Lista de exercícios 3 - Conformação

Prévia do material em texto

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
 UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI 
 DIAMANTINA – MINAS GERAIS 
 
 Departamento de Química – FACET 
 
 
QUÍMICA ORGÂNICA I 
Prof. Dr. Rodrigo Moreira Verly 
Segundo semestre de 2013 
 
ATIVIDADE 2: Conformação de alcanos e cicloalcanos 
 
 
1) Explique a diferenção entre conformação e configuração de estruturas químicas de 
moléculas orgânicas. 
 
2) Escreva as possíveis conformações para o hidrocarboneto saturado CH3CH2CH2OH 
utilizando a projeção de Newman. Coloque-as em ordem crescente de estabilidade e faça 
um diagrama de energia contendo todas as conformações possíveis. Escreva a 
representação tridimensional daquela mais estável. 
 
3) Escreva as possíveis conformações para o hidrocarboneto saturado CH3CH2CHBrOH 
utilizando a projeção de Newman. Coloque-as em ordem crescente de estabilidade. 
Explique a escolha das estruturais mais estável e instável. 
 
4) Como as entalpias de combustão (ΔHc) podem ser usadas para calcular as entalpias de 
diferentes tipos de cicloalcanos? 
 
 
5) Através dos calor de combustão, o que poderia-se dizer a cerca da tensão angular 
presentes em compostos cíclicos como o ciclopentano e o cicloexano? 
 
6) Qual é o fator que influencia na tensão angular presente em muitos tipos de cicloalcanos? 
O que poderia-se dizer a cerca das interações entre os orbitais que formam ligações 
sujeitas a tensão angular? 
 
7) 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. 
 
8) Calcule o ∆H de combustão por unidade de CH2 para os seis primeiros cicloalcanos, 
sendo dados o ∆H de combustão (Kcal/mol) 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? 
 
9) Compare a sobreposição de orbitais do ciclopropano com os orbitais dos demais alcanos 
de cadeia aberta. 
 
10) Em relação à tensão de anel, o que poderia ser dito a respeito da reatividade química 
relativa dos anéis de ciclopropano, ciclobutano e ciclopentano? 
 
11) O composto descrito abaixo é conhecido como decalina. È um composto biciclico. A 
decalina pode existir como dois estrereoisômeros, a cis-decalina e a trans-decalina. 
Represente os dois estereoisômeros possíveis para a decalina. 
 
 
 
 
 
 
12) Porque o ∆H de combustão do cis-dimetilciclopropano é maior de seu isômero trans? 
 
13) Quais os fatores fazem do cicloexano o mais estável, mais abundante e mais importante 
dos cicloalcanos em química orgânica? 
 
14) O que acontece com os hidrogênios do cicloexano quando um conformero em cadeira se 
converte em outro? 
 
15) 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? 
 
16) 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? 
 
17) 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 cis-1,2-dimetilcicloexano 
 
16) Explique porque o cis-1,4-di-t-butil-cicloexano não existe na conformação em cadeira, sendo a 
conformação em bote torcido a mais estável assumida por este composto. 
 
17) Faça uma predição sobre a estabilidade relativa do trans e cis-1,2-dimetilciclobutano. 
 
18) compostos do tipo tetra(tert-butil)tetraedrano (A), constituem uma alta fonte de energia. 
Explique detalhadamente qual é a razão para tais compostos possuírem tal propriedade? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
C(CH3)3
C(CH3)3
(CH3)3C
(CH3)3C
29 O2 18 H2O 20 CO2++ energia +
19) Preveja as estabilidades relativas dos isomeros cis e trans de 
 
a) 1,3-dimetilcicloexano 
b) 1,4-dimetilcicloexano 
c) Sendo as interações 1,3-diaxial entre metil-hidrogênio (CH3-H) igual a 1,8 kcal/mol (0,9 
kcal/mol para cada interação), preveja a diferença de energia potencial entre cada par de 
estereoisômeros. 
 
20) Baseado nas informações contidas no quadro abaixo, responda: (3,0 pontos) 
 
Substituinte X Valor da interação 1,3 diaxial (H-X) 
(Kcal/mol) (por cada interação) 
C(CH3)3 2,7 
COOH 0,7 
 
I) Calcule a diferença de energia entre as conformações dos compostos abaixo indicando 
qual é a conformação mais estável em cada um dos casos: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
21) 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 
kcal/mol). Explique. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
C(CH3)3
COOH
C(CH3)3
COOH
a)
b)
∆HO= -65,0 kcal/mol 
H2/Pt
H
H
A B
 
 
22) Baseado na estrutura do 1,3-dimetilcicloexano descrita abaixo e nos valores de interações 1,3-
diaxial, responda às questões propostas: 
 
 
- Interação 1,3-diaxial H/CH3: 0,9 Kcal/mol (para cada interação) 
- Interação 1,3-diaxial CH3/CH3: 3,6 Kcal/mol (para cada interação) 
 
 
 
 
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 1,3-dimetilcicloexano? 
 
 
 
CH3
CH3