Escreva as fórmulas tridimensionais de todos os estereoisômeros do 2,4-dicloro-2penteno, e dê os nomes com as designações (R-S) e (E-Z).
Passo 1
O que o enunciado pede: escrever as fórmulas tridimensionais de todos os estereoisômeros do composto e dar os nomes com as designações
e
.
Informações dadas e identificação do esqueleto:
significa a cadeia de cinco carbonos com a dupla ligação entre
e
, e substituintes cloro em
e
.
Esqueleto e conectividade (escrita linear):
ou de forma compacta:
Perguntas implícitas que vamos responder:
- Quais são os centros estereogênicos (dupla e centros quirais)?
- Quantos estereoisômeros existem?
- Para cada estereoisômero: mostrar uma fórmula 3D (descrever a orientação tridimensional) e fornecer o nome com
para a dupla ligação e para o centro quiral.
Passo 2
Determinar quantos centros estereogênicos existem e a contagem de estereoisômeros.
-
A dupla ligação
é geométrica (tem substituintes diferentes em cada carbono), então pode ser ou . - Em
os substituintes são e . - Em
os substituintes são (o resto da cadeia) e . - Como os substituintes são diferentes, a dupla é estereogênica
existe possibilidade e .
- Em
-
O carbono
é e está ligado a quatro grupos diferentes: -
-
- grupo metil
(ou ) - grupo ligado a
(a cadeia que leva à dupla)
Esses quatro são diferentes, logoé um centro quiral → tem configuração ou .
-
Conclusão: há uma dupla estereogênica (
) e um centro quiral (
). Número total de estereoisômeros =
.
Passo 3
Explicar o método CIP para decidir
na dupla
e para decidir prioridades no quiral
.
Breve aula CIP (passo a passo, linguagem simples):
-
Regra CIP (para prioridades): comparar os átomos diretamente ligados ao centro (ou ao carbono da dupla). Átomo com maior número atômico recebe maior prioridade.
-
Para a dupla
: - Em
: comparo (Z=17) com (átomo ligado é C, Z=6). Logo tem prioridade mais alta em . - Em
: comparo (átomo ligado C, Z=6) com (Z=1). Logo o grupo que leva ao tem prioridade mais alta em . - Se os dois substituintes de maior prioridade (o
em e o grupo ligado a em ) estiverem do mesmo lado da dupla → (do alemão “zusammen” = juntos). Se estiverem em lados opostos → (“entgegen” = opostos).
- Em
-
Para o centro quiral
: - Identificar os quatro substituintes:
(Z=17), (átomo ligado C), (átomo ligado C), e (Z=1). - Há empate entre os dois carbonos (
e ): desempata-se olhando imediatamente os átomos ligados a esses carbonos (para são ; para são (dupla), , e ). No tratamento de duplas pela regra CIP, a ligação dupla é tratada como se estivesse ligado duas vezes a um átomo . Isso faz com que o conjunto de átomos ligados ao (quando comparado com o metil) seja de prioridade maior que o metil. Conclusão: prioridade em será -
, - grupo ligado a
, -
, -
.
-
- Identificar os quatro substituintes:
Como determinar
ou
:
- Coloque o substituinte de menor prioridade (
) apontando para trás (ou imagine olhar do lado oposto ao ). Trace a sequência . - Se a ordem for horário →
. Se anti-horário → .
Passo 4
Desenho e convenção para as fórmulas 3D que vamos usar (como representar cada isômero de forma clara).
Convenção prática usada aqui (para leitura e cálculo do
):
- Vamos representar a dupla
no plano do papel. - Para a escolha geométrica
ou : - Se o
ligado a e o grupo de maior prioridade ligado a estiverem em lados opostos do plano → desenho . - Se estiverem no mesmo lado → desenho
.
- Se o
- Para o centro
usaremos notação com ligações: - uma linha cheia — no plano,
-
(escrevo como “wedge”) para ligação saindo para frente (para o observador), - tracejado (escrevo como “dash”) para ligação para trás (afastando do observador).
