Pesquisar e indicar se as moléculas (a)
, (b) SiHFBrCl (onde o primeiro átomo listado é o átomo central), podem exibir isomeria óptica.
Passo 1
O enunciado pede que verifiquemos se as moléculas (a)
e (b)
(onde o primeiro átomo listado,
, é o átomo central) podem exibir isomeria óptica.
Informações dadas: as fórmulas das duas moléculas e, para (b), que é o centro tetraédrico com substituintes
.
Pergunta a responder: cada uma dessas moléculas pode ser quiral (ter enantiômeros) e, portanto, ser opticamente ativa?
Informações dadas: as fórmulas das duas moléculas e, para (b), que
Pergunta a responder: cada uma dessas moléculas pode ser quiral (ter enantiômeros) e, portanto, ser opticamente ativa?
Passo 2
O que significa “isomeria óptica” de forma prática (aula rápida): uma molécula é opticamente ativa quando existe um par de moléculas que são imagens especulares uma da outra e que não são sobreponíveis — essas imagens especulares são chamadas de enantiômeros. Uma maneira muito direta de detectar isso numa prova rápida é procurar por centros estereogênicos ou por ausência de elementos de simetria que tornem a molécula sobreponível com sua imagem especular.
Passo 3
Critério simples e útil para o exame (passo-a-passo para decidir):
- Se um átomo tetraédrico central (por exemplo,
ou ) está ligado a quatro grupos diferentes, então esse átomo é um centro estereogênico e a molécula será quiral (a menos que haja outra simetria global que anule a quiralidade). Em notação genérica, se tivermos um átomo ligado aos grupos e todos são diferentes, então o centro é estereogênico. - Se o átomo central tem dois ou mais substituintes idênticos (por exemplo,
ou ), normalmente não é um centro estereogênico. Nesses casos devemos procurar se a molécula tem um plano de simetria ou um centro de inversão — presença desses elementos implica achiralidade. - Observação prática: átomos como
em geometria tetraédrica comportam-se tal como tetraédrico no que diz respeito a estereogenicidade; já átomos como podem inverter facilmente (inversão de amina), o que às vezes impede isolação de enantiômeros, mas isso não é o caso de tetraédrico comum.
Passo 4
Aplicando o critério à molécula (a)
: o átomo central é
ligado a