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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.
O
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 \mathrm{R{-}CH=CH{-}R'} e ozonólise redutora, o resultado é \mathrm{R{-}CHO} + \mathrm{R'{-}CHO} se ambos carbonos tiverem hidrogênio; se um carbono for \mathrm{R{-}C(=CH)-R'} 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 C_1 (é a convenção usual para enais). Assim temos (resumido, pegando o esqueleto do SMILES):
    • C_1: aldeído (–CHO)
    • C_2\!-\!C_3: primeira ligação dupla ( C_2=C_3); C_3 tem um grupo metil ( \mathrm{CH_3}) (é o carbono 3 metilado)
    • C_4 e C_5: dois carbonos metilenos (–CH2–CH2–) entre as duplas
    • C_6\!-\!C_7: segunda ligação dupla ( C_6=C_7); C_7 é metilado (tem um \mathrm{CH_3} ligado) e além disso o final da cadeia é um \mathrm{CH_3} ligado a C_7.
  • Com essa numeração, a molécula tem, ao todo, 10 carbonos (é um terpeno C_{10}), e as duas duplas são C_2=C_3 e C_6=C_7.
Regra prática para desenhar produtos: “corte” cada ligação dupla e coloque \mathrm{=O} 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 C_2=C_3
  • Olhando para C_2: antes da clivagem, C_2 está ligado a C_1 (o aldeído) e tem um hidrogênio (é do tipo \mathrm{CH=}). Portanto, ao virar carbonila, C_2 dá origem a um aldeído (–CHO).
  • Olhando para C_3: antes da clivagem, C_3 está ligado a um metil (– \mathrm{CH_3}) e a C_4 (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 C_2=C_3 obtemos, portanto, um carbonílo em C_2 (aldeído) e um carbonílo em C_3 (cetona). Note que esse corte separa a cadeia entre C_2 e C_3.

Passo 5

Aplicar a regra à segunda dupla — C_6=C_7
  • Olhando para C_6: antes da clivagem, C_6 está ligado a C_5 e tem um hidrogênio (é do tipo \mathrm{CH=}). Ao virar carbonila, torna-se um aldeído (–CHO).
  • Olhando para C_7: antes, C_7 está ligado a dois grupos metílicos (um ramo \mathrm{CH_3} e o grupo terminal \mathrm{CH_3} do final da cadeia) — portanto, ao virar carbonila se torna uma cetona (C(=O) ligado a dois grupos alquila).
  • A clivagem entre C_6 e C_7 separa a cadeia entre esses carbonos.

Passo 6

Montagem final dos fragmentos e suas fórmulas estruturais
  • A clivagem das duas duplas ( C_2=C_3 e C_6=C_7) fragmenta a molécula em três pedaços (conforme as posições cortadas). Avaliando os tipos de carbonilos gerados em cada extremidade chegamos aos três produtos:
    1. Fragmento que contém C_1 e C_2:
      • C_1 já era aldeído (–CHO) e C_2 após a ozonólise vira aldeído (porque tinha H).
      • Resultado: um dialdeído de dois carbonos, ou seja, o etanedial (conhecido como glicoxal).
      • Fórmula estrutural: \mathrm{OHC{-}CHO}.
    2. Fragmento central que contém C_3\!-\!C_4\!-\!C_5\!-\!C_6 mais o metil em C_3:
      • Em C_3 formou-se uma cetona (porque C_3 estava ligado a dois carbonos, incluindo um metil).
      • Em C_6 formou-se um aldeído (porque tinha H).
      • O fragmento resulta na cadeia: \mathrm{CH_3{-}C(=O){-}CH_2{-}CH_2{-}CHO}.
      • Fórmula estrutural condensada: \mathrm{CH_3COCH_2CH_2CHO}. (é um aldeído com uma cetona na posição apropriada do esqueleto)
    3. Fragmento que contém C_7 e o metil ligado a ele e C_8:
      • C_7 vira uma cetona ligada a dois grupos metilais (dois \mathrm{CH_3}).
      • Resultado: acetona.
      • Fórmula estrutural: \mathrm{(CH_3)_2CO} ou \mathrm{CH_3COCH_3}.
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.

Resposta

\mathrm{OHC{-}CHO}
\mathrm{CH_3COCH_2CH_2CHO}
\mathrm{(CH_3)_2CO}

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