- Em cada desenho eu vou especificar explicitamente a prioridade
em , mostrar onde está o (o 4º) e, olhando na direção apropriada, decidir ou . - Para cada configuração
e mostrarei duas versões: com em e com em . Para obter a enantiômera basta inverter a orientação do e de uma ligação indiscriminadamente (inversão do quiral).
Passo 5
Construção explícita do primeiro par: isômeros
.
Descrição do arranjo geométrico para
:
- Em
: prioridade maior é . Em nosso desenho para o caso colocamos em “acima” do plano da dupla. - Em
: prioridade maior é o grupo que vai para . Para ser essa porção da cadeia deve ficar do lado oposto à de ; portanto a ligação ficará “abaixo” do plano.
Agora precisamos decidir a configuração em
. Vou desenhar duas variantes (uma com
e outra com
). Em ambos os desenhos a ligação
sai “para baixo” do plano (isso garante o
).
Desenho 3D (descrição) para
:
- Plano da dupla: escrevemos horizontalmente
. - Em
: está acima do plano (digamos para cima). - Em
: a ligação para vai para baixo do plano. - No
: colocamos os substituintes de modo que: -
no seja a prioridade e esteja apontando para frente (wedge); - o grupo ligado a
(prioridade ) fica no plano (ligação para a esquerda e para baixo), pois a ligação vem “de baixo”; - o
(prioridade ) fica no plano para a direita; - o
(prioridade ) apontando para trás (dash).
-
- Agora, olhando do lado oposto ao
(ou seja, olhando na direção que coloca para trás), a sequência ( ) é no sentido horário. Logo configuração .
Resumo do primeiro desenho (fórmula 3D descrita):
com a orientação no
conforme descrita (Cl para frente, H para trás, grupo para
no plano para a esquerda,
no plano para a direita). Isto corresponde ao isômero
.
Desenho 3D para
:
- Mantemos exatamente a geometria da dupla (para ficar
): em acima e abaixo. - No
agora invertemos as posições relativas de e (ou simplesmente invertemos a orientação do quiral): por exemplo, colocamos para trás (dash) e para frente (wedge), deixando os grupos e no plano. - Olhando do lado oposto ao
(agora o está para frente, então olhamos do outro lado), a sequência será anti-horária → .
Assim obtemos as duas variantes
e
.
Passo 6
Construção explícita do segundo par: isômeros
.
Descrição do arranjo geométrico para
:
- Em
: prioridade maior é . Para o caso colocamos em e o grupo de maior prioridade em (o grupo que leva a ) no mesmo lado da dupla; por exemplo ambos “acima” do plano. - Assim a ligação
ficará para cima do plano.
Agora montamos as duas configurações de
(4R e 4S) mantendo a geometria da dupla que garante
.
Desenho 3D para
:
- Plano da dupla:
. - Em
: acima. - Em
: ligação para também para cima (para dar ). - No
: escolhemos posições de modo que -
em → prioridade — colocamos para frente (wedge), - grupo ligado a
(prioridade ) fica no plano (ligação para a esquerda e para cima), -
(prioridade ) no plano para a direita, -
(prioridade ) para trás (dash).
-
- Olhando na direção que deixa
para trás, a sequência é horário → configuração .
Desenho 3D para
:
- Mantemos a geometria da dupla para
(ambos substituintes prioritários acima). - No
invertemos a orientação do quiral (por exemplo, para trás e para frente), o que inverte a sequência para anti-horária → .
Passo 7
Observações finais sobre relação entre os estereoisômeros:
- Os pares
e são enantiômeros entre si (imagens especulares não sobreponíveis), porque só diferem na configuração do centro quiral. - Os pares
e são enantiômeros entre si. - Um isômero
e um isômero com o mesmo sentido em ( por exemplo) são diastereômeros (não enantiômeros e não superponíveis). - Resumindo: existem exatamente quatro estereoisômeros:
, , e .