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  1. 1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO UNIVERSITÁRIO NORTE DO ESPÍRITO Departamento de Engenharia e Ciências Exatas GABARITO DA LISTA DE EXERCÍCIOS - Química Orgânica – Professor Sandro Greco Análise conformacional e Estereoquímica 1ª Questão: Qual dos dois compostos mostrados a seguir deverá formar um epóxido após tratamento com base. CH3 CH3 OH OH Br Br H H Solução – O mecanismo de formação deverá ser uma SN2 intramolecular onde as conformações da trans-decalina são fixas. Dessa forma, somente o primeiro composto possui o ângulo de 180º necessário para o ataque do nucleófilo (O-) pelo lado oposto ao átomo de carbono, e o grupo de saída (Br) na reação SN2 intramolecular para formar o epóxido. CH3 OH OH Br H Br CH3 CH3 OH CH3 O base O + Br H Br H Br H 2ª Questão: Os dois análogos de açúcar mostrados a seguir fazem parte da estrutura de dois compostos usados no tratamento de doenças de aves domésticas. Quais conformações deverão ser as mais estáveis? OCH3 OCH3 HO HO O CH3 H3C O OH Solução – A conformação mais estável, ou seja, a preferencial deverá ser aquela com maior número de substituintes na posição equatorial. O primeiro composto deverá ter todos os substituintes na posição equatorial e o segundo pode ter três equatoriais e um axial. OCH3 O OCH3 OCH3 HO H3CO CH3 = H3 C O = OH HO HO CH3 OH OH O H3 C O 3ª Questão: Assinale a configuração R ou S de cada um dos compostos mostrados abaixo. H F3C OH H NH2 CH3 HS H CHO CO2H Solução – Em todas as três moléculas o átomo de menor prioridade é o hidrogênio e deverá ficar o mais afastado do observador para a determinação da nomenclatura R ou S. O primeiro composto é o reagente Pirkles usado para checar a pureza de enantiômeros. A segunda molécula é o aminoácido cisteína e a sua configuração absoluta é R porque o átomo de enxofre troca de lugar em termos de prioridade com o átomo de oxigênio. O terceiro é o produto natura citronelal. Apesar dos átomos 1,2 e 3 serem todos carbonos, 1 e 2 são facilmente distinguidos de 3 pelos átomos subseqüentes na cadeia Centro Universitário Norte do Espírito Santo - Rua Humberto de Almeida Francklin, 257 Bairro Universitário, CEP 29.933-415, São Mateus - ES (Sede Provisória) Sítio Eletrônico: http://www.ceunes.ufes.br, Tel.: +55 (27) 3763-8650
  2. 2. UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO UNIVERSITÁRIO NORTE DO ESPÍRITO Departamento de Engenharia e Ciências Exatas (Carbono ou hidrogênio). As prioridades 1 e 2 são diferenciadas também pelo átomo subseqüente (oxigênio ou carbono). 4 2 H F3C 1 OH 4 1 3 3 4 H NH2 CH3 HS H CO2H CHO 2 3 2 1 (R)-2,2,2,-trifluoro-1(9-antracenil)etanol (R)-cisteína (R)-citronelal 4ª Questão: À temperatura normal, o 2-metilbutano existe principalmente em duas conformações em oposição em torno da ligação C2 e C3. Cerca de 90% das moléculas existem na conformação mais favorável e 10% na menos favorável. (a) Calcule a variação de energia livre (∆Go, conformação mais estável – conformação menos estável) entre essas conformações. (b) Desenhe um diagrama de energia potencial da rotação em torno da ligação C2-C3 do 2-metilbutano. Faça o melhor que puder e atribua valores de energia relativa para todas as conformações do seu diagrama. (c) Desenhe as projeções de Newman de todos os rotâmeros da letra (b) e indique o(s) mais estável(is). Solução – (a) A conformação 6 é a menos estável e a conformação 1 e 3 que são equivalentes, são as mais estáveis. ∆E = [Interações eclipsadas 1(CH3-H – +2,8 