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.
c) 1-cloro-1-iodo-1-buteno

Passo 1

O enunciado pede: para a molécula 1-cloro-1-iodo-1-buteno (escrito aqui como \mathrm{1\!-\!Cl\!-\!1\!-\!I\!-\!1\text{-}buteno}) você deve escrever as fórmulas tridimensionais de cada composto (isto é, de cada isômero geométrico possível) e indicar as configurações \mathrm{R} ou \mathrm{S}; \mathrm{E} ou \mathrm{Z}; e, quando aplicável, \text{cis} ou \text{trans} para cada centro estereogênico.
Informações que o enunciado dá (implícitas no nome):
  • A cadeia é um buteno com dupla ligação iniciando no carbono \mathrm{C}_1, logo há ligação \mathrm{C}_1{=}\mathrm{C}_2.
  • No carbono \mathrm{C}_1 estão ligados \mathrm{Cl} e \mathrm{I} (substituindo os hidrogênios originais).
  • A molécula é, portanto, um alceno monosubstituído em \mathrm{C}_1 por dois halogênios distintos e em \mathrm{C}_2 por um hidrogênio e a cadeia \mathrm{C}_3\mathrm{H}_7 (o restante do buteno).
    O que precisamos determinar: quantos isômeros geométricos existem, desenhar (descrever) cada um em 3D e indicar as designações \mathrm{E}/ \mathrm{Z} (e falar sobre \mathrm{R}/ \mathrm{S} e \text{cis}/\text{trans} quando for o caso).

Passo 2

Identificar onde pode haver estereoisomeria:
  • Os centros \mathrm{sp}^2 da dupla ligação \mathrm{C}_1{=}\mathrm{C}_2 podem originar isomeria geométrica se os dois átomos ligados a cada carbono da dupla forem diferentes entre si.
  • Em \mathrm{C}_1 temos \mathrm{I} e \mathrm{Cl} (dois substituintes diferentes).
  • Em \mathrm{C}_2 temos \mathrm{H} e o grupo \mathrm{C}_3\mathrm{H}_7 (diferentes).
    Portanto ambos os carbonos da dupla têm dois substituintes diferentes → há isomeria geométrica (duas formas: \mathrm{E} e \mathrm{Z}).
    Não há carbono \mathrm{sp}^3 com quatro substituintes todos diferentes (nenhum centro \mathrm{R}/\mathrm{S} na molécula), logo não se aplicam configurações \mathrm{R}/\mathrm{S}.

Passo 3

Revisão didática do método para decidir \mathrm{E} ou \mathrm{Z} (regra CIP, passo a passo):
  1. Para cada carbono da dupla, identifique os dois átomos diretamente ligados a ele. Esses átomos têm prioridades dadas pelo número atômico: maior número atômico → maior prioridade.
  2. No caso de empate no primeiro átomo ligado, compara-se o próximo conjunto de átomos ligados (aqui não é necessário porque o primeiro átomo já decide).
  3. Depois de atribuir prioridades em cada carbono, compare a posição espacial dos dois substituintes de maior prioridade:
    • se os substituintes de maior prioridade estão no mesmo lado da dupla → \mathrm{Z} (do alemão zusammen = juntos);
    • se estão em lados opostos → \mathrm{E} (entgegen = opostos).
      Aplicando isso aqui:
  • Em \mathrm{C}_1: os dois átomos ligados são \mathrm{I} e \mathrm{Cl}. Compare números atômicos: Z(\mathrm{I})=53 e Z(\mathrm{Cl})=17. Logo prioridade maior → \mathrm{I} (prioridade 1), seguida de \mathrm{Cl} (prioridade 2).
  • Em \mathrm{C}_2: os dois átomos ligados são \mathrm{H} e \mathrm{C}_3 (um carbono). Compare Z(\mathrm{H})=1 e Z(\mathrm{C})=6. Maior prioridade → o grupo \mathrm{C}_3\mathrm{H}_7 (escrito simplesmente como o substituinte alcila, prioridade 1), e prioridade 2 é \mathrm{H}.

Passo 4

Concluir quantos isômeros geométricos existem e explicar a relação entre eles:
  • Como há substituintes diferentes em ambos os carbonos da dupla, existem exatamente duas configurações geométricas possíveis: aquela em que os substituintes de maior prioridade ( \mathrm{I} em \mathrm{C}_1 e o grupo alcila em \mathrm{C}_2) estão do mesmo lado ( \mathrm{Z}) e aquela em que estão em lados opostos ( \mathrm{E}).
  • Não existem centros \mathrm{R}/\mathrm{S} na molécula, portanto não há confusão com isomeria óptica.
  • Quanto a \text{cis}/\text{trans}: essa nomenclatura clássica é útil quando os dois grupos comparados em cada carbono são idênticos ou simples (por exemplo, dois hidrogênios ou dois grupos iguais); aqui, como os dois substituintes em \mathrm{C}_1 são diferentes ( \mathrm{I} e \mathrm{Cl}), a nomenclatura \text{cis}/\text{trans} é ambígua e não recomendada. Podemos, informalmente, dizer “ \text{halogênios no mesmo lado}ê” ou “ \text{halogênios em lados opostos}ê”, mas a forma correta e inequívoca é usar \mathrm{E}/ \mathrm{Z}.

