- Calcule o número máximo de estereoisómeros do 2,3-dibromoptentano, desenhe as estruturas em projeção de Fischer para todos e atribua a configuração de todos os carbonos assimétricos.
Passo 1
O enunciado pede três coisas sobre o composto
:
- Calcular o número máximo de estereoisômeros.
- Desenhar todas as estruturas em projeção de Fischer.
- Atribuir a configuração absoluta (
ou ) a cada carbono assimétrico de cada estrutura.
Informações relevantes dadas (e que vamos usar):
- A cadeia principal é pentano: da extremidade esquerda à direita os carbonos são
, , , , . - Os bromo estão em
e , então a sua fórmula de esqueleto é . - Devemos listar todas as estereoformas possíveis e indicar configurações nos carbonos assimétricos (
e ).
Passo 2
Identificar os centros assimétricos e justificar por que são assimétricos (o que é um centro assimétrico):
- Um átomo de carbono é centro assimétrico (quiral) quando está ligado a quatro substituintes diferentes.
- No esqueleto
os carbonos e têm quatro diferentes substituintes cada um: , , e dois grupos de carbono diferentes (um em direção à extremidade esquerda e outro em direção à extremidade direita). Portanto e são centros assimétricos. - Não há outros centros quirais (os demais carbonos têm ligações repetidas a hidrogênios ou grupos idênticos).
Passo 3
Número máximo de estereoisômeros e possibilidade de meso:
- Regra geral: se há
centros quirais independentes, o máximo teórico de estereoisômeros é . Aqui então máximo teórico é . - Porém algumas moléculas com dois centros quirais podem ter uma forma meso (uma configuração
que possui um plano de simetria e é achiral), o que reduziria o número de estereoisômeros distintos observáveis. Precisamos verificar se a molécula admite tal simetria. - Para existir um isômero meso, as metades trocadas pelo plano devem ser idênticas. Em
, os substituintes nas metades não são idênticos: a extremidade esquerda ligada a é (grupo metil) enquanto a extremidade direita ligada a é (grupo etil). Esses grupos não são iguais, logo NÃO existe um plano que torne o diastereómero internamente simétrico. Portanto não há isômero meso. - Conclusão: todos os
estereoisômeros teóricos são distintos e existem.
(Dica comparativa: em
as extremidades são
e
, idênticas, daí aparece um isômero meso; isso não ocorre no pentano.)
Passo 4
Como vamos desenhar Fischer e como atribuir
/
— regras básicas que vou aplicar passo a passo:
- Projeção de Fischer: a cadeia principal é desenhada verticalmente; os ligantes nas linhas horizontais saem para o observador (sairiam com wedges), e os ligantes nas linhas verticais apontam para trás (afastam do observador). Aqui colocaremos a cadeia
vertical. - Regras CIP (Cahn–Ingold–Prelog) para prioridades em um centro:
- Compare os átomos diretamente ligados ao centro; maior número atômico = maior prioridade.
- Se empate (por ex. dois carbonos), compare a lista dos átomos ligados a esses carbonos em ordem decrescente de número atômico (tratamento por “sequência”).
- Aplicação ao nosso caso:
- No
: os quatro substituintes são , , o carbono (que é ) e o carbono (que está ligado a , a e a ). Pelo fato de o substituinte que vai para carregar um bromo em ligação direta ao seu primeiro átomo vizinho, esse caminho tem prioridade maior que o metil. Assim em : prioridade 1 = , 2 = cadeia para a direita ( -lado), 3 = (lado esquerdo), 4 = . - No
: análogo: prioridade 1 = , 2 = cadeia para a esquerda (o carbono que está ligado a ), 3 = (o grupo ), 4 = .
- No
- Como ler a configuração a partir de uma projeção de Fischer:
- Determine a sequência
(ignorando o que é o menos prioritário). - Na projeção de Fischer, se o substituinte de menor prioridade (
aqui) estiver na posição vertical (ou seja, apontando para trás), então a ordem segue diretamente: sentido horário = , sentido anti-horário = . - Se o
estiver numa posição horizontal (apontando para frente), o sentido que encontramos na projeção deve ser invertido (porque o menor grupo aponta para frente). Em outras palavras: quando está horizontal, o sentido visualizado dá a configuração oposta da real.
