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-cloro-3-etil-4-metil-3-hepteno.
1-cloro-3-etil-4-metil-3-hepteno.
Passo 1
O enunciado pede: escrever as estruturas isoméricas E/Z para o composto
-cloro-
-etil-
-metil-
-hepteno), e indicar a designação cis–trans quando cabível; além disso, examinar nos casos em que ambos os sistemas (E–Z e cis–trans) são possíveis se há equivalência entre eles. Informações dadas e relevantes:
- A cadeia principal é um hepteno com dupla ligação em
(ou seja, dupla em posição ). - Substituintes: cloro em
( -cloro ), etil em ( -etil ), metil em ( -metil ). - Precisamos decidir prioridades (CIP) nos dois carbonos da dupla para determinar E ou Z, e verificar se cis/trans se aplica.
Passo 2
Vou escrever a conectividade da cadeia principal e posicionamento dos substituintes para ficar claro (uso a notação
para o i-ésimo carbono):
Substituições:
- grupo etil ligado em
: isso significa que tem, além de e da ligação dupla a , um substituinte ; - grupo metil ligado em
: tem, além de (dupla) e , um ; - cloro ligado em
: é no final da cadeia.
Observação importante para a resolução: para decidir E ou Z precisamos saber qual é o substituinte de maior prioridade em cada carbono da dupla
e
. Só depois comparamos se as prioridades maiores estão do mesmo lado (Z) ou em lados opostos (E).
Passo 3
Vou explicar, passo a passo, a regra de prioridade (Cahn–Ingold–Prelog) que usaremos:
- Primeiro critério: comparar os átomos diretamente ligados ao centro (aqui, aos carbonos da dupla). O átomo com maior número atômico tem maior prioridade.
- Se houver empate (por exemplo, ambos são carbonos), compara-se a lista dos átomos ligados a esse átomo (ordem decrescente de número atômico), fazendo uma comparação sequencial até desempatar.
- No caso de ligações múltiplas, usa-se a convenção de “átomos duplicados” — não é necessário aqui porque todos os primeiros átomos são carbonos simples conectados a outros átomos.
Exemplo simples (ilustrativo): entre um grupoe , o segundo tem prioridade porque ao seguir a cadeia encontra-se um átomo de cloro ( , ), enquanto o metil só tem hidrogênios ( ).
Passo 4
Aplicando CIP ao carbono
(um dos carbonos da dupla):
- Os dois grupos ligados a
, além de , são: - o grupo etil
— vou chamar de “Et” (átomo imediato: carbono, ); - o fragmento da cadeia que vai para
e — vou chamar de “cadeia-para- ” (átomo imediato também carbono, ).
- o grupo etil
- Como os átomos imediatamente ligados são ambos carbono, há empate inicial. Montamos as listas de átomos ligados a esses carbonos (ordenadas por número atômico) para desempatar:
- Para o carbono da cadeia-para-
(que é ): átomos ligados a são . Em termos de números atômicos e ordenados: . - Para o carbono do etil (o
ligado a ): átomos ligados são onde é o carbono terminal do etil; em números atômicos ordenados: .
- Para o carbono da cadeia-para-
- Ainda empate; avançamos um nível para comparar os átomos ligados a
versus os átomos ligados a : -
(na direção da cadeia) está ligado a → números atômicos: . -
(carbono terminal do etil, um ) está ligado a → .
-
- Comparando
com , o conjunto com vence. Logo, no carbono o substituinte de maior prioridade é o lado da cadeia que vai para (o lado que, por sua vez, leva a onde está o ). Resumo: - Prioridade em
: maior = “cadeia-para- ” (o lado que contém o ); menor = etil.
- Prioridade em
Passo 5
Agora aplicando CIP ao carbono
(o outro átomo da dupla):
- Os dois grupos ligados a
, além de , são: - o grupo metil
— átomo imediato carbono com ligações a três hidrogênios: → ; - o fragmento da cadeia que vai para
(o restante da cadeia: ) — átomo imediato também carbono, mas esse carbono está ligado a outro carbono além de e . A lista para começa → em números atômicos ordenados .
- o grupo metil
- Comparando
(lado ) com (metil), o lado tem maior prioridade porque contém carbono(s) enquanto o metil só tem hidrogênios além do próprio carbono. - Resumo:
- Prioridade em
: maior = “cadeia-para- ”; menor = metil.
- Prioridade em
Passo 6
Com as prioridades já decididas, identificamos os dois grupos de maior prioridade em cada carbono da dupla:
- No
: grupo de maior prioridade = “lado da cadeia para (que leva a com )”. - No
: grupo de maior prioridade = "lado da cadeia para ".
Definições de E e Z (explicação didática): -
(do alemão zusammen = junto): os dois grupos de maior prioridade ficam do mesmo lado da dupla; -
(entgegen = oposto): os dois grupos de maior prioridade ficam em lados opostos da dupla.
Então os dois isômeros possíveis são:
- Isômero
: o grupo “cadeia-para- (com em )” e o grupo “cadeia-para- ” estão do mesmo lado da dupla; os substituintes de menor prioridade (etil em e metil em ) ficam do outro lado. - Isômero
: o grupo “cadeia-para- (com )” e o grupo “cadeia-para- ” estão em lados opostos; etil e metil ficam um de cada lado também, invertidos em relação ao Z.
Passo 7
Comentário sobre a nomenclatura cis–trans e equivalência com E–Z:
- A designação cis–trans clássica é aplicável de maneira simples quando cada carbono da dupla tem um hidrogênio (isto é, quando em cada carbono da dupla existe exatamente um hidrogênio e um grupo substituinte). Nesse caso, “cis” = os dois hidrogênios (ou dois grupos idênticos) no mesmo lado, “trans” = em lados opostos.
- No nosso composto, tanto
quanto NÃO têm hidrogênios (cada um está ligado a três carbonos: a e etil; a e metil). Portanto a nomenclatura cis–trans clássica NÃO é aplicável aqui. - Regra prática sobre equivalência: quando a situação permite usar cis/trans (cada carbono da dupla com um H), então
-
equivale a “cis” e equivale a “trans” desde que as comparações de prioridade deem que os dois maiores substituintes são exatamente os hidrogênios (ou a situação clássica). Em outras situações (sem H na dupla, ou grupos complexos), só o sistema E/Z é universal e não se deve empregar cis/trans.
-
Passo 8
Resumo final conciso (nomes dos isômeros e observações):
- Existem dois estereoisômeros geométricos:
- -cloro- -etil- -metil- -hepteno e - -cloro- -etil- -metil- -hepteno, definidos conforme explicado (prioridade em : lado para com ; prioridade em : lado para ). - Designação cis–trans: não aplicável ao composto (nenhum dos carbonos da dupla possui H).
- Equivalência E–Z vs cis–trans: quando ambos os sistemas são aplicáveis (cada carbono da dupla tem um H),
corresponde a cis e a trans; caso contrário, apenas E/Z é adequado.
Resposta
(E)-
-cloro-
-etil-
-metil-
-hepteno
(Z)- -cloro-
-etil-
-metil-
-hepteno
Designação cis–trans: não aplicável (nenhum dos carbonos da dupla possui H).
Equivalência E–Z vs cis–trans: quando aplicável (cada carbono da dupla tem um H), ≡ cis e
≡ trans; caso contrário usar somente E/Z.
(Z)-
Designação cis–trans: não aplicável (nenhum dos carbonos da dupla possui H).
Equivalência E–Z vs cis–trans: quando aplicável (cada carbono da dupla tem um H),