Desenhe todos os estereoisômeros possíveis para cada um dos compostos abaixo. Classifique os estereoisômeros em enantiômeros, diastereoisômeros e meso:
3,5-Dibromoheptano
3,5-Dibromoheptano
Passo 1
O enunciado pede que eu desenhe todos os estereoisômeros possíveis do composto chamado
e que os classifique como enantiômeros, diastereoisômeros ou meso.
Informações dadas e o que devemos ter em mente (lista clara):
Informações dadas e o que devemos ter em mente (lista clara):
- A fórmula estrutural linear do composto (mostrando posições) é
. Os centros marcados com são os carbonos e . - O pedido: listar (desenhar em sentido prático, aqui descrever) todos os estereoisômeros possíveis e classificar cada um (enantiômeros / diastereômeros / meso).
- Não há outras substituições além dos dois bromo nas posições
e .
Passo 2
Identificar claramente os centros quiráis (por que cada um é quirál):
Conceito rápido e didático sobre centro quiral (o que é necessário saber aqui): um átomo de carbono é um centro quiral (estereocentro) quando está ligado a quatro substituintes diferentes — isso gera duas disposições espaciais não superponíveis (configurações R e S). A regra prática: olhe para os quatro grupos ligados ao carbono; se todos são diferentes, é centro quiral.
Conceito rápido e didático sobre centro quiral (o que é necessário saber aqui): um átomo de carbono é um centro quiral (estereocentro) quando está ligado a quatro substituintes diferentes — isso gera duas disposições espaciais não superponíveis (configurações R e S). A regra prática: olhe para os quatro grupos ligados ao carbono; se todos são diferentes, é centro quiral.
Aplicando ao nosso caso:
- Para o carbono
( ): os quatro ligantes são , , o grupo em direção a - (isto é, ) e o grupo em direção a que inclui o outro centro quiral e o resto da cadeia ( ). Esses quatro grupos são todos diferentes, logo é estereocentro. - Para o carbono
( ): análogo — está ligado a , , o grupo em direção a - ( ) e o grupo em direção a que inclui e o restante. Também são quatro grupos diferentes, então é estereocentro.
Conclusão deste passo: existem dois estereocentros (
e
).
Passo 3
Contar o número máximo de estereoisômeros e comentar a possibilidade de redução por simetria:
- Regra geral: se há
centros quirais independentes, o número máximo de estereoisômeros é . Aqui , então o número máximo de estereoisômeros é . - Porém: quando a molécula tem um elemento de simetria interna que torna uma combinação de configurações igual à sua imagem especular, pode haver uma redução no número real de isômeros distintos; isso cria a possibilidade de um isômero meso (achiral apesar de ter centros quirais). Um exemplo bem conhecido que ajuda a entender é a
: tem dois centros, mas existem apenas três estereoisômeros (um meso + par de enantiômeros).
Vou agora verificar se no nosso caso ocorre esse efeito (se há um meso) ou se teremos os quatro distintos.
Passo 4
Analisar simetria do esqueleto e decidir se existe isômero meso:
- Observe o esqueleto do heptano com bromos em
e . A cadeia é simétrica em torno do carbono central : olhando da esquerda para a direita, a seqüência de grupos é . As metades à esquerda e à direita são equivalentes como tipo de grupo (um etil em cada ponta, e os centros quirais nas posições simétricas). - Quando dois centros quirais idênticos estão em posições simétricas e têm configurações opostas (um R e outro S) de modo que existe um plano de simetria passando por
que troca os lados esquerdo e direito, a molécula inteira pode ser achiral — esse é exatamente o caso que gera o isômero meso em moléculas do tipo 3,5-disubstituídas com substituinte idêntico. - Intuição visual: coloque os dois
“um para fora e outro para dentro” de maneira refletiva; a reflexão em um plano que passa pelo plano médio da cadeia troca com e mapeia os substituintes de modo idêntico, tornando a imagem especular coincidente com a molécula — ou seja, temos um isômero que é superponível com sua imagem especular (achiral) — isso é o isômero meso.
Conclusão deste passo: dentre as
possibilidades teóricas, uma combinação corresponde a um meso (configurações opostas em
e
) e as outras duas distintas formam um par de enantiômeros (ambos com mesma configuração, ou seja
e
). Portanto o número real de estereoisômeros distintos é
.
Passo 5
Desenhos (descrição prática em fórmulas com ligação tridimensional) e classificação. Vou descrever a posição dos substituintes relevantes nos carbonos
e
usando notação de cunha (wedge = para fora do plano, fica “para cima”; dash = para trás do plano, fica “para baixo”). Para leitura prática: quando eu digo “Br em cunha (↑) e H em tracejado (↓)” estou indicando um arranjo tridimensional no carbono. Lembre-se que o resto da cadeia (
e etilos) permanece no plano da cadeia descrita.
-
Isômero (par enantiomérico) 1 — ambos centros com a mesma orientação (uma das duas possibilidades iguais para ambos):
.
Classificação: este isômero e seu enantiômero (abaixo) são enantiômeros entre si. Podemos chamar este de(ou dependendo da convenção do desenho), mas o importante aqui é que ambos centros têm a mesma configuração. -
Isômero (par enantiomérico) 2 — imagem especular do anterior:
.
Classificação: enantiômero do isômero 1. Se o anterior for, este é . -
Isômero meso (achiral) — centros com configurações opostas que resultam em plano de simetria:
.
Observação importante: esta disposição (Br para fora noe Br para dentro no ) é equivalente, pela reflexão no plano perpendicular à cadeia que passa por , à disposição com as posições invertidas — ou seja, a configuração é idêntica a devido à simetria do esqueleto; por isso há apenas um isômero com configurações opostas e esse isômero é achiral (meso).
Classificação: meso (achiral). Não tem enantiômero distinto.
Breve justificativa final (didática): os dois primeiros desenhos formam um par de imagens especulares não superponíveis → enantiômeros. O terceiro desenho é igual à sua imagem especular porque há um plano de simetria que troca
por
e deixa a molécula inalterada → é meso (achiral). Não existem outros estereoisômeros além desses três.
Resposta
(R,R) e (S,S): enantiômeros
(R,S) = (S,R): meso (achiral)
(R,S) = (S,R): meso (achiral)