06 - A partir do capim-limão, obtém-se o Citral e uma de suas aplicações é na fabricação de produtos que atraem abelhas. Sua fórmula molecular é \mathrm{C}_{10} \mathrm{H}_{16} \mathrm{O}, com uma cadeia alifática de oito carbonos, duas insaturações, nos carbonos 2 e 6 e dois grupos substituintes metila, nos carbonos 3 e 7 . Desenhe as estruturas dos isômeros geométricos (cis / trans) do Citral.

Passo 1

O enunciado dá as seguintes informações e pede que eu desenhe os isômeros geométricos (cis / trans) do citral:
  • Fórmula molecular: \mathrm{C}_{10}\mathrm{H}_{16}\mathrm{O}.
  • Cadeia alifática linear de oito carbonos (ou seja, um esqueleto octanoide com terminal aldeído).
  • Duas insaturações (duplas ligações) localizadas nos carbonos 2 e 6.
  • Dois grupos metila como substituintes, ligados aos carbonos 3 e 7.
  • Pedido: desenhar os isômeros geométricos (cis / trans) do citral.

Passo 2

Primeiro vamos escrever explicitamente o esqueleto e numerar os carbonos para que fique claro onde ficam as duplas e os metilos. A numeração natural coloca o grupo aldeído como carbono 1. A fórmula condensada (seguindo a numeração) fica:
\mathrm{O=CH\!-\!CH\!=\!C(CH_{3})\!-\!CH_{2}\!-\!CH_{2}\!-\!CH\!=\!C(CH_{3})\!-\!CH_{3}}
Aqui:
  • o carbono \mathrm{C}_{1} é o aldeído ( \mathrm{O=CH-});
  • a primeira dupla é \mathrm{C}_{2}=\mathrm{C}_{3} (insaturação no carbono 2);
  • há um metila substituinte em \mathrm{C}_{3} (o (\mathrm{CH}_{3}) ligado a \mathrm{C}_{3});
  • a segunda dupla é \mathrm{C}_{6}=\mathrm{C}_{7} (insaturação no carbono 6);
  • há um metila substituinte em \mathrm{C}_{7}.
Escrevi a cadeia completa para ficar claro onde cada átomo está.

Passo 3

Agora uma pequena aula sobre isomeria geométrica (cis/trans ou E/Z), de modo bem prático:
  • Uma dupla ligação \mathrm{C}=\mathrm{C} pode gerar isomeria geométrica se cada carbono da dupla estiver ligado a dois substituintes diferentes. Nesse caso dá para ter “os dois maiores grupos do mesmo lado” (cis ou Z) ou “em lados opostos” (trans ou E).
  • Para decidir cis/trans de um modo simples quando um dos substituintes é um hidrogênio, costuma-se comparar a posição do hidrogênio versus o grupo maior: se o hidrogênio e o grupo menor ficarem do mesmo lado é cis, se ficarem em lados opostos é trans. Para uma notação rigorosa usa-se E/Z (regra CIP), mas para exercício prático cis/trans é suficiente.
  • No citral há duas duplas ( \mathrm{C}_{2}=\mathrm{C}_{3} e \mathrm{C}_{6}=\mathrm{C}_{7}). Em princípio ambas podem apresentar isomeria geométrica (ou seja, poderiam existir combinações E/Z em cada dupla). Porém, quando se fala em “os isômeros geométricos do citral” na literatura e em exercícios é comum comparar os isômeros que diferem na dupla próxima ao aldeído, ou seja, na \mathrm{C}_{2}=\mathrm{C}_{3}. Esses dois isômeros têm nomes comuns:
    • isômero trans (ou E) denominado geranial;
    • isômero cis (ou Z) denominado neral.

Passo 4

Vamos focar então na dupla \mathrm{C}_{2}=\mathrm{C}_{3}, que é a que define geranial/neral. Para entender qualitativamente:
  • No carbono \mathrm{C}_{2} os substituintes são: o grupo aldeído \mathrm{O=CH-} (um substituinte “grande”) e um hidrogênio \mathrm{H}.
  • No carbono \mathrm{C}_{3} os substituintes são: a cadeia que segue ( \mathrm{C}_{4}-\mathrm{C}_{5}-\dots, maior) e o metila \mathrm{CH}_{3} (menor).
  • Se o grupo aldeído ( \mathrm{O=CH-}) e o maior substituinte do outro carbono (a porção da cadeia) ficarem no mesmo lado da dupla, temos a configuração Z (cis) — este é o neral.
  • Se eles ficarem em lados opostos, temos E (trans) — este é o geranial.

Passo 5

Agora descrevo explicitamente as duas estruturas (vou usar a fórmula condensada e o descriptor de configuração para indicar a geometria na \mathrm{C}_{2}=\mathrm{C}_{3}).
  • Isômero trans (geranial): é o (2E)-3,7-dimetil-2,6-octadienal. Em fórmula condensada:
\text{Geranial (trans, }(2E)\text{): }\mathrm{O=CH\!-\!CH\!=\!C(CH_{3})\!-\!CH_{2}\!-\!CH_{2}\!-\!CH\!=\!C(CH_{3})\!-\!CH_{3}}
Aqui a dupla \mathrm{C}_{2}=\mathrm{C}_{3} está na configuração trans/ E: o grupo aldeído e a porção de cadeia (o substituinte de maior prioridade no outro carbono) estão em lados opostos da dupla.
  • Isômero cis (neral): é o (2Z)-3,7-dimetil-2,6-octadienal. Em fórmula condensada:
\text{Neral (cis, }(2Z)\text{): }\mathrm{O=CH\!-\!CH\!=\!C(CH_{3})\!-\!CH_{2}\!-\!CH_{2}\!-\!CH\!=\!C(CH_{3})\!-\!CH_{3}}
A aparência condensada é a mesma, mas o que muda é a orientação espacial na dupla \mathrm{C}_{2}=\mathrm{C}_{3}: agora o grupo aldeído e o maior substituinte do outro carbono estão do mesmo lado da dupla (cis/ Z).
Observação complementar (didática): se o exercício pedisse considerar ambas as duplas, existirão, em princípio, quatro isômeros geométricos (combinações E/Z em \mathrm{C}_{2}=\mathrm{C}_{3} e em \mathrm{C}_{6}=\mathrm{C}_{7}). Mas o par chamado “citral” e clássico na química de fragrâncias é exatamente o par geranial/neral que difere pela geometria em \mathrm{C}_{2}=\mathrm{C}_{3}.

Passo 6

Como pedir “desenhe as estruturas”, se estivéssemos desenhando no papel faria dois esqueletos em linha (colocando explicitamente a orientação relativa na dupla \mathrm{C}_{2}=\mathrm{C}_{3}): um em que o aldeído e a cadeia maior estão em lados opostos (trans/ E, geranial) e outro em que estão no mesmo lado (cis/ Z, neral). Em texto (nomes e descritores) fica claro quais são as duas estruturas que o exercício quer.

Resposta

Geranial (trans): (2E)-3,7-dimetil-2,6-octadienal, \mathrm{O=CH\!-\!CH\!=\!C(CH_{3})\!-\!CH_{2}\!-\!CH_{2}\!-\!CH\!=\!C(CH_{3})\!-\!CH_{3}}
Neral (cis): (2Z)-3,7-dimetil-2,6-octadienal, \mathrm{O=CH\!-\!CH\!=\!C(CH_{3})\!-\!CH_{2}\!-\!CH_{2}\!-\!CH\!=\!C(CH_{3})\!-\!CH_{3}}

Exercícios relacionados