Kcal/mol) + 1(H-H – +1,0 Kcal/mol) + 1(CH3-CH3 – +3,1 Kcal/mol)] - ( 1 Gauche - +0,8 Kcal/mol) = 6,9 – 0,8 = 6,1 Kcal/mol. 2-metilbutano análise conformacional C2-C3 1 2 3 4 5 6 7=1 CH3 H CH3 CH3 H3C CH3 CH3 H3C CH3 CH3 H CH3 H3C H H3C CH3 H CH3 H H CH3 H H H H H H CH3 H H H3C H HC H H CH3 H CH3 3 H H H CH3 θ = 00 θ = 600 θ = 1200 θ = 1800 θ = 2400 θ = 3000 θ =3600 Iguais Conformações estreladas equivalentes - 0 e 1200 (1 efeito Gauche CH3-CH3) - Mais estáveis; Conformação estrelada menos estável - 2400 (2 efeitos Gauche) Conformações eclipsadas equivalentes - 180 e 3000 (1 interação CH3-CH3) - Menos estáveis; Conformação eclipsada mais estável - 600 (interações CH3-H) 4 6 Energia potencial 2 5 1 3 7=1 Ângulo diedro (θ) θ Centro Universitário Norte do Espírito Santo - Rua Humberto de Almeida Francklin, 257 Bairro Universitário, CEP 29.933-415, São Mateus - ES (Sede Provisória) Sítio Eletrônico: http://www.ceunes.ufes.br, Tel.: +55 (27) 3763-8650
  3. 3. UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO UNIVERSITÁRIO NORTE DO ESPÍRITO Departamento de Engenharia e Ciências Exatas 5ª Questão: A epinefrina natural, [α]D = -50 é utilizada na medicina. Seu enantiômero é medicinalmente inútil e, na verdade, tóxico. Suponha que você recebeu uma solução cujo rótulo diz conter 1g de epinefrina em 20 mL de líquido, mas cuja pureza óptica não está especificada. Quando você a coloca em um polarímetro (tubo de 10 cm) e obtém uma leitura de -2,5º. Qual é a pureza óptica da amostra? Ela é segura para uso medicinal? Solução – (a) A pureza enantiomérica da amostra é de 25%. (b) Não, pois com essa pureza óptica, existe um grande percentual (≅ 43%) do isômero tóxico. α = -2,5 / 0,2 x 1 α = - 12,5 % Pureza enantiomérica = 12,5 / 50 = 25% 6ª Questão: Estão mostrados a seguir as projeções de Newman para o (R,R)-, (S,S)- e (R,S)-2,3- diclorobutano. (a) Correlacione as projeções com as respectivas configurações absolutas. (b) Qual fórmula é um composto meso? CH3 CH3 CH3 H Cl H Cl Cl H Cl H H Cl Cl H CH3 CH3 CH3 Solução – (a) O composto A é (R,S)-2,3-diclorobutano; B é (S,S)-2,3-diclorobutano; C é o (R,R)-2,3- didlorobutano. (b) A substância que é um composto meso é a A. 7ª Questão: O tratamento do triol 1 com benzaldeído em solução ácida produz um diastereoisômero do acetal 2 e nenhum outro acetal alternativo. Por que o acetal 2 é o preferido? Qual é a estereoquímica do centro indefinido no acetal 2. HO HO PhCHO Ph O HO O O O H OH OH Ph 1 2 Solução – A formação do acetal é termodinamicamente controlada, então, necessitamos analisar somente o acetal mais estável. O que não é formado é a cis-decalina, significantemente menos estável do que a trans-decalina que é formado. A conformação equatorial do grupo fenila deverá decidir suas configurações, quando todos os acetais estão em equilíbrio. HO OH PhCHO Ph O O Ph O = Ph O HO O H O OH OH OH 1 2 8ª Questão: Baseado nas propriedades do anel cicloexano, qual desses isômeros possui um momento dipolo maior. Explique a sua escolha. Centro Universitário Norte do Espírito Santo - Rua Humberto de Almeida Francklin, 257 Bairro Universitário, CEP 29.933-415, São Mateus - ES (Sede Provisória) Sítio Eletrônico: http://www.ceunes.ufes.br, Tel.: +55 (27) 3763-8650
