Esboce todos os estereoisômeros possíveis de
[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}{3}){3} (bipy) \mathrm{Br}]^{2+}
[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}{3}){3} (bipy) \mathrm{Br}]^{2+}
Passo 1
Enunciado: esboçar todos os estereoisômeros possíveis de
.
Informações dadas e observações imediatas:
- Há três ligantes
(monodentados, todos idênticos). - Há um ligante
(2,2’-bipyridine), que é um ligante quelante bidentado — isto é, ocupa dois sítios do octaedro, ligados por um mesmo pedaço de ligante. - Há um ligante
(monodentado). - Total de átomos doadores =
(dos ) (do ) (do ) . Logo a geometria esperada é octaédrica. - O que se pede: desenhar (esboçar) todos os estereoisômeros possíveis (isômeros geométricos + possíveis enantiômeros).
Passo 2
Conceitos essenciais (aula rápida e prática):
- Octaedro: seis vértices; cada par de vértices opostos são posições trans uma da outra. Vou marcar posições usando sinais:
. - Ligante quelante
: ocupa dois vértices que são adjacentes (ângulo de ), ou seja, dois sítios cis. Isso fixa um “par cis” no octaedro. - Três ligantes idênticos monodentados (
): em um octaedro podem estar dispostos de duas formas distintas quando há outros ligantes ocupando os demais sítios: - facial (fac): os três ocupam os vértices de uma mesma face do octaedro — são todos mutuamente cis entre si.
- meridional (mer): dois estão trans entre si e o terceiro é cis aos dois — ocupam um semicírculo (um meridiano).
- Estratégia prática para esboçar: fixo o
ocupando dois sítios adjacentes, e vejo onde o pode ficar entre os quatro sítios restantes; a posição do determina se as três ficam fac ou mer.
Passo 3
Escolha de referência e enumeração dos casos (modo operacional para desenhar na prova):
- Coloco
nos sítios e (doadores em ); os sítios livres são . O pode ocupar qualquer um desses quatro — porém muitos desses casos são equivalentes por rotação considerando que são idênticos. Existem dois tipos não-equivalentes: -
trans a um átomo doador do : por exemplo em (oposto a ). Neste arranjo as três ficam em . Note que aqui há um par de trans entre si ( e ); portanto as estão em arranjo meridional (mer). -
trans a uma : por exemplo em . Então as ocupam . Aqui nenhuma das está trans a outra: são todas mutuamente cis — arranjo facial (fac).
-
Coloquei os dois arranjos mostrando explicitamente os rótulos (isto é um guia para desenhar):
Esses dois arranjos são geometricamente distintos e exaustivos (qualquer posição do
cai, por simetrias, em uma dessas duas classes).
Passo 4
Análise de quiralidade (existência de enantiômeros) e como desenhar os enantiômeros fac:
- Mer: observe que no arranjo mer existe um plano de simetria (ou uma reflexão que troca os dois doadores do
e os dois transizados), de modo que a molécula é aquiral. Portanto o isômero mer aparece como uma única forma (não há par enantiomérico). - Dica de desenho: para mer, desenhe o octaedro e coloque duas das
em posições opostas (linha vertical, por exemplo), a terceira ao lado e o como o par cis restante com oposto a um dos N do .
- Dica de desenho: para mer, desenhe o octaedro e coloque duas das
- Fac: no arranjo fac as três
ocupam uma face — isso, combinado com a natureza quelante da , gera uma disposição assimétrica “em hélice” ao redor do metal. O isômero fac NÃO tem um plano de simetria que torne a sua imagem no espelho sobreponível ao original — portanto existe um par de enantiômeros (duas formas, com quiralidade oposta). Chamamos estes enantiômeros de e (ou simplesmente “imagem e sua imagem no espelho”). - Como esboçar os enantiômeros fac: desenhe um octaedro estilizado com o
ocupando dois vértices adjacentes; para produzir a forma faça os donadores seguirem um sentido “horário” quando olhado ao longo do eixo que atravessa o átomo de cobalto e o centro da face das três ; para faça o sentido contrário (anti-horário). Se preferir, desenhe uma figura e depois desenhe a sua imagem no espelho: se não for possível sobrepor por rotação, elas são enantiômeros.
- Como esboçar os enantiômeros fac: desenhe um octaedro estilizado com o
Resumo prático para a prova: você terá que esboçar
- o isômero mer (uma única estrutura, aquiral);
- o isômero fac e a sua imagem no espelho (duas estruturas, enantioméricas
e ).
Passo 5
Dicas rápidas de desenho (passo a passo para fazer no papel, sem erro):
- Desenhe um octaedro simplificado (ou use o desenho com átomos em
). - Coloque
em dois vértices adjacentes (marque-os como um par ligado pelo ligante). - Caso 1 (mer): coloque
trans a um dos N da ; complete os outros três vértices com — você verá dois trans entre si (mer). - Caso 2 (fac): coloque
em posição trans a uma ; os três ocuparão uma face — desenhe a figura e em seguida desenhe o espelho; verá que não há rotação que sobreponha as duas imagens (são e ). - Identifique que mer é aquiral (1 forma) e fac gera um par de enantiômeros (2 formas). Portanto, ao todo, existem 3 estereoisômeros distintos.
Resposta
mer (uma forma, aquiral)
fac (duas formas enantioméricas: e
)
fac (duas formas enantioméricas: