Escreva as fórmulas tridimensionais de dê os nomes usando as designações (
)(S) e (E)- (Z) para os isômeros de:
2-bromo-4-cloroex-2-en-5-ino
2-bromo-4-cloroex-2-en-5-ino
Passo 1
O enunciado pede que eu escreva as fórmulas tridimensionais e dê os nomes com as designações
e
para os isômeros de uma molécula descrita como “2-bromo-4-cloroex-2-en-5-ino”. Vou primeiro esclarecer uma ambiguidade do enunciado e listar os dados que vou usar.
- Interpretação do nome (assumo isto para poder resolver; se você quis outra cadeia, diga depois): a palavra “ex” eu interpreto como
(cadeia de 6 carbonos) e o sufixo “ino” eu interpreto como a ligação tripla (alquino). Então a molécula que vou usar é a seguinte: 2-bromo-4-clorohex-2-en-5-ino — em nomenclatura IUPAC mais comum em inglês seria . Vou escrever simplesmente como “2-bromo-4-clorohex-2-en-5-ino” daqui por diante. - Cadeia e posições: a cadeia principal tem seis carbonos numerados
) a
). Há uma dupla ligação entre
) (o sufixo
-en-) e uma tripla entre ) (o sufixo -ino). Os substituintes são: bromo em ) e cloro em ). - O que é pedido exatamente: listar todos os isômeros estereoisoméricos (os relativos à quiralidade tetraédrica
e à estereoquímica da dupla ), mostrar a fórmula em 3D (vou descrever usando ligações em cunha/s tracejado e descrição espacial) e fornecer o nome de cada isômero com as designações ou e ou .
Passo 2
Desenho da estrutura e numeração (descrição clara da conectividade): a cadeia linear
), com:
-
) =
ligado a ). -
) = carbono sp
da dupla, ligado a ), a ) (pela dupla) e ao substituinte . Também tem um hidrogênio (pois carbono da dupla tem 3 ligações). -
) = carbono sp
da dupla, ligado a ), a ) e a um hidrogênio. -
) = carbono tetraédrico (sp
), ligado a ), a ), a e a um hidrogênio. Portanto ) é potencial centro quiral (tem quatro substituintes diferentes). - ) e ) formam uma tripla ); ) está ligado a ) e a ).
Resumo das ligações em cadeia:
-(
) )-
=C_3)-
-(Cl)(H))-
).)
Passo 3
Identificação dos elementos de estereoisomeria:
- A dupla ligação
) pode apresentar estereoisomeria geométrica
porque cada carbono da dupla tem dois substituintes diferentes: em ) os substituintes são e ); em ) são ) (grupo que leva ao cloro) e . - O carbono
) é tetraédrico e liga-se a quatro grupos diferentes (
, , grupo ligado a ) e grupo ligado a )), logo é um centro quiral e admite duas configurações ou . - Portanto a molécula tem dois elementos estereogênicos independentes: um centro quiral (
) e uma dupla ( ). Em consequência, há isômeros estereoquímicos possíveis: , , e .
Passo 4
Breve aula: como determinar
na dupla
) (regras CIP passo a passo)
- Em cada carbono da dupla, compare os dois átomos ligados diretamente ao carbono da dupla e escolha a prioridade pelo número atômico (maior atômico = maior prioridade).
- Para a
): os dois substituintes ligados diretamente são
(brometo) e ) (um átomo de carbono). O brometo ( , Z = 35) tem prioridade maior que o carbono ( , Z = 6). Portanto no lado ) a prioridade 1 é e prioridade 2 é ). - Para a
): os dois substituintes ligados diretamente são
(hidrogênio) e o átomo que liga ao ). O carbono tem número atômico maior que o hidrogênio, logo prioridade 1 no lado ) é o grupo ligado a ) e prioridade 2 é . - Agora compare as prioridades altas de cada lado: se os grupos de maior prioridade em
) e em
) estão no mesmo lado da dupla (mesma “face”) a configuração é
(do alemão zusammen = juntos); se estão em lados opostos, é (entgegen = opostos).
