20- Que produtos são formados quando o ácido araquidônico reage com excesso de ozônio, seguido pelo tratamento com \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2} ? OBS: Essa reação é uma ozonólise.

Passo 1

O que o enunciado pede: identificar quais produtos orgânicos se formam quando o ácido araquidônico é tratado com excesso de ozônio seguido de trabalho com \mathrm{H}_2\mathrm{O}_2 (ou seja, ozonólise com trabalho oxidativo).
Informações relevantes que temos (estrutura do ácido araquidônico; peguei essas informações da definição do composto):
  • O ácido araquidônico é o ácido \text{all-cis-}\Delta5,8,11,14-eicosatetraenoico, isto é, uma cadeia linear de 20 átomos de carbono com quatro ligações duplas nos pares de carbonos \mathrm{C5}=\mathrm{C6}, \mathrm{C8}=\mathrm{C9}, \mathrm{C11}=\mathrm{C12} e \mathrm{C14}=\mathrm{C15}.
  • A cadeia pode ser representada, em termos de posição de carbonos (onde \mathrm{C1} é o carbono carboxila -\mathrm{COOH} e \mathrm{C20} é a metila terminal):
\mathrm{C1}(-\mathrm{COOH})-\mathrm{C2}-\mathrm{C3}-\mathrm{C4}-\mathrm{C5}=\mathrm{C6}-\mathrm{C7}-\mathrm{C8}=\mathrm{C9}-\mathrm{C10}-\mathrm{C11}=\mathrm{C12}-\mathrm{C13}-\mathrm{C14}=\mathrm{C15}-\mathrm{C16}-\mathrm{C17}-\mathrm{C18}-\mathrm{C19}-\mathrm{C20}.
  • A ozonólise com excesso de \mathrm{O}_3 quebra todas as ligações duplas; o trabalho oxidativo com \mathrm{H}_2\mathrm{O}_2 converte quaisquer aldeídos formados em ácidos carboxílicos.

Passo 2

Breve aula: como a ozonólise (com trabalho oxidativo) age sobre uma dupla ligação
  • Quando se trata uma ligação dupla \mathrm{R}-\mathrm{CH}=\mathrm{CH}-\mathrm{R'} com \mathrm{O}_3 forma-se um ozonídeo que, após trabalho oxidativo ( \mathrm{H}_2\mathrm{O}_2), resulta em dois grupos carbonílicos oxidados a ácidos:
\mathrm{R}-\mathrm{CH}=\mathrm{CH}-\mathrm{R'} \xrightarrow{\mathrm{O}_3,\\ \mathrm{H}_2\mathrm{O}_2} \mathrm{R}-\mathrm{COOH} + \mathrm{R'}-\mathrm{COOH}.
  • Se um dos dois carbonos da dupla for um carbono terminal ligado a \mathrm{CH}_3, após oxidação esse fragmento vira um ácido carboxílico (não aldeído), pois \mathrm{H}_2\mathrm{O}_2 oxida aldeídos a ácidos.
  • Em resumo: cada dupla ligada é “cortada”, e cada lado da dupla transforma-se em um grupo carbonílico que, sob \mathrm{H}_2\mathrm{O}_2, torna-se ácido carboxílico.

Passo 3

Aplicando a ozonólise a todos os quatro sítios insaturados do ácido araquidônico
  • Como há quatro duplas ( \mathrm{C5}=\mathrm{C6}, \mathrm{C8}=\mathrm{C9}, \mathrm{C11}=\mathrm{C12}, \mathrm{C14}=\mathrm{C15}) e o ozônio em excesso as quebra todas, a cadeia de 20 carbonos é fracionada nesses pontos. As quebras simultâneas geram os fragmentos (intervalos de carbonos):
    • \mathrm{C1} a \mathrm{C5} (isto é, carbons 1 5),
    • \mathrm{C6} a \mathrm{C8} (carbons 6 8),
    • \mathrm{C9} a \mathrm{C11} (carbons 9 11),
    • \mathrm{C12} a \mathrm{C14} (carbons 12 14),
    • \mathrm{C15} a \mathrm{C20} (carbons 15 20).
  • Contagem de carbonos em cada fragmento: \,5,\\\ 3,\\\ 3,\\\ 3,\\\ 6 (somam 20).

Passo 4

Converter cada fragmento no produto final após trabalho oxidativo ( \mathrm{H}_2\mathrm{O}_2)
  • Fragmento \mathrm{C1}\!-\!\mathrm{C5}: tem \mathrm{C1} com -\mathrm{COOH} original e a extremidade em \mathrm{C5} transforma-se em carboxila por ozonólise oxidativa. Logo esse fragmento torna-se um diácido com 5 carbonos, isto é, o ácido pentanodioico (ácido glutárico). Fórmula estrutural simplificada:
\mathrm{HOOC}-(\mathrm{CH}_2)_3-\mathrm{COOH}.
  • Fragmentos \mathrm{C6}\!-\!\mathrm{C8}, \mathrm{C9}\!-\!\mathrm{C11} e \mathrm{C12}\!-\!\mathrm{C14}: cada um tem 3 carbonos e ambos os extremos resultam de clivagem de duplas, ficando ambos como grupos carboxílicos após oxidação. Cada um vira o diácido de 3 carbonos, isto é, o ácido propanodioico (ácido malônico). Fórmula:
\mathrm{HOOC}-\mathrm{CH}_2-\mathrm{COOH}.
Haverá, portanto, 3 equivalentes desse ácido.
  • Fragmento \mathrm{C15}\!-\!\mathrm{C20}: tem 6 carbonos; a extremidade junto à ruptura vira -\mathrm{COOH} e a extremidade terminal \mathrm{C20} permanece um grupo metila. Assim forma-se um ácido monocarboxílico de 6 carbonos: o ácido hexanoico (ácido caproico). Fórmula:
\mathrm{CH}_3-(\mathrm{CH}_2)_4-\mathrm{COOH}.

Passo 5

Resumo conceitual e observações finais (dicas para a prova)
  • Regra prática: para ozonólise oxidativa de poli-insaturados, marque todas as duplas, “corte” cada dupla e transforme cada extremo cortado em -\mathrm{COOH}.
  • Conte os carbonos de cada fragmento para nomear o ácido resultante (monoácido ou diácido).
  • A geometria cis/trans das duplas não altera o conjunto de fragmentos carbonados após clivagem completa.
  • No enunciado, o trabalho com \mathrm{H}_2\mathrm{O}_2 é crucial: ele garante que aldeídos intermediários sejam oxidados a ácidos (caso contrário, com trabalho redutor obtém-se aldeídos/ cetonas).

Resposta

Ácido pentanodioico (ácido glutárico), fórmula \mathrm{HOOC}-(\mathrm{CH}_2)_3-\mathrm{COOH}
Ácido propanodioico (ácido malônico), fórmula \mathrm{HOOC}-\mathrm{CH}_2-\mathrm{COOH}; \,3\, equivalentes
Ácido hexanoico (ácido caproico), fórmula \mathrm{CH}_3-(\mathrm{CH}_2)_4-\mathrm{COOH}

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