15- Dê a fórmula estrutural dos compostos abaixo:
k) 4-terc-butil-4-etil-2,2,3-trimetil-octano

Passo 1

O enunciado pede a fórmula estrutural do composto denominado \text{4-terc-butil-4-etil-2,2,3-trimetil-octano}.
Informações fornecidas pelo enunciado:
  • Cadeia principal: \text{octano} (cadeia linear de 8 carbonos).
  • Substituintes e suas posições na cadeia principal:
    • \text{tert-butil} em C_4.
    • \text{etil} em C_4.
    • três metil: dois em C_2 (ou seja, 2,2-dimetil) e um em C_3 (ou seja, 3-metil). Em conjunto: 2,2,3-trimetil.
  • Pedido: escrever a fórmula estrutural (mostrar como os átomos de carbono e hidrogênio estão ligados).

Passo 2

Entendendo a montagem da estrutura — ideia geral (sem ainda desenhar): a cadeia principal tem 8 carbonos numerados de 1 a 8. Nos carbonos indicados colocam-se os substituintes descritos. Vou explicar o que é cada substituinte e como ligá‑lo à cadeia principal.
Relembrando o que cada substituinte significa (em linguagem simples):
  • \text{metil} = -\mathrm{CH_3}.
  • \text{etil} = -\mathrm{CH_2CH_3}.
  • \text{tert-butil} = (CH_3)_3C-. Isto é, um carbono ligado a três grupos \mathrm{CH_3} e que se liga à cadeia principal por esse carbono (o carbono “central” do tert‑butil).

Passo 3

Como posicionar os substituintes na cadeia principal:
  • Em C_2 há duas metil: isto significa que o átomo de carbono C_2 da cadeia principal terá duas ramificações -\mathrm{CH_3} além de suas ligações para C_1 e C_3.
  • Em C_3 há uma metil: C_3 terá uma ramificação -\mathrm{CH_3} além das ligações para C_2 e C_4.
  • Em C_4 há dois substituentes diferentes: um \text{tert-butil} e um \text{etil}. Logo, C_4 estará ligado a C_3, a C_5, ao carbono central do \text{tert-butil} e ao carbono \alpha do grupo etil (ou seja, serão quatro ligações — C_4 será um carbono quaternário sem H).

Passo 4

Construção prática da fórmula condensada (escolhendo a orientação da cadeia principal de C_1 à C_8, da esquerda para a direita):
Vou montar trecho a trecho:
  • Começa-se em C_1 com \mathrm{CH_3-}.
  • C_2 tem duas metil: escrevemos C(C(CH_3)_3?) — atenção: melhor forma clara é \mathrm{C(CH_3)_2} para indicar dois metil ligados a C_2.
  • C_3 tem um metil: representado por \mathrm{CH(CH_3)-}.
  • C_4 tem \text{tert-butil} e \text{etil}: o grupo tert‑butil pode ser escrito como \mathrm{C(CH_3)_3} ligado a C_4, e o etil como \mathrm{CH_2CH_3}.
Juntando tudo de forma condensada (cada \mathrm{CH_n} com seus substituintes entre parênteses), obtemos a fórmula estrutural condensada:
\mathrm{CH_3- C(CH_3)_2- CH(CH_3)- C\big(C(CH_3)_3\big)\big(CH_2CH_3\big)- CH_2- CH_2- CH_2- CH_3}
Explicação curta dessa notação:
  • O primeiro termo \mathrm{CH_3-} é C_1.
  • \mathrm{C(CH_3)_2} é C_2 ligado a dois \mathrm{CH_3}.
  • \mathrm{CH(CH_3)-} é C_3 que carrega um \mathrm{CH_3} como substituinte.
  • \mathrm{C\big(C(CH_3)_3\big)\big(CH_2CH_3\big)} é C_4 ligado simultaneamente ao grupo \text{tert‑butil} = \mathrm{C(CH_3)_3} e ao grupo \text{etil} = \mathrm{CH_2CH_3}.
  • O restante \mathrm{CH_2-CH_2-CH_2-CH_3} corresponde a C_5 a C_8 da cadeia principal.

Passo 5

Verificação rápida de valências (checar se cada carbono tem quatro ligações):
  • C_1: \mathrm{CH_3} (uma ligação ao C_2 mais três H) — ok.
  • C_2: ligado a C_1, C_3 e a dois \mathrm{CH_3} (quatro ligações) — ok.
  • C_3: ligado a C_2, C_4, a um \mathrm{CH_3} e possui um H ( \mathrm{CH}) — ok.
  • C_4: ligado a C_3, C_5, ao carbono central do tert‑butil e ao carbono \alpha do etil (quatro ligações) — ok.
  • Grupos substituintes: tert‑butil como \mathrm{C(CH_3)_3} (carbono central ligado a C_4 e a três \mathrm{CH_3} — 4 ligações) — ok.
  • Restantes C_5 a C_8: \mathrm{CH_2-CH_2-CH_2-CH_3} — ok.

Resposta

\mathrm{CH_3- C(CH_3)_2- CH(CH_3)- C\big(C(CH_3)_3\big)\big(CH_2CH_3\big)- CH_2- CH_2- CH_2- CH_3}

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