2- Um mol de um ácido carboxilico de estrutura A foi submetido à reação de ozonólize em meio redutor, gerando um mol de butanal, um mol de propan-1,3dint e um mol de ácido 6-0xo-heptanóleo. A partir destas informações, mostre a fórmula estrutural da ácido carboxilico A. (1 ponto)
Passo 1
O enunciado diz que 1 mol do ácido carboxílico A foi submetido à ozonólise em meio redutor e que os produtos (1 mol de cada) foram: butanal, propan-1,3‑dint e ácido 6‑0xo‑heptanóleo. Vou primeiro esclarecer as informações que vou usar (há duas abreviações ambíguas no enunciado):
Produto 1: butanal — isto é claro: aldeído de quatro carbonos, fórmula \mathrm{CH_3CH_2CH_2CHO}.
Produto 2: escrevi como propan-1,3‑dint, e vou interpretar isto como propan‑1,3‑dial (propanedial, ou seja, o dialdeído \mathrm{OHC\!-\!CH_2\!-\!CHO}). Se essa interpretação estiver errada, o restante da resolução muda.
Produto 3: ácido 6‑0xo‑heptanóico (interpreto como ácido 6‑oxoheptanóico, isto é, um ácido heptanoico com cetona na posição 6 em relação ao grupo carboxila; fórmula estrutural do fragmento: \mathrm{HOOC\!-\!(CH_2)_4\!-\!CO\!-\!CH_3}, totalizando 7 carbonos no fragmento ácido).
Informações relevantes que temos (resumidas):
Produtos têm, em número de carbonos, 4 (butanal), 3 (propanedial) e 7 (ácido heptanoico substituído). Portanto o ácido original A tinha 4+3+7=14 carbonos no total.
O enunciado afirma ozonólise (reação que parte de insaturações C=C e que as quebra formando carbonilas). Vou usar isso para reconstruir o esqueleto de A.
Passo 2
Mini‑aula sobre ozonólise (passo a passo, para você entender como usar isso na prova):
O que a ozonólise faz, de forma prática? Quando um alceno R^1\!-\!C\!=\!C\!-\!R^2 sofre ozonólise seguida de trabalho redutor (por ex. \mathrm{Zn/Me_2S}), a ligação dupla é cortada e cada carbono da dupla vira um carbonila: R^1\!-\!C\!=\!C\!-\!R^2 \xrightarrow{\text{ozonólise redutora}} R^1\!-\!C(=O) e R^2\!-\!C(=O). Em palavras: o alceno gera dois carbonilos (aldeídos ou cetonas, dependendo da substituição dos carbonos originais).
Contas úteis para escolher método em provas:
Cada dupla C=C fornece exatamente 2 carbonilas novos após ozonólise redutora.
Carbonilas já presentes no reagente (como a carbonila do grupo carboxila) não são “criados” pela ozonólise — elas já existem no reagente inicial.
A soma do número de carbonos dos fragmentos obtidos pela ozonólise é igual ao número de carbonos da molécula inicial (pois foi só cortada a cadeia).
Aplicando aqui: nos produtos há, contando carbonilas:
Butanal: 1 carbonila (aldeído).
Propanedial: 2 carbonilas (dois aldeídos).
Ácido 6‑oxoheptanóico: 2 carbonilas (a carbonila da carboxila + a carbonila da cetona).
Total de carbonilas nos produtos = 1+2+2=5.
Mas uma dessas cinco já existia no reagente inicial (a carbonila do grupo carboxílico do ácido A). Logo, o número de carbonilas geradas pela ozonólise = 5-1=4. Como cada C=C gera 2 carbonilas, deduzimos que A tinha \dfrac{4}{2}=2 duplas ligações. Portanto A é um ácido insaturado com duas insaturações (um dieno), e tem 14 carbonos totais.
Passo 3
Estratégia de reconstrução (a melhor forma em prova é sempre “juntar” os fragmentos pelas carbonilas formadas):
Raciocínio chave: cada dupla no composto original correspondia, após ozonólise, a um par de carbonilas que aparecem em dois fragmentos. Portanto, para reconstruir A ligamos pares de carbonilas dos produtos de volta, transformando cada par carbonila–carbonila em uma ligação dupla.
Identifique quais carbonilas foram “produzidas” pela ozonólise (ou seja, não a carbonila da carboxila original):
Butanal: a sua carbonila (aldeído) tem origem em uma das clivagens.
