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Escreva as fórmulas estruturais dos produtos que se formariam quando o geranial, um componente do óleo de capim-limão, é tratado com ozônio e depois com zinco e água.
Geranial
Passo 1
O que o enunciado pede:
- Escrever as fórmulas estruturais dos produtos que se formariam quando o geranial é tratado com ozônio e, em seguida, com zinco e água (ozonólise seguida de trabalho redutor).
Informações relevantes fornecidas:
- A substância inicial é o geranial, cuja cadeia e insaturações estão dadas pelo SMILES:
CC\text{(C)}=CCC/C\text{(C)}=C/C=O. - O geranial tem duas ligações duplas independentes na cadeia (dois alcenos) e um grupo aldeído terminal na cadeia (é um aldeído insaturado, “enal”).
Observação importante (apenas listando dados): há duas duplas C=C que serão alvo da ozonólise.
Passo 2
Conceito e regra prática que vamos usar (aula rápida e prática)
- O que faz o ozônio numa ligação dupla C=C: a ozonólise quebra a ligação dupla e transforma cada um dos dois carbonos do duplo em um grupo carbonila (C=O).
- Tipo de produto (aldeído ou cetona) depende do que havia ligado ao carbono do C=C:
- Se o carbono do C=C tinha pelo menos um hidrogênio, após a clivagem esse carbono gera um aldeído (–CHO).
- Se o carbono não tinha hidrogênio (estava ligado a dois carbonos), vira uma cetona (C(=O) com dois restos orgânicos).
- Trabalho redutor (Zn / H2O): converte os ozonídeos em carbonilas (sem oxidar aldeídos a ácidos carboxílicos). Assim, cada carbono do antigo C=C vira um C=O (aldeído ou cetona) conforme os substituintes originais.
Exemplo simples para fixar:
- Se tivermos
e ozonólise redutora, o resultado é + se ambos carbonos tiverem hidrogênio; se um carbono for sem H, torna-se cetona etc.
Passo 3
Identificar as duplas do geranial e numerar carbonos (forma prática)
- Vou numerar a cadeia começando pelo carbono do aldeído como
(é a convenção usual para enais). Assim temos (resumido, pegando o esqueleto do SMILES): -
: aldeído (–CHO) -
: primeira ligação dupla ( ); tem um grupo metil ( ) (é o carbono 3 metilado) -
e : dois carbonos metilenos (–CH2–CH2–) entre as duplas -
: segunda ligação dupla ( ); é metilado (tem um ligado) e além disso o final da cadeia é um ligado a .
-
- Com essa numeração, a molécula tem, ao todo, 10 carbonos (é um terpeno C_{10}), e as duas duplas são
e .
Regra prática para desenhar produtos: “corte” cada ligação dupla e coloque
em cada carbono cortado; determine se cada novo carbonilo será aldeído (se havia H) ou cetona (se ligado a dois carbonos).
Passo 4
Aplicar a regra a cada dupla — primeira dupla
- Olhando para
: antes da clivagem, está ligado a (o aldeído) e tem um hidrogênio (é do tipo ). Portanto, ao virar carbonila, dá origem a um aldeído (–CHO). - Olhando para
: antes da clivagem, está ligado a um metil (– ) e a (do resto da cadeia). Não tem hidrogênio livre (é substituído por dois carbonos), então ao virar carbonila se torna uma cetona (C(=O) ligada a dois grupos orgânicos). - Após a clivagem da dupla
obtemos, portanto, um carbonílo em (aldeído) e um carbonílo em (cetona). Note que esse corte separa a cadeia entre e .
Passo 5
Aplicar a regra à segunda dupla —
- Olhando para
: antes da clivagem, está ligado a e tem um hidrogênio (é do tipo ). Ao virar carbonila, torna-se um aldeído (–CHO). - Olhando para
: antes, está ligado a dois grupos metílicos (um ramo e o grupo terminal do final da cadeia) — portanto, ao virar carbonila se torna uma cetona (C(=O) ligado a dois grupos alquila). - A clivagem entre
e separa a cadeia entre esses carbonos.
Passo 6
Montagem final dos fragmentos e suas fórmulas estruturais
-
A clivagem das duas duplas (
e ) fragmenta a molécula em três pedaços (conforme as posições cortadas). Avaliando os tipos de carbonilos gerados em cada extremidade chegamos aos três produtos: -
Fragmento que contém
e : -
já era aldeído (–CHO) e após a ozonólise vira aldeído (porque tinha H). - Resultado: um dialdeído de dois carbonos, ou seja, o etanedial (conhecido como glicoxal).
- Fórmula estrutural:
.
-
-
Fragmento central que contém
mais o metil em : - Em
formou-se uma cetona (porque estava ligado a dois carbonos, incluindo um metil). - Em
formou-se um aldeído (porque tinha H). - O fragmento resulta na cadeia:
. - Fórmula estrutural condensada:
. (é um aldeído com uma cetona na posição apropriada do esqueleto)
- Em
-
Fragmento que contém
e o metil ligado a ele e : -
vira uma cetona ligada a dois grupos metilais (dois ). - Resultado: acetona.
- Fórmula estrutural:
ou .
-
-
Breve verificação de contagem de átomos: os três produtos têm juntos os 10 carbonos do geranial (2 + 5 + 3 = 10), portanto a divisão está coerente.