Se o benzeno fosse um ciclo-hexatrieno, 1,2-dicloro- e 1,2,4-triclorobenzeno deveriam existir como dois isômeros. Desenhes a estrutura destes isômeros.
Passo 1
O enunciado pede que eu desenhe as estruturas dos dois isômeros que deveriam existir para cada composto, supondo que o benzeno fosse um ciclo-hexatrieno (ou seja, um anel de seis carbonos com três ligações duplas alternadas, sem aromaticidade). As perguntas são: desenhar os dois isômeros de (a) 1,2-dicloro-ciclohexatrieno e (b) 1,2,4-tricloro-ciclohexatrieno. Informação dada e relevante: o anel tem as ligações duplas entre os carbonos 1–2, 3–4 e 5–6 (alternadas); os substituintes Cl estão ligados nos carbonos indicados. A existência de dois isômeros vem da estereoquímica das ligações duplas (cis/trans, ou Z/E) e da posição relativa dos Cl em faces opostas ou na mesma face do anel.
Passo 2
Explicação didática do porquê de existirem dois isômeros (conceito necessário).
- Em um alceno simples, quando há dois substituintes em cada carbono da dupla, existe isomeria geométrica cis/trans (ou Z/E): os dois substituintes podem ficar do mesmo lado da dupla (cis / Z) ou em lados opostos (trans / E).
- No ciclo-hexatrieno (cadeia cíclica com três duplas alternadas), cada ligação dupla é rígida e os substituintes ligados aos carbonos dessa dupla podem apontar para a mesma face do anel (mesma face do plano aproximado do anel) ou para faces opostas. Por isso um par de substituintes vicinais (em 1 e 2) pode ser cis (mesma face) ou trans (faces opostas).
- Para os casos com um terceiro substituinte (posição 4), sua orientação espacial relativa ao par 1–2 pode dar origem a duas disposições distintas (diastereômeros) quando a simetria não as faz coincidir. Portanto esperam-se dois isômeros em cada caso pedido.
Passo 3
Como vamos representar os desenhos de forma clara (convenção usada aqui).
- Vou numerar os carbonos do anel de 1 a 6 no sentido horário.
- As ligações duplas são entre
, e . - Para indicar a estereoquímica simples vou usar “(Cl, ↑)” para significar que o átomo de cloro aponta para cima (mesma face) em relação ao plano do anel, e “(Cl, ↓)” para apontar para baixo (face oposta). Assim fica fácil visualizar “cis” (ambos ↑ ou ambos ↓) vs “trans” (um ↑ e outro ↓). Esta notação é suficiente para o desenho conceptual pedido.
Passo 4
Desenho e explicação passo a passo dos isômeros de 1,2-dicloro-ciclohexatrieno.
- Dados: substituintes Cl em C1 e C2, ligação dupla entre C1 e C2. São possíveis dois isômeros geométricos:
- Isômero cis (Z): os dois Cl estão na mesma face do anel — por exemplo ambos “para cima”.
- Representação textual: C1(Cl, ↑)=C2(Cl, ↑)-C3=C4-C5=C6- (retorna para C1). Aqui “=” indica as ligações duplas 1–2, 3–4, 5–6 e os Cl em C1 e C2 ambos apontando para ↑ (mesma face) — isso é o isômero cis.
- Isômero trans (E): os dois Cl estão em faces opostas — um “para cima”, o outro “para baixo”.
- Representação textual: C1(Cl, ↑)=C2(Cl, ↓)-C3=C4-C5=C6- (retorna para C1). Aqui os Cl estão em faces opostas, caracterizando o isômero trans.
- Isômero cis (Z): os dois Cl estão na mesma face do anel — por exemplo ambos “para cima”.
- Observação didática rápida: na prática isso é análogo a um alceno 1,2-dissubstituído linear, só que agora o resto da molécula é o anel; a diferença cis/trans persiste.
Passo 5
Desenho e explicação passo a passo dos isômeros de 1,2,4-tricloro-ciclohexatrieno.
- Dados: Cl em C1, C2 e C4; duplas em 1–2, 3–4, 5–6.
- Para 1 e 2 já temos a possibilidade cis ou trans como antes. Mas, quando se coloca um terceiro Cl em C4 (que está em uma outra dupla, C3=C4), a orientação relativa desse Cl em relação ao par 1–2 gera dois isômeros distintos que não são interconversíveis por rotação simples (diastereômeros). Devido à simetria do sistema com as duplas alternadas, apenas duas disposições distintas aparecem como não equivalentes por rotação/simetria.
- Vou escolher para padronizar: fixar C1 com Cl “↑”. Então os dois isômeros distintos são:
- Isômero A: C1(Cl, ↑)=C2(Cl, ↑) e C4(Cl, ↑). Aqui os três Cl estão todos na mesma face (sincronia máxima entre 1,2 e 4) — esquema: C1(Cl, ↑)=C2(Cl, ↑)-C3=C4(Cl, ↑)-C5=C6- (retorna para C1).
- Isômero B: C1(Cl, ↑)=C2(Cl, ↑) e C4(Cl, ↓). Aqui o Cl em C4 está na face oposta àquela dos Cl em C1 e C2 — esquema: C1(Cl, ↑)=C2(Cl, ↑)-C3=C4(Cl, ↓)-C5=C6- (retorna para C1).
- Observação: podia-se também descrever os dois isômeros como “sin” (Cl em C4 na mesma face que o par 1–2) e “anti” (Cl em C4 na face oposta). Esses dois são diastereômeros entre si.
Passo 6
Pequeno reforço para a prova (como reconhecer rapidamente na hora):
- Ao ver substituintes em carbonos de uma dupla (como 1 e 2), pergunte: os dois estão na mesma face do anel (cis) ou em faces opostas (trans)? Isso já gera dois isômeros.
- Se houver um terceiro substituinte fora dessa dupla, verifique sua face relativa ao par: muitas vezes isso só aumenta o número de diastereômeros por fator 2, mas a simetria do anel pode tornar alguns casos equivalentes — aqui os casos pedidos resultam em exatamente dois isômeros cada.
Resposta
1,2-dicloro — isômero 1 (cis): C1(Cl, ↑)=C2(Cl, ↑)-C3=C4-C5=C6 (anel com Cl em C1 e C2 na mesma face).\n
1,2-dicloro — isômero 2 (trans): C1(Cl, ↑)=C2(Cl, ↓)-C3=C4-C5=C6 (anel com Cl em C1 e C2 em faces opostas).\n
1,2,4-tricloro — isômero A (sin): C1(Cl, ↑)=C2(Cl, ↑)-C3=C4(Cl, ↑)-C5=C6 (Cl em C4 na mesma face que C1 e C2).\n
1,2,4-tricloro — isômero B (anti): C1(Cl, ↑)=C2(Cl, ↑)-C3=C4(Cl, ↓)-C5=C6 (Cl em C4 na face oposta ao par C1/C2).
1,2-dicloro — isômero 2 (trans): C1(Cl, ↑)=C2(Cl, ↓)-C3=C4-C5=C6 (anel com Cl em C1 e C2 em faces opostas).\n
1,2,4-tricloro — isômero A (sin): C1(Cl, ↑)=C2(Cl, ↑)-C3=C4(Cl, ↑)-C5=C6 (Cl em C4 na mesma face que C1 e C2).\n
1,2,4-tricloro — isômero B (anti): C1(Cl, ↑)=C2(Cl, ↑)-C3=C4(Cl, ↓)-C5=C6 (Cl em C4 na face oposta ao par C1/C2).