Propanedial: ambas carbonilas (as duas extremidades) são provenientes de clivagens.
Ácido 6‑oxoheptanóico: a cetona é proveniente de clivagem; a carbonila da carboxila é a carbonila pré‑existente (ela já estava no reagente inicial).
Temos então 4 carbonilas originadas pela ozonólise: 1 de butanal, 2 de propanedial, 1 da cetona do ácido heptanoico. Essas quatro carbonilas correspondem a 2 duplas no composto original — portanto devemos parear essas quatro carbonilas em dois pares, cada par formando uma das duplas do dieno inicial.
Qual pareamento faz sentido (e conserva a sequência linear de carbonos)? O pareamento natural e que dá uma cadeia linear é:
Parear a carbonila do butanal com uma extremidade do propanedial. Assim, ao ligar reversamente essas duas carbonilas formamos uma dupla que une o fragmento C4 (butanal) ao fragmento C3 (propanedial).
Parear a outra extremidade do propanedial com a carbonila cetona do ácido heptanoico. Assim formamos a segunda dupla, ligando o propanedial ao fragmento de 7 carbonos que contém a carboxila.
Esse pareamento coloca o fragmento de 3 carbonos (propanedial) no meio, ligando à esquerda o fragmento C4 (butanal) e à direita o fragmento C7 (ácido substituído). Isso reconstrói uma cadeia linear de 4+3+7=14 carbonos com duas duplas: uma entre os carbonos “terminal” do fragmento de 4 e a primeira extremidade do fragmento de 3; outra entre a segunda extremidade do fragmento de 3 e a carbonila que deu origem à cetona do fragmento de 7.
Passo 4
Como transformar esse pareamento em fórmula estrutural do ácido A (passo a passo para você fazer rápido em prova):
Escreva os fragmentos em sequência (da esquerda para a direita): fragmento de 4 carbonos (que deu butanal) — fragmento de 3 carbonos (que deu propanedial) — fragmento de 7 carbonos (que contém a carboxila). Na ozonólise redutora cada carbonila originada pela clivagem vem do carbono da dupla original; ao refazer a dupla, substituímos cada carbonila por um átomo de carbono sp2 ligado por dupla à outra parte.
Assim, a cadeia linear do ácido A (sem as carbonilas formadas na ruptura) é um alcanodieno cuja forma condensada (esqueleto) fica:\mathrm{CH_3\!-\!CH_2\!-\!CH_2\!-\!CH=CH\!-\!CH_2\!-\!CH=CH\!-\!CH_2\!-\!CH_2\!-\!CH_2\!-\!CH_2\!-\!CH_2\!-\!COOH}Observações sobre essa escrita:
À esquerda estão os 4 carbonos do fragmento que deu butanal; a dupla seguinte une com o fragmento de 3 carbonos (o \mathrm{CH_2} do meio) e a segunda dupla une esse \mathrm{CH_2} ao fragmento de 7 carbonos que termina em \mathrm{COOH}.
Conte os carbonos para conferir: 3 (CH3, CH2, CH2) + 1 (CH que participa da primeira dupla) + 1 (CH da primeira dupla) + 1 (CH2 central) + 1 (CH da segunda dupla) + 1 (CH da segunda dupla) + 5 (os cinco \mathrm{CH_2} restantes) + 1 (carbono da carboxila) = 14 carbonos no total.
Esse esqueleto é exatamente um ácido carboxílico linear de 14 carbonos contendo duas duplas isoladas, com a posição das duplas onde indicamos.
Passo 5
Verificação rápida (sempre faça isso em prova para ganhar segurança):
Se eu romper a dupla entre os carbonos 4 e 5 (a primeira dupla) obtém‑se à esquerda o fragmento \mathrm{CH_3CH_2CH_2CHO} (butanal) e à direita a porção que inicia o fragmento de 3 carbonos com uma carbonila (metade do propanedial).
Se eu romper a dupla entre os carbonos 7 e 8 (a segunda dupla) obtém‑se a outra extremidade do propanedial (aldeído) e, do lado direito, um fragmento que contém a carboxila e, na posição apropriada, a carbonila que apareceu como cetona — que é o ácido 6‑oxoheptanóico.
O emparelhamento de carbonilas que fiz garante que os tipos funcionais (aldeído, dialdeído, cetona + ácido) correspondam aos produtos dados e que a soma dos carbonos seja 14. Tudo coerente com ozonólise em trabalho redutor (as carbonilas geradas são aldeídos/cetonas).