Problemas Integrados

3.52 Em cada caso visto a seguir, identifique o ácido e a base. Em seguida, desenhe as setas curvas que mostram uma reação de transferência de prótons. Represente os produtos da transferência de prótons e, a seguir, preveja a posição de equilíbrio.

3.53 Represente todos os isômeros constitucionais com a fórmula molecular C H S, e 2 6 classifique-os em termos de acidez crescente.

3.54 Represente todos os isômeros constitucionais com fórmula molecular C H O, e 3 8 classifique-os em termos de aumento da acidez.

3.55 Considere a estrutura do ciclopentadieno e, a seguir, responda as seguintes perguntas:

(a) 3 Quantos átomos de carbono com hibridização sp estão presentes na estrutura do

ciclopentadieno?

(b) Identifique o próton mais ácido no ciclopentadieno. Justifique sua escolha. (c) Represente todas as estruturas de ressonância da base conjugada do ciclopentadieno. (d) 3 Quantos átomos de carbono com hibridização sp estão presentes na base conjugada? (e) Qual é a geometria da base conjugada? (f) Quantos átomos de hidrogênio estão presentes na base conjugada? (g) Quantos pares isolados estão presentes na base conjugada?

3.56 Na Seção 3.4 aprendemos quatro fatores (ARIO) para comparar a acidez relativa das substâncias. Quando dois destes fatores estão competindo, a ordem de prioridade é a ordem em que esses fatores foram vistos (“átomo” sendo o fator mais importante e “orbital” sendo o menos importante). Entretanto, também mencionamos que existem exceções para

esta ordem de prioridade. Uma dessas exceções foi vista no final da Seção 3.4. Compare as duas substâncias vistas a seguir e determine se elas constituem outra exceção. Justifique sua escolha:

3.57 Considere os valores de pK dos seguintes isômeros constitucionais: a

Usando as regras que desenvolvemos neste capítulo (ARIO), poderíamos esperar que essas duas substâncias tivessem o mesmo pK . No entanto, eles são diferentes. O ácido a salicílico é aparentemente mais ácido do que o seu isômero constitucional. Você pode dar uma explicação para essa observação?

3.58 Considere a seguinte substância com a fórmula molecular C H O : 4 8 2

(a) Represente um isômero constitucional que você espera que seja aproximadamente um

trilhão (10 12) de vezes mais ácido do que a substância vista na figura anterior.

(b) Represente um isômero constitucional que você espera que seja menos ácido do que a

substância vista na figura anterior.

(c) Represente um isômero constitucional que você espera que tenha aproximadamente o

mesmo pKa que a substância vista na figura anterior.

3.59 Existem apenas quatro isômeros constitucionais com a fórmula molecular C H NO 4 92

que contêm um grupo nitro (—NO ). Três desses isômeros têm valores semelhantes de 2

pKa, enquanto o quarto isômero tem um valor de pKa muito maior. Represente todos os quatro isômeros e identifique qual deles tem o maior pK . Explique sua escolha. a

3.60 Preveja qual das substâncias vistas a seguir é mais ácida e explique sua escolha.

3.61 A seguir é mostrada a estrutura da rilpivirina, um promissor novo fármaco anti-HIV que combate linhagens resistentes de HIV. A sua capacidade em contornar a resistência será discutida no capítulo próximo.

(a) Identifique os dois prótons mais ácidos na rilpivirina. (b) Identifique qual dos dois prótons é mais ácido. Explique sua escolha.

3.62 As aminas mais comuns (RNH ) apresentam valores de pK entre 35 e 45. R 2 a representa o resto da substância (geralmente átomos de carbono e hidrogênio). Entretanto, quando R é um grupo ciano, observa-se que o pK é drasticamente menor: a

(a) Explique por que a presença do grupo ciano influi tão drasticamente no pK a. (b) Você pode sugerir uma substituição diferente para R que conduziria a um ácido mais

forte (pK inferior a 17)? a

3.63 Em uma etapa de uma síntese total recente de (–)-seimatopolide A, um potencial fármaco antidiabético, as duas estruturas vistas a seguir reagiram uma com a outra em uma reação ácido-base (Tetrahedron Lett. 2012, 53, 5749-5752):

(a) Identifique o ácido e a base, represente os produtos da reação e mostre um mecanismo

para a sua formação.

(b) Usando os valores de pK fornecidos no Problema 3.9 como uma orientação a

aproximada, preveja a posição de equilíbrio para esta reação ácido-base.

Problemas 3.64-3.65são destinados a estudantes que já estudaram espectroscopia de infravermelho (Capítulo 15, Volume 2).

3.64 O deutério (D) é um isótopo do hidrogênio em que o núcleo tem um próton e um nêutron. Este núcleo, chamado de dêuteron, comporta-se de forma muito parecida com um próton, embora existam diferenças observadas nas velocidades de reações envolvendo prótons ou dêuterons (um efeito chamado efeito isotópico cinético). O deutério pode ser introduzido em uma substância através do processo visto a seguir:

(a) A ligação C—Mg na substância 3 pode ser considerada como iônica. Represente 3

como uma espécie iônica, com BrMg+ como um contra-íon, e, a seguir, represente o mecanismo para a conversão de 3 em 4.

(b) −1 O espectro de IV da substância 4 exibe um grupo de sinais entre 1250 e 1500 cm, um

sinal em 2180 cm−1 −1 , e um outro grupo de sinais entre 2800 a 3000 cm. Identifique a localização do sinal devido a ligação C–D no espectro e explique o seu raciocínio (J. Chem. Ed. 1981, 58, 79-80).

3.65 Bengamidas são uma série de produtos naturais que mostraram efeitos de inibição sobre a enzima metionina aminopeptidase, que desempenha um papel muito importante no crescimento de novos vasos sanguíneos, um processo necessário para a progressão de algumas doenças, tais como cânceres de tumores sólidos e artrite reumatoide. Durante a síntese de bengamidas, frequentemente é necessário converter grupos OH em outros grupos menos reativos, denominados grupos de proteção, que podem ser convertidos de volta em grupos OH quando desejado. Por exemplo, a substância 1 é protegida mediante tratamento com a substância 2, na presença da substância 4 (Tetrahedron Lett. 2007, 48, 8787-8789). Primeiro, 1 reage com 2 para dar o intermediário 3, que é então desprotonado por 4 para dar 5:

(a) Represente a estrutura de 5 e mostre um mecanismo para a sua formação a partir de 3. (b) Use um argumento quantitativo (valores de pK ) para verificar se 4 é uma base a

apropriada para esta transformação.

(c) Explique como você poderia usar a espectroscopia de infravermelho para verificar a

conversão de 1 em 5.