Passo 5

Desenhos tridimensionais (descrição) dos dois isômeros — vou colocar a dupla ligação no plano xy, com \mathrm{C}_1 à esquerda e \mathrm{C}_2 à direita. Isso é só uma convenção de visualização para imaginar a 3D:
  • Geometria plana da dupla: \mathrm{C}_1 e \mathrm{C}_2 e os seus ligantes diretos ficam num mesmo plano (plano da dupla). Chamaremos “acima” do plano (lado +y) e “abaixo” do plano (lado −y).
  • Identificações de prioridades (relembre): em \mathrm{C}_1 prioridade 1=\mathrm{I}, 2=\mathrm{Cl}. em \mathrm{C}_2 prioridade 1= grupo alcila (\mathrm{C}_3\mathrm{H}_7), 2=\mathrm{H}.
Agora as duas formas:
Forma (E) (substituintes de maior prioridade em lados opostos):
  • Coloque \mathrm{I} (prioridade mais alta em \mathrm{C}_1) “acima” do plano (lado +y).
  • Coloque o grupo alcila (prioridade mais alta em \mathrm{C}_2) “abaixo” do plano (lado −y).
  • \mathrm{Cl} fica abaixo do plano em \mathrm{C}_1 (oposto a \mathrm{I}). \mathrm{H} fica acima do plano em \mathrm{C}_2 (oposto ao grupo alcila).
    Descrição em texto 3D compacto (pondo ligações simples): \mathrm{I} acima do plano ligado a \mathrm{C}_1, \mathrm{Cl} abaixo do plano ligado a \mathrm{C}_1; em \mathrm{C}_2 o grupo \mathrm{C}_3\mathrm{H}_7 abaixo do plano, \mathrm{H} acima do plano. Isso corresponde a (E)-1-cloro-1-iodo-1-buteno.
Forma (Z) (substituintes de maior prioridade no mesmo lado):
  • Coloque \mathrm{I} (prioridade maior em \mathrm{C}_1) e o grupo alcila (prioridade maior em \mathrm{C}_2) ambos acima do plano (+y).
  • \mathrm{Cl} e \mathrm{H} ficam abaixo do plano (−y).
    Descrição em texto 3D compacto: \mathrm{I} e o grupo \mathrm{C}_3\mathrm{H}_7 no mesmo lado da dupla (ambos “acima”), correspondendo a (Z)-1-cloro-1-iodo-1-buteno.

Passo 6

Observações finais e como identificar rapidamente na prova (dica prática):
  • Método rápido: no papel, desenhe \mathrm{C}_1{=}\mathrm{C}_2 no plano; marque os dois substituintes em cada carbono; determine prioridade por número atômico no átomo ligado diretamente; se os dois de maior prioridade estiverem do mesmo lado → \mathrm{Z}, se estiverem em lados opostos → \mathrm{E}.
  • Para esta molécula especificamente, prioridades são: \mathrm{C}_1\!: 1=\mathrm{I},2=\mathrm{Cl}; \mathrm{C}_2\!: 1=\mathrm{C}_3\text{–} (alcila),2=\mathrm{H}. Então compare posição de \mathrm{I} e do grupo alcila.
  • Não há centros \mathrm{R}/\mathrm{S} a indicar. \text{cis}/\text{trans} não é a nomenclatura recomendada aqui (use \mathrm{E}/\mathrm{Z}).

Resposta

(E)-1-cloro-1-iodo-1-buteno: isômero em que o substituinte de maior prioridade em \mathrm{C}_1 ( \mathrm{I}) e o substituinte de maior prioridade em \mathrm{C}_2 (o grupo alcila \mathrm{C}_3\mathrm{H}_7) estão em lados opostos da dupla; não há centros \mathrm{R}/\mathrm{S}; nomenclatura \text{cis}/\text{trans} não é adequada.
(Z)-1-cloro-1-iodo-1-buteno: isômero em que \mathrm{I} (em \mathrm{C}_1) e o grupo alcila \mathrm{C}_3\mathrm{H}_7 (em \mathrm{C}_2) estão no mesmo lado da dupla; não há centros \mathrm{R}/\mathrm{S}; nomenclatura \text{cis}/\text{trans} não é adequada.

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