- Determine a sequência
Passo 5
Cálculo explícito da configuração para um exemplo (para que você aprenda o método passo a passo)
- Vou tomar uma Fischer concreta e mostrar o cálculo em detalhe; a partir disso você verá como gerar os demais por simetria/espejamento.
Exemplo 1 (vamos desenhar a Fischer onde, em ambos os centros, o bromo fica à esquerda e o hidrogênio à direita):
\n |\n
— C —
\n |\n
— C —
\n |\n
Façamos
primeiro:
- Prioridades em
: 1 = (à esquerda), 2 = cadeia para baixo (o carbono e seus substituintes), 3 = (para cima), 4 = (à direita). - Na projeção, as posições (usando convenção cartesiana simples) são: esquerda
= prioridade 1, cima = prioridade 3, baixo = prioridade 2, direita = prioridade 4. - Ordem
corresponde a pontos: . Calculando a orientação (determinante simples) dá sinal positivo → orientação vista é anti-horária (counterclockwise). Mas como o (prioridade 4) está numa posição horizontal (à direita, ou seja, apontando para frente), devemos inverter o resultado. Anti-horário invertido → configuração real = . Logo .
Agora: - Prioridades em
: 1 = (à direita), 2 = cadeia para cima ( que carrega ), 3 = cadeia para baixo ( ), 4 = (à esquerda). - Nesta projeção os pontos são: prioridade1
, prioridade2 , prioridade3 , prioridade4 . - Ordem
é . O determinante dá sinal negativo → orientação vista é horária (clockwise). Como está horizontal (à esquerda, apontando para frente), invertemos o resultado: horário invertido → configuração real = . Logo . - Resultado desse Fischer:
, (ou seja, isômero ).
Observação: se você desenhar o espelho dessa Fischer (trocar esquerda↔direita em cada centro), obtém o enantiômero
. Se em um centro os horizontais se inverterem de modo que o
fique vertical, o teste de inversão acima não se aplica — então basta checar se a sequência
é horário ou anti-horário com o
apontando para trás.
Passo 6
Gerar todas as quatro projeções de Fischer (todas as combinações dos horizontais em
e
) e atribuir
/
a cada carbono.
Vou listar as quatro projeções possíveis (cada uma é uma combinação das posições horizontais em
e
). Em cada bloco dou a Fischer e logo a configuração (
).
-
Fischer A (ambos bromo na esquerda; já calculada no passo anterior):
\n |\n — C — \n |\n — C — \n |\n \nConfigurações: , . (isômero ) -
Fischer B (espelho de A: ambos bromo na direita):
\n |\n — C — \n |\n — C — \n |\n \nConfigurações: , . (isômero , enantiômero de A) -
Fischer C (bromo em
à esquerda; bromo em à direita):
\n |\n — C — \n |\n — C — \n |\n \nConfigurações: fazendo o mesmo procedimento (ou raciocinando por paridade de espelhamento), obtemos , . (isômero ) -
Fischer D (espelho de C: bromo em
à direita; bromo em à esquerda):
\n |\n — C — \n |\n — C — \n |\n \nConfigurações: , . (isômero , enantiômero de C)
Resumo de pares:
-
e são par enantiomérico. -
e são outro par enantiomérico. - Não há isômero meso (como explicado no Passo 3).
Passo 7
Recapitulação final do método para aplicar na prova (resumindo o que fizemos passo a passo):
- Identifique os carbonos quirais (aqui
e ). - Use
para o máximo teórico. - Verifique simetria/meso comparando substituintes nas duas metades (aqui não há simetria:
). - Desenhe projeção de Fischer com a cadeia principal vertical.
- Atribua prioridades CIP em cada centro; determine a ordem
; se o grupo 4 ( ) está no eixo vertical (para trás) interpreta diretamente; se estiver numa posição horizontal (frente) inverta o sentido obtido. - Gere todas as combinações horizontais e determine
/ por esse procedimento; os espelhos darão os enantiômeros.
Resposta
Número máximo de estereoisômeros:
.
Fischer e configurações:
\n |\n
— C —
\n |\n
— C —
\n |\n
\n