- Conclusão aplicada: a comparação é direta: prioridade em
) =
; prioridade em ) = grupo ligado a ). Se e o grupo-para- ) estiverem do mesmo lado da dupla => . Se estiverem em lados opostos => .
Passo 5
Breve aula: como determinar
num centro quiral (regras CIP passo a passo)
- Identifique os quatro substituintes ligados ao carbono quiral e compare os átomos diretamente ligados ao centro quiral pela ordem decrescente de número atômico. O maior número atômico tem prioridade
, o menor tem prioridade . - Se houver empate (dois substituintes começam com o mesmo átomo, por exemplo ambos começam por C), compare os átomos ligados a esses átomos imediatamente (ou seja, faça a lista de átomos ligados ao primeiro átomo de cada substituinte) levando em conta ligações múltiplas como se cada ligação múltipla duplicasse/treplicasse o átomo ligado (regra de expansão para múltiplas ligações).
- Depois de ordenar
, posicione a prioridade (geralmente o hidrogênio, se for o caso) para trás (ou seja, apontando para trás). Olhe do lado oposto; se a sequência for no sentido horário => . Se for anti-horário => . - Exemplo rápido: se os substituintes de um carbono forem
, um grupo que começa por ligado a outra cadeia, outro grupo que começa por ligado a diferente arranjo, e , primeiro a prioridade 1 será (porque tem Z = 17, maior que C e H), e assim por diante.
Passo 6
Aplicando CIP para o centro quiral
) da nossa molécula (detalhado)
- Os quatro substituintes ligados a
) são:
-
(átomo ligado diretamente: , Z = 17). - o grupo que vai em direção a
) (o primeiro átomo é um
, mas esse carbono ) está triplemente ligado a ) — a regra de múltiplas ligações entra aqui). - o grupo que vai em direção a
) (o primeiro átomo também é um
, mas ligado a ), a ) e a ). -
(hidrogênio).
-
- Primeiro passo: prioridade pelo átomo diretamente ligado:
(Z = 17) > (ambos os outros grupos começam por C) > . Logo , . Resta decidir entre os dois grupos começando por (os ramos via ) e via )). - Para desempatar entre dois carbonos ligados diretamente, usamos a lista dos átomos a que esses carbonos estão ligados (regra de expansão para múltiplas ligações):
- O carbono
) (do ramo para o lado do triplo) está ligado a:
) e a
) (na tripla, que por regra conta como se
) estivesse ligado duas vezes a
)). Então a lista de átomos efetivos para
) é
(três carbonos, contando a duplicação). - O carbono
) (do ramo que leva à dupla) está ligado a:
),
) e
. A lista é . - Comparando estas listas em ordem decrescente de número atômico: primeiro termos empatarão (
vs ), segundo termos empatarão ( vs ), terceiro termos diferem: para o ramo via ) vem , para o ramo via ) vem . Como tem número atômico maior que , o ramo via ) tem maior prioridade.
- O carbono
) (do ramo para o lado do triplo) está ligado a:
) e a
) (na tripla, que por regra conta como se
) estivesse ligado duas vezes a
)). Então a lista de átomos efetivos para
) é
- Portanto a ordem final de prioridades no
) é:
, ramo via ), ramo via ), . - Isso permite atribuir
ou quando vemos a disposição espacial dos substituintes.
Passo 7
Descrição das quatro isomerias em 3D (como represento tridimensionalmente e como você pode desenhar na prova)
- Convenção prática para desenhar em 3D no papel de prova:
- Use uma linha sólida (—) para ligações no plano da página.
- Use uma cunha cheia (▲ ou traço vantajoso; escrevo como “wedge”) para ligação saindo da página (em direção ao observador).
- Use uma cunha tracejada (— ou “dash”) para ligação entrando na página (afastando-se do observador).
- Vou descrever, para cada isômero, onde estão
e o grupo-para- ) em relação à dupla (isso define ou ), e a configuração do quiral ) especificando qual grupo está em wedge ou dash. Para cada caso dou o nome final. Atribuo as posições de wedge/dash de forma consistente com as regras CIP descritas no passo anterior para garantir que a configuração seja realmente ou .
