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.
e) butano-2,3-diol
e) butano-2,3-diol
Passo 1
O enunciado pede para escrever as fórmulas tridimensionais de todos os estereoisômeros de butano-2,3-diol, indicando para cada centro estereogênico a configuração
ou
e, quando aplicável, indicar se a relação entre os grupos é
ou
. Informações relevantes fornecidas ou implícitas:
- Há dois centros estereogênicos: carbono 2 e carbono 3 (os carbonos centrais).
- Como há dois centros quiral, esperamos até três estereoisômeros distintos: um par de enantiômeros e um isômero meso (achiral).
- E/Z não se aplica aqui (não há dupla ligação C=C com substituintes a comparar).
A resolução real (atribuição de R/S e desenho das projeções tridimensionais) começa no Passo 2.
Passo 2
Identificar os centros estereogênicos e listar os substituintes em cada um (informação fundamental antes de usar as regras de prioridade):
- Carbono 2 (
) está ligado a quatro grupos distintos: , , (o grupo metil à esquerda, que chamaremos de ) e o grupo (o resto da cadeia à direita, que começa em ). Portanto é um centro estereogênico. - Carbono 3 (
) tem substituintes análogos: , , (o grupo metil à direita, ) e o grupo (o resto da cadeia à esquerda, que começa em ). Portanto também é um centro estereogênico.
Resumo: dois centros quirais (eme ) → até 3 estereoisômeros (par enantiomérico + meso).
Passo 3
Aula rápida e prática sobre como atribuir
ou
a um centro quiral (regras de Cahn–Ingold–Prelog — CIP), mostrando passo a passo com um exemplo genérico:
- Prioridades: compare os átomos diretamente ligados ao centro. O maior número atômico recebe prioridade maior. Se houver empate (dois carbonos, por ex.), olhe para os átomos ligados a esses carbonos (lista de “próxima camada”) e compare em ordem até achar diferença.
- Numere as prioridades:
(maior) → → → (menor). - Oriento a molécula de modo que o grupo de menor prioridade (
, tipicamente um ) fique apontando para trás (isto é, para longe do observador). Então observe a sequência : - se for sentido horário, configuração é
(do latim rectus, “direita”); - se for anti-horário, configuração é
(do latim sinister, “esquerda”).
- se for sentido horário, configuração é
- Regra prática para Fischer/projeções: se o grupo de menor prioridade estiver em posição horizontal (isto é, vindo para frente no desenho), a ordem
vista no papel dá a configuração inversa; se o menor estiver em vertical (para trás), a ordem dá a configuração direta. Mas na dúvida, faça a etapa 3 rotacionando mentalmente a molécula para colocar o para trás.
Exemplo aplicado a um centro do butano-2,3-diol (procedimento que vamos usar nas moléculas concretas abaixo):
- No centro
os átomos ligados diretamente são: (do ), (um carbono ligado a e etc.), (metil ) e . - Prioridades:
(1) > (2) > (3) > (4). A mesma lógica vale em trocando os papéis de e .
Agora que sabemos como proceder, aplicamos essa rotina nas projeções que vou desenhar (Fischer são projeções 2D que representam a geometria 3D de forma muito didática para moléculas como esta).
Passo 4
Desenhos das projeções (representações tridimensionais familiares: projeções de Fischer) e atribuição das configurações. Vou mostrar os três estereoisômeros possíveis e explicar a configuração em cada centro.
- Isômero meso — é o isômero que tem um plano de simetria interna (achiral). Uma Fischer conveniente para o meso é:
(Interpretação: no segundo nível da Fischer, à esquerda está
e à direita
no
; no terceiro nível, à esquerda
e à direita
no
. Assim os
ficam em lados opostos na cadeia central do desenho.)
Agora atribuímos prioridades e configuramos:
Agora atribuímos prioridades e configuramos:
- Em
: prioridades , , , . No desenho de Fischer acima o está na direita (posição horizontal → vindo para frente), então a ordem que vemos na projeção precisa ser invertida para obter a configuração real. Fazendo a contagem e invertendo, encontra-se que tem configuração . - Em
: por simetria molecular (a disposição dos grupos é espelhada), as prioridades são análogas e, aplicando o mesmo procedimento, tem configuração .
Conclusão para este desenho: configuração global. Esse é o isômero meso (achiral). Em termos de relação entre os grupos : por convenção diz-se que este é o isômero (os dois estão do mesmo “lado” quando consideramos a simetria interna apropriada em conformações representativas), e a presença do plano de simetria torna-o meso.
- Par enantiomérico
e — as duas imagens que são imagens especulares não sobreponíveis uma da outra. Um Fischer para (uma representação válida) é:
(aqui ambos
aparecem no mesmo lado da projeção de Fischer — isso representa uma das formas enantioméricas). Atribuindo prioridades e usando a regra para Fischer:
- Em cada centro a
é , o carbono vizinho é , o metil é , é . No desenho acima o está à direita (frente), então a contagem deve ser invertida — aplicando isso em ambos os centros resulta nas configurações em e . Assim obtemos .
O enantiômero é o espelho, com ambos osno lado oposto da Fischer (por exemplo ambos à direita) e então ambos os centros são : .
Em termos de relação OH/OH neste par enantiomérico, costuma-se dizer que eles formam a série(os estão relacionados como no isômero que não possui o plano de simetria do meso), e os dois e são imagens especulares não sobreponíveis entre si.]
Passo 5
Resumo didático e reforço (como “usar na prova”):
- Sempre identifique os centros quirais (aqui
e ). - Para cada centro, liste os quatro substituintes e compare prioridade pelo número atômico do átomo ligado diretamente ao centro; se empatado, olhe um nível adiante (átomos ligados a esses átomos).
- Coloque o substituinte de menor prioridade para trás; veja a rotação de
. Se o menor estiver vindo para frente (situação comum em Fischer), lembre-se que a ordem obtida no papel fica invertida. - No butano-2,3-diol você encontra:
- Um isômero meso com configuração
(achiral, possui plano de simetria) — esse é o isômero denominado meso (em termos práticos, frequentemente chamado de “cis” em contextos de comparação com os outros dois). - Um par enantiomérico
e (ópticamente ativos individualmente; quando misturados dão a mistura racêmica ). Esses dois formam o par relativo entre os quando comparados com o meso.
- Um isômero meso com configuração
- E/Z não se aplica (não há ligação dupla C=C com prioridades para E/Z).