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CAPÍTULO 6 1. Veja o conceito de rotação específica apresentado na página 146. Apenas relembrando, rotação específica [] corresponde à rotação em graus, observada em um polarímetro quando se usa um tubo com 1 dm de comprimento, sendo a concentração de amostra de 1 g cm–3. É dada pela equação: D t l.c [] = rotação específica = rotação observada em graus l = comprimento do tubo da amostra em dm c = concentração em g cm-3 A rotação específica é uma propriedade física característica de cada composto opticamente ativo. Geralmente ela varia com o solvente e a temperatura. A letra D colocada como índice à direita de [] designa a transição eletrônica que resulta na radiação com comprimento de onda = 589,3 nm de uma lâmpada de sódio, utilizada para realizar a medida. A temperatura (t) em que a medida foi realizada é dada como um expoente à direita de []. 2. Carbono assimétrico é o carbono que está ligado a quatro ligantes diferentes, assinalado com uma estrela nos exemplos mostrados abaixo. C COOH OH CH3 H ácido lático (configuração absoluta S ) C COOH NH2 H H3C alanina (configuração absoluta R ) Configuração absoluta se relaciona ao arranjo no espaço dos quatro grupos em torno do átomo assimétrico sendo especificada pelas letras R e S. 3. O termo opticamente ativo é utilizado para descrever compostos que possuem a característica de desviar o plano da luz polarizada. Alguns exemplos são apresentados a seguir: C COOH OH Ph H (S) -ácido mandélico (rotação especifica - 155,4° ) C COO - Na + NH3 + CH2CH2COO - H (S) - (+)-glutamato monossódico (rotação especifica + 24,0° ) 4. Conforme discutido no Capítulo 1 do livro, é possível representar as fórmulas estruturais dos compostos orgânicos de diversas maneiras. Na fórmula de traços todas as ligações são mostradas. C C C C C Cl Cl H H H H H H H H C Br H F Cl CCCC ClCl H H H H H H H H a) d) e) h) BrCCC Cl H H H H H H C C C C C C C I H H H H HH HH HH H H H H H c) g) CC C C C N H H H H HH H H H H H O O FCCC Cl H H H H H H C C C C C C C C C Cl H H H H H H HH HH H H H H H H H H H b) f) Embora não tenha sido solicitado no exercício, seguem as fórmulas de linhas para os mesmos compostos. Note que esta representação é mais comumente utilizada pelos químicos. Cl Cl C Br H F Cl Cl Cl a) d) e) h) Br Cl F Cl Cl b) f) I c) g) NO2 5. Apenas os compostos mostrados nas letras (d) e (e) possuem carbono assimétrico. Portanto, apenas esses compostos são quirais, podendo existir nas configurações R ou S. Os átomos de carbono assimétricos estão marcados com uma estrela nas fórmulas a seguir: OH 6. OH Cl R R S S R R R Cl Br Cl OCH3 CH2CH3CH3 OH H 7. Os compostos A e B representados abaixo possuem um plano de simetria, logo são compostos meso e não desviam o plano da luz polarizada. Ou seja, compostos meso possuem (rotação específica igual a zero, sendo opticamente inativos. H CH3 H Br Br CH3 H CH3 HO H OH OH CH3 H A B 8. a) Moléculas diferentes. A primeira apresenta configuração S e a segunda R. b) Moléculas iguais. Ambas apresentam configuração R. c) Moléculas iguais. Ambas apresentam configuração S. d) Mesma molécula e que não apresentam quiralidade. 9. a) São estereoisômeros que são imagens especulares um do outro, mas não se superpõem. b) São estereoisômeros que não são imagens especulares um do outro. c) É uma mistura formada por quantidades equimolares de um par de enantiômeros. Ela não apresenta atividade óptica. d) O prefixo meso indica a presença de um elemento de simetria na molécula. Ele é utilizado para designar um diasteroisômero não quiral, em um conjunto de compostos que apresenta outros diasteroisômeros quirais. O composto meso não é opticamente ativo. 10. Br2 CCl4 i) OsO4 , t -BuOOH ii) Na2S2O3 a) b) H2 , Pd-Cc) CH3 Composto aquiral Composto aquiral Composto quiral Br Br Br Br + A adição de bromo ocorre de modo t rans, resultando na f ormação de dois enantiômeros Composto aquiral - meso HO HO CH3 Composto aquiral 11. 