido tartárico são opticamente inativas. Uma forma ter um ponto de fusão de 206º C, a outra tem um ponto de fusão de 140 ºC. O primeiro pode ser separado em duas formas oticamente ativas do ácido tartárico com o mesmo ponto de fusão, sendo um com desvio da luz polarizada de +12º e o outro de -12º. Todas as tentativas em separar a segunda forma inativa do ácido tartárico em dois compostos ativos fracassaram. Faça o que se pede: a. Qual a natureza da primeira forma natural do ácido tartárico? HH BBrr b. Desenhe as possíveis estruturas para os compostos separados da primeira forma natural do ácido tartárico? c. Se puder inferir, apenas usando as estruturas desenhadas no item anterior, qual composto desvia a luz plano polarizada para a direita? d. Qual a natureza da segunda forma natural do ácido tartárico? e. Desenhe a estrutura tridimensional da segunda forma natural do ácido tartárico. 19. Para o composto 2-metil hexano, faça o que se pede: a. Em quais ligações carbono-carbono pode ocorrer rotação? b. Desenhe a projeção de Newman para o confôrmero mais estável em cada ligação carbono – carbono. c. Desenhe a projeção de Newman para o confôrmero menos estável em cada ligação carbono – carbono. d. Quais as ligações carbono – carbono possuem confôrmeros em oposição igualmente estáveis. 20. Usando projeções de Newman, desenhe os confôrmeros nas formas extremas em oposição e em eclipsada para os seguintes itens: a. 3-metilpentano, considerando rotação em torno da ligação C2-C3. b. 3-metilhexano, considerando rotação em torno da ligação C3-C4. c. 3,3-dimetilhexano, considerando rotação em torno da ligação C3-C4. 21. Desenhe a estrutura de cada substância mostrada a seguir: a. (Z)-1,3,5-tribromo-2-penteno b. (E)-1,2-dibromo-3-isopropil-2-hexeno c. (Z)-3-metil-2-hepteno 22. Para os compostos a seguir, siga os passos: I- Desenhe suas respectivas estruturas; II- Marque com o asterisco o carbono assimétrico; III- Passe para a projeção de Fischer; IV- Faça a imagem no espelho dessa molécula; V- Atribua as prioridades; VI- Descubra a configuração destes carbonos assimétricos; a. 2-butanol; b. 2-Metil-butan-2-ol; c. 2-Cloro-butano; d. 2-Metil-3-hidroxi-propanal 23. Defina: a. Estereoisômero. b. Enantiômero. c. Diastereômeros d. Atividade óptica. e. Dextrogiro. f. Levogiro. g. Estereocentro ou carbono assimétrico. h. Mistura racêmica. i. Composto meso. 24. Em relação aos compostos abaixo, faça o que se pede: a. Desenhe as projeções de Newman de todos os confôrmeros em oposição e eclipsados que resultam em torno da ligação C3 – C4 no 2,2-dicloro-3,4- dibromo-octano. b. Desenhe um diagrama de energia potencial para os respectivos confôrmeros em oposição e eclipsados que resultam em torno da ligação C4 – C5 no 1,5- dicloro-1,5-dibromo-heptano. 25. Desenhe estruturas apropriadas para cada caso abaixo: a. Uma molécula cíclica que é um isômero constitucional do cicloexano (C5H8). b. Um par de estruturas enantioméricas e cíclicas com a fórmula molecular C5H8. c. Um par de estruturas diastereoisoméricas e cíclicas com a fórmula molecular C5H8. d. Um par de estruturas enantioméricas e de cadeia aberta com a fórmula molecular C5H8. e. Um par de estruturas diastereoisoméricas e de cadeia aberta com a fórmula molecular C5H8. 26. Nomeie cada uma das seguintes substâncias usando designações E,Z ou R,S quando necessário: a. OH Cl H Br b. Br Cl c. Cl OH H Cl H H I Br Cl d. Br Cl NH2 H ClH OH 27. Qual a estrutura: a. do menor hidrocarboneto que apresenta isomeria geométrica (cis/trans)? b. do menor álcool que apresenta isomeria geométrica (cis/trans)? c. do menor aldeído que apresenta isomeria óptica? d. da menor cetona que apresenta isomeria óptica? e. do menor éter que apresenta isomeria óptica? UNIVERSIDADE FEDERAL DO CARIRI
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