  4. 4. UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO UNIVERSITÁRIO NORTE DO ESPÍRITO Departamento de Engenharia e Ciências Exatas Solução – A inspeção dos dois grupos de conformações cadeira revela que na primeira substância, um dos confôrmeros possui todos os substituintes na posição equatorial, sendo muito mais estável e, portanto favorecido. No outro composto as duas conformações cadeiras possuem energias comparáveis, portanto deverão existir no equilíbrio conformacional em quantidades iguais. No isômero em que todos os substituintes estão na posição equatorial o momento dipolo das ligações carbono-cloro reforçam um ao outro levando a um momento molecular maior. No outro composto, parte do tempo os átomos de cloro estão todos na posição equatorial e posteriormente todos na posição axial, onde o momento dipolo das ligações carbono-cloro tende a cancelar um ao outro. Portanto, a média do momento dipolo molecular dessas duas conformações deverá ser menor do que no primeiro composto, que existe a priori completamente no confôrmero com os substituintes nas posições equatoriais. 9ª Questão: Mostre a relação estereoquímica existente entre os pares de compostos mostrados a seguir. Solução – Começando da esquerda para a direita na linha de cima: isômeros conformacionais (ambos são 1S, 2R); Diatereoisômeros (epímeros) syn e anti – Linha de baixo, da esquerda para a direita: Enantiômeros; Isômeros conformacionais. 10ª Questão: As estruturas mostradas a seguir são representações do 3-fluoro-2-fenil-2-pentanol. Mostre a relação estereoquímica de cada estrutura com o (2R, 3R)-3-fluoro-2-fenil-2-pentanol. Solução – (a) 2R, 3R; (b) 2S, 3R diastereoisômero; (c) 2R, 3R idêntico; (d) 2S, 3S enantiômero; (e) 2R, 3S diastereoisômero. 11ª Questão: O que as energias de tensão mostradas a seguir sugerem sobre a origem da tensão nos anéis de três membros? Centro Universitário Norte do Espírito Santo - Rua Humberto de Almeida Francklin, 257 Bairro Universitário, CEP 29.933-415, São Mateus - ES (Sede Provisória) Sítio Eletrônico: http://www.ceunes.ufes.br, Tel.: +55 (27) 3763-8650
  5. 5. UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO UNIVERSITÁRIO NORTE DO ESPÍRITO Departamento de Engenharia e Ciências Exatas Solução – A origem da tensão no anel de três membros é devida tanto à tensão angular, quanto a tensão torsional. Como o par de elétrons é efetivamente menor do que a ligação com o hidrogênio, substituir a ligação C-H no ciclopropano por um par de elétrons na aziridina e por dois pares no oxirano deve reduzir a tensão torsional. Visto que, essas mudanças não mudam a tensão, como mostrado no esquema do enunciado, está claro que a tensão no anel de três membros se deve inteiramente à tensão angular. 12ª Questão: Escreva os isômeros conformacionais do cis-1,2-dimetilcicloexano e do cis-3,4- dimetilcicloexanona. Enquanto os confôrmeros do cicloexano possuem energias iguais, os confôrmeros da cicloexanona não são. Indique qual confôrmero é favorecido explicando a sua resposta. Solução – No cicloexano existe um grupo metil axial nas duas conformações: portanto elas são energeticamente equivalentes e estarão, no equilíbrio, em quantidades iguais. O confôrmero 1 tem uma interação 1,3-diaxial hidrogênio-metil e uma interação 1,3 entre o a metila e a carbonila. O confôrmero 2, por outro lado, tem duas interações 1,3-diaxial hidrogênio-metil. Visto que o grupo carbonila é menor do que o grupo CH2, o confôrmero 1 tem uma interação 1,3-diaxial ligeiramente menor e portanto, deverá ser levemente favorecida no equilíbrio. Centro Universitário Norte do Espírito Santo - Rua Humberto de Almeida Francklin, 257 Bairro Universitário, CEP 29.933-415, São Mateus - ES (Sede Provisória) Sítio Eletrônico: http://www.ceunes.ufes.br, Tel.: +55 (27) 3763-8650

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