Escreva as fórmulas tridimensionais para cada composto abaixo, indicando configurações R ou S; E ou Z; cis ou trans para cada centro estereogênico quando a molécula possuir mais de um estereoisômero.
b) 2,2-dimetil-3-bromoexano
b) 2,2-dimetil-3-bromoexano
Passo 1
Enunciado dado: escrever as fórmulas tridimensionais e indicar as configurações R ou S; E ou Z; cis ou trans quando aplicável para a molécula
.
Informações relevantes extraídas do enunciado:
- A cadeia principal é um exano (6 carbonos), numerada
a . - Há dois grupos metila em
(ou seja, é ). - Há um bromo ligado em
(ou seja, substituinte em ). - A estrutura esquelética (linha) pode ser escrita como
, onde o carbono central com é . - Perguntas implícitas a responder: quais centros estereogênicos existem? quantos estereoisômeros? quais são as configurações R/S? (não há duplas C=C, logo E/Z não se aplica; cis/trans só se aplica a anéis ou di-substituições que gerem diastereomeria geométrica, aqui não aplicável).
Passo 2
Identificação de centros estereogênicos (definição curta e aplicação): um carbono é estereogênico (quiral) se estiver ligado a quatro substituintes diferentes. Vamos verificar cada carbono:
-
e são terminal — não estereogênicos. -
é ligado a , e a duas vezes (dois substituintes idênticos) — portanto não é estereogênico. -
está ligado a , a um , a (que leva dois metilas) e a (cadeia para - ). Esses quatro substituintes são diferentes → é um centro estereogênico. -
é (tem dois H iguais) — não estereogênico.
Conclusão: existe exatamente um centro estereogênico, em
.
Passo 3
Consequência prática: com um único centro quiral a molécula possui dois estereoisômeros que são enantiômeros entre si (par de imagens especulares não sobreponíveis). Não há meso nem diastereômeros, e não há isomeria geométrica (E/Z ou cis/trans) porque não existem duplas C=C nem anel que criem tal geometria.
Portanto: haverá duas fórmulas tridimensionais a fornecer — a forma ® e a forma (S) em
.
Passo 4
Revisão didática das regras de Cahn–Ingold–Prelog (CIP) para atribuir R/S (passo-a-passo simples):
- Para o centro quiral considérese os quatro substituintes diretamente ligados ao carbono quiral. Atribui-se prioridade baseada no número atômico dos átomos ligados diretamente ao centro: maior número atômico = maior prioridade.
- Se houver empate (dois substituintes começam com o mesmo átomo, p.ex. ambos carbonos), compara-se a lista de átomos ligados a esses primeiros átomos, tratando ligações múltiplas conforme regra (ligações múltiplas são tratadas como átomos multiplicados). Compara-se sequencialmente até desempatar.
- Depois de ordenadas as prioridades
(maior) → → → (menor), coloca-se o substituinte de menor prioridade ( ) apontando para trás (ou verificar se ele já está para trás). Observando a sequência : - se a sequência for no sentido horário → configuração
; - se for anti-horário → configuração
.
- se a sequência for no sentido horário → configuração
Vou aplicar isso explicitamente ao nosso centro
.
Passo 5
Aplicação CIP ao
de
.
Lista dos quatro substituintes ligados a
:
- substituinte A:
(bromo) - substituinte B: o grupo ligado via
(isto é, o lado com que é ) - substituinte C: o grupo ligado via
(lado com ) - substituinte D:
Primeiro critério (átomo diretamente ligado ao centro
):
-
tem número atômico → prioridade mais alta. -
tem número atômico → prioridade mais baixa (será ). - Os outros dois substituintes têm ambos átomo ligado direto sendo carbono (
), então empataremos e usaremos o próximo nível.
Passo 6
Desempate entre os dois substituintes que começam com carbono: comparar os átomos ligados ao átomo
de cada substituinte (multiconjuntos):
- Para o substituinte via
: o átomo inicial é . Os átomos ligados a são: (carbono), (carbono), (carbono) e (carbono). Assim o multiconjunto é (todos carbonos). - Para o substituinte via
: o átomo inicial é . Os átomos ligados a são: (carbono), (carbono), , . Assim o multiconjunto é .
Comparando multiconjuntos ordenados decrescentemente por número atômico, na primeira diferença encontramos que o substituinte via
tem um carbono (
) no terceiro lugar onde o substituinte via
tem hidrogênio (
). Como
(Z=6) >
(Z=1), o substituinte via
tem prioridade maior que o via
.
Portanto prioridades finais:
- prioridade
: - prioridade
: grupo via - prioridade
: grupo via - prioridade
:
Passo 7
Agora vamos escolher uma disposição tridimensional concreta para determinar R ou S. Vou descrever duas representações espelhadas (as duas enantioméricas), usando notação de ligações sólidas/tracejadas:
Representação típica 3D (chave para visualização): coloque a cadeia
no plano da página (ou seja,
à esquerda,
à direita), e coloque os outros dois substituintes do
saindo para cima/para baixo (um para frente — ligação em cunha sólida — e outro para trás — linha tracejada).
Opção A (vou colocar
em cunha sólida (para frente ao observador) e
em traço (para trás),
à esquerda no plano,
à direita no plano):
Esquema textual (Opção A):
Nessa disposição as prioridades são:
(cunha),
(esquerda, no plano),
(direita, no plano),
(traço, para trás).
Como o menor (
) está apontando para trás (boa situação para aplicar a regra direta), olhamos a sequência
=
(frente, cima) →
(esquerda) →
(direita). Desenhando mentalmente ou no papel: colocando
no topo,
à esquerda,
à direita, a sequência
segue no sentido anti-horário. Com
apontando para trás, sequência anti-horária corresponde à configuração
.
Logo a Opção A é a forma
.
Passo 8
A forma espelho imediata (trocando a cunha e o traço — isto é,
para traço e
para cunha) dará a configuração oposta. Escrevendo a Espelho (Opção B):
Opção B:
Aqui
agora estaria para trás e
vem para frente; aplicando CIP com menor prioridade atrás (ou, se menor não estiver atrás, inverte-se a conclusão) obtemos a configuração
. Assim Opção B é
.
Observação: ambas as representações são enantiômeros e únicas formas quirais possíveis (duas no total).
Passo 9
Resumo didático curto sobre como desenhar na prova:
- Identifique o carbono quiral (
). - Atribua prioridades usando CIP (Br
-lado -lado H). - Desenhe o centro com o grupo de menor prioridade apontando para trás (traço). Se não puder, use a regra de inversão (se
estiver para frente, obterá o oposto do que a sequência indicar). - Trace
: horário = , anti-horário = .
Resposta
®-2,2-dimetil-3-bromoexano:
(S)-2,2-dimetil-3-bromoexano: