Escrever as estruturas dos isômeros E-Z para os compostos abaixo. Deixe indicado também a designação cis-trans quando cabível. Examinando os casos onde ambos os sistemas são possíveis, diga se existe equivalência entre os sistemas E-Z e cis-trans.
1-bromo-1-cloro-2-metil-1-buteno.

Passo 1

O enunciado pede que eu escreva as estruturas dos isômeros \text{E}- \text{Z} do composto “1-bromo-1-cloro-2-metil-1-buteno”, indique a designação cis-trans quando isso for cabível e, quando ambos os sistemas forem possíveis, diga se há equivalência entre \text{E}\!/\!\text{Z} e cis-trans. As informações dadas são apenas o nome do composto, portanto devo extrair a estrutura a partir do nome e aplicar as regras de prioridade (CIP) para determinar \text{E} ou \text{Z}.

Passo 2

Identificação da cadeia e dos átomos do duplo enlace (montando a estrutura a partir do nome):
  • A base é o but-1-eno: há quatro carbonos numerados C_1 a C_4 com o duplo em C_1=C_2.
  • Substituições segundo o nome:
    • Em C_1: \text{Br} e \text{Cl} (ou seja, C_1 está ligado a \text{Br} e \text{Cl}).
    • Em C_2: há um grupo metil, isto é \text{CH}_3 ligado em C_2.
  • Logo, os substituintes diretamente ligados aos carbonos do duplo são:
    • Em C_1: \text{Br} e \text{Cl}.
    • Em C_2: \text{CH}_3 (metil) e o resto da cadeia que é \text{CH}_2\text{CH}_3 (etil, proveniente de C_3- C_4).
  • Observação importante: tanto C_1 quanto C_2 são insaturados (sp ^2) e, pela contagem de ligações, não possuem átomos de \text{H} ligados ao carbono do duplo neste composto (cada um já tem 3 ligações sigma + 1 pi correspondente ao duplo). Portanto não há hidrogênios diretamente no duplo.

Passo 3

Brevíssima aula sobre como determinar \text{E} ou \text{Z} (regras CIP, de um jeito simples):
  • Passo A (prioridade direta): compare os átomos ligados diretamente ao carbono do duplo: o átomo com maior número atômico tem prioridade maior.
  • Passo B (empate): se os dois átomos ligados diretamente são iguais (ex.: ambos são \text{C}), então olhamos para os átomos ligados a esse átomo (lista de substituintes) e comparamos termo a termo, ordenando por número atômico até surgir uma diferença.
  • Depois de determinar o grupo de maior prioridade em cada carbono do duplo, aplicamos:
    • \text{Z} (do alemão zusammen = juntos): os dois grupos de maior prioridade estão do mesmo lado do plano do duplo.
    • \text{E} (do alemão entgegen = opostos): os dois grupos de maior prioridade estão em lados opostos do plano do duplo.
  • Sobre cis/trans: é uma nomenclatura mais antiga e só é perfeitamente aplicável quando se pode comparar diretamente dois grupos iguais (por exemplo: ambos os carbonos do duplo têm um \text{H} — daí dá para dizer “cis” se os dois \text{H} estão do mesmo lado). Quando não há hidrogênios ou quando os dois lados não têm grupos idênticos, cis/trans pode ser ambíguo ou não aplicável.

Passo 4

Aplicando CIP em C_1 (substituintes: \text{Br} e \text{Cl}):
  • Compare átomos ligados diretamente: \text{Br} (número atômico 35) vs \text{Cl} (número atômico 17).
  • Resultado: \text{Br} tem prioridade maior que \text{Cl}.
  • Então, no carbono C_1, o grupo de maior prioridade é \text{Br}.