3'-azido-2',3'-dideoxitimidina (AZT) Morfina HO H HH Colesterol Ácido kaínico HO O HO H N CH3 COOH N H O OH N N H3CO HO H H Quinina N N O O H CH3 O HO N3 O Cânfora * 12. a) Falsa. Existem compostos com configuração absoluta R que desviam o plano da luz polarizada para a esquerda e outros para a direita. b) Correta. c) Correta. d) Correta. O isômero meso é um exemplo, uma vez que, embora apresente mais de um carbono assimétrico, a molécula possui algum elemento de simetria que a torna aquiral. e) Correta. f) Falsa. Os enantiômeros são estereoisômeros que são imagens especulares uns dos outros e não se superpõem. g) Falsa. Além dos racematos, os isômeros meso e diversos compostos que não apresentam centro de assimetria (por exemplo, metanol, metano etc) são opticamente inativos. 13. a) R R R S S R S R R R L-xilose L-treose CHO OHH OHH OHH CH2OH D-ribose CHO OHH OHH CH2OH D-eritrose CHO HO H H OH HO H CH2OH CHO OHH HHO CH2OH b) CHO HHO HHO HO H CH2OH CHO H OH HO H OHH CH2OH CHO HHO OHH CH2OH CH2OH HHO HHO CHO L-ribose D-xilose L-eritrose D-treose c) CHO H OH HO H OHH CH2OH D-xilose 14. (a) V; (b) V; (c) F; (d) F. 15. Exceto para a letra (a), muitos outros compostos podem ser representados como respostas. H (S)-3-metilexano C HH2N C COOH CH2 H CH3 CH3 Isoleucina CN H OH (R)-2-hidroxipropanonitrila CH3 CH3 a) b) c) d) 16. São superponíveis: I e II; São enantiômeros: III e IV; Não possuem atividade óptica: I e II; A configuração absoluta para (IV) é R; A configuração absoluta para (III) é S. 17. a) A configuração absoluta do carbono assimétrico é R. b) A fórmula estrutural do enantiômero que não apresenta atividade herbicida é: F3C COO[CH2]3CH3 N O O H CH3 18. a) A configuração do carbono indicado é S. Enantiômero da Deltametrina HH O OBr Br O H CN Diastereoisômero da Deltametrina H H O O Br Br O H CNb) 19. a) HO H HO HO CH2OH H H OH H CHO L-glicose H H HO HO CH2OH H H OH OH CHO L-manose HO H H HO CH2OH H OH OH H CHO L-galactose b) Essas letras D e L são utilizadas para descrever carboidratos e aminoácidos conforme convenção de Fischer-Rosanoff descrita na página 158 do livro. c) Os pares de enantiômeros são: D-glicose e L-glicose; D-manose e L-manose; D-galactose e L-galactose d) A D-glicose é diastereoisômero D-manose, L-manose, D-galactose e L-galactose e) HO HO HO H CH2OH OH H H H CHO D-talose f) A D-galactose apresenta quatro carbonos assimétricos. g) As configurações absolutas são: carbono 2 – R e carbono 4 – S 20. A estrutura do epóxido é representada abaixo. O composto apresenta dois carbonos assimétricos, todaviao mesmo não é quiral, pois apresenta um plano de simetria que passa pelo átomo de oxigênio e pela ligação C-C do anel. Esse isômero é denominado meso. O H CH2CH3 H CH2CH3 21. Como a epoxidação pode ocorre nas duas faces do alqueno, formam-se os dois compostos apresentados a seguir. Eles apresentam dois carbonos assimétricos e constituem um par de enantiômeros, sendo ambos quirais. O CH2CH3 H H CH2CH3 O CH2CH3 H H CH2CH3 22. b) c) a) CO2H CH2 H2N H L-fenilalanina D-triptofano CO2H CH2 H NH2 N H C NH2 COOH H H3C C NH2 COOH H2C H H2CS CH3 (S)-metionina(R)-alanina CO2H CH2 H2N H L-fenilalanina L-triptofano CO2H CH2 H2N H N H parte aromática parte aromática 23. Conforme ilustrado pela fórmula a seguir, o composto A apresenta um centro assimétrico (destacado com um *) e é, portanto, quiral. Ao ser hidrogenado, o produto resultante B não mais apresenta centro de assimetria, justificando a ausência de atividade óptica. A ozonólise do composto A resulta na formação do ácido acético e no composto C, que conforme pode ser observado na fórmula, apresenta um carbono assimétrico (destacado com um *) que o torna quiral. CH3CO2H + i) O3 H2, Pd-C A C B ii) H2O2 CO2H * *
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