Isomeria geométrica
(posicionamento relativo das prioridades na dupla):
- Lado
): prioridade alta é
. - Lado
): prioridade alta é o grupo que contém
(o ramo que leva a ). - Se
e o grupo-para- ) estiverem do mesmo lado -> . Se estiverem em lados opostos -> .
Isomeria do centro quiral
— convenção de desenho para cada configuração:
- Para fixar a configuração
: desenhe (prioridade 4) atrás (dash), coloque (prioridade 1) saindo para frente (wedge) e os ramos via ) (prioridade 2) e via ) (prioridade 3) no plano da página, com a ordem descrevendo sentido horário visto pelo observador (porque está para trás). Assim obtemos . - Para a configuração
: deixamos para trás (dash) também, mas arranjamos e os ramos de modo que a ordem seja anti-horária; uma forma prática é trocar a posição do ramo via com o ramo via mantido o frontal, ou simplesmente inverter a orientação da cunha/plano correspondente. Em suma, existem duas disposições possíveis mantendo para trás que darão ou .
Agora, de forma explícita e prática, para cada um dos 4 isômeros eu descrevo como você deverá desenhar (3D) e dou o nome com
e
:
-
(1)
: - Geometria da dupla: escolha o desenho com
em ) apontando para cima em relação ao plano da dupla e o grupo-para- ) em ) apontando para baixo — assim e o grupo-para- ) ficam em lados opostos . - No
): coloque
em dash (para trás), coloque em wedge (para frente), coloque o ramo via ) à direita no plano e o ramo via ) à esquerda no plano, de modo que, visto com para trás, a sequência seja horário. Isso é . - Nome:
-2-bromo-4-clorohex-2-en-5-ino.
- Geometria da dupla: escolha o desenho com
-
(2)
: - Mesma geometria da dupla (Br e grupo-para-
em lados opostos) . - No
): mantenha
em dash (para trás) e troque a disposição dos ramos de modo que, com ainda frontal, a sequência seja anti-horária. Isso dá . - Nome:
-2-bromo-4-clorohex-2-en-5-ino.
- Mesma geometria da dupla (Br e grupo-para-
-
(3)
: - Geometria da dupla: desenhe
e o grupo-para- ) no mesmo lado da dupla (ambos “acima” do plano da dupla) . - No
): faça a mesma disposição espacial dos substituintes do caso
(H para trás, Cl para frente, ordem horário) para obter . - Nome:
-2-bromo-4-clorohex-2-en-5-ino.
- Geometria da dupla: desenhe
-
(4)
: - Geometria da dupla:
e o grupo-para- ) no mesmo lado . - No
): disponha os grupos de forma análoga ao caso
para obter sequência anti-horária (H para trás, Cl frontal, ordem anti-horária) . - Nome:
-2-bromo-4-clorohex-2-en-5-ino.
- Geometria da dupla:
Observação sobre desenhar no papel: para cada um dos quatro casos acima, você pode desenhar a cadeia principal horizontal (com a dupla
) plana), desenhar
apontando para cima/baixo no
) conforme necessário e, em
), usar Cunha cheia para
(para frente), linha reta para os ramos no plano e cunha tracejada para
(para trás). Assim terá uma “fórmula tridimensional” representada em projeção.
Passo 8
Resumo prático para você colar na prova (o que escrever como resposta final)
- Existem quatro isômeros estereoisoméricos:
, , e . - Para cada isômero: desenhe a dupla
) no plano; coloque
e o grupo-para- em posições opostas (para ) ou no mesmo lado (para ); em deixe para trás (dash) e arranje , ramo via e ramo via de forma que a ordem com para trás seja horário (para ) ou anti-horário (para ). Isso lhe dá a fórmula em perspectiva (3D) e a designação .
Resposta
(R,E)-2-bromo-4-clorohex-2-en-5-ino
(S,E)-2-bromo-4-clorohex-2-en-5-ino
(R,Z)-2-bromo-4-clorohex-2-en-5-ino
(S,Z)-2-bromo-4-clorohex-2-en-5-ino
(S,E)-2-bromo-4-clorohex-2-en-5-ino
(R,Z)-2-bromo-4-clorohex-2-en-5-ino
(S,Z)-2-bromo-4-clorohex-2-en-5-ino