Passo 5

Aplicando CIP em C_2 (substituintes: \text{CH}_3 e \text{CH}_2\text{CH}_3 — metil vs etil):
  • Átomos ligados diretamente a C_2: ambos os substituintes começam por um átomo \text{C} (portanto empate na primeira comparação).
  • Então olhamos para os átomos ligados a esse átomo substituinte:
    • Para o metil ( \text{CH}_3): o átomo carbono do metil está ligado a \{\text{H},\text{H},\text{H}\} → números atômicos (1,1,1).
    • Para o etil ( \text{CH}_2\text{CH}_3): o átomo carbono que se liga a C_2 (o carbono do grupo etil) está ligado a \{\text{C},\text{H},\text{C}\} (um desses \text{C} é o próximo carbono da cadeia) → números atômicos ordenados (6,6,1).
  • Comparando as listas em ordem decrescente, o etil (6,6,1) vence sobre o metil (1,1,1).
  • Resultado: no carbono C_2, o grupo de maior prioridade é \text{CH}_2\text{CH}_3 (etil). O metil é de prioridade menor.

Passo 6

Concluindo prioridades e aplicando definição E/Z:
  • Prioridades finais: em C_1 \text{Br} > \text{Cl}. Em C_2 \text{CH}_2\text{CH}_3 > \text{CH}_3.
  • Para construir os dois isômeros:
    • \text{Z}: os dois grupos de maior prioridade ( \text{Br} e \text{CH}_2\text{CH}_3) estão no mesmo lado do duplo.
    • \text{E}: os dois grupos de maior prioridade estão em lados opostos do duplo.
  • Observação sobre cis/trans: como não existem hidrogênios ligados aos carbonos do duplo (nem existem dois grupos idênticos que possam ser usados para o critério “cis/trans” clássico), a designação cis/trans não é aplicável de forma útil aqui. Logo, não existe uma correspondência cis = Z e trans = E neste caso porque cis/trans simplesmente não se aplica.

Passo 7

Descrição esquemática das estruturas (como representá-las mentalmente ou num desenho rápido):
  • Esquema do fragmento do duplo: C_1 = C_2, com em C_1 os ligantes \text{Br} e \text{Cl}, e em C_2 os ligantes \text{CH}_2\text{CH}_3 (etil) e \text{CH}_3 (metil).
  • \text{(Z)}: colocar \text{Br} e \text{CH}_2\text{CH}_3 do mesmo lado do plano do duplo; \text{Cl} e \text{CH}_3 do outro lado.
  • \text{(E)}: colocar \text{Br} e \text{CH}_2\text{CH}_3 em lados opostos do plano do duplo; \text{Cl} e \text{CH}_3 também em lados opostos.
  • Se fosse para desenhar em texto: por exemplo
    • \text{(Z)}:\quad \text{Br}\!-\!C_1{=}\!C_2\!-\!\text{CH}_2\text{CH}_3 (Br e Et no mesmo lado; Cl e Me no outro)
    • \text{(E)}:\quad \text{Br}\!-\!C_1{=}\!C_2\!-\!\text{CH}_2\text{CH}_3 (Br e Et em lados opostos)
      (isso é descrição; o essencial é a posição relativa de \text{Br} e \text{CH}_2\text{CH}_3.)

Passo 8

Resposta sobre equivalência entre os sistemas \text{E}\!/\!\text{Z} e cis/trans neste caso:
  • Neste composto a notação cis/trans não é aplicável porque nenhum dos carbonos do duplo tem \text{H} ligado e também não há pares idênticos de substituintes enfrentados que permitam usar o termo “cis” ou “trans” sem ambiguidade.
  • Portanto não há equivalência (nem comparação) entre \text{E}\!/\!\text{Z} e cis/trans neste caso: apenas \text{E} e \text{Z} são corretos e úteis.

Resposta

\text{(E)}-1-bromo-1-cloro-2-metil-1-buteno — grupos de maior prioridade ( \text{Br} em C_1 e \text{CH}_2\text{CH}_3 em C_2) em lados opostos do duplo.\n
\text{(Z)}-1-bromo-1-cloro-2-metil-1-buteno — grupos de maior prioridade ( \text{Br} em C_1 e \text{CH}_2\text{CH}_3 em C_2) no mesmo lado do duplo.\n
\text{cis/trans}: não aplicável neste composto (nenhum dos carbonos do duplo tem \text{H}); portanto não há equivalência cis/trans ↔ \text{E}/\text{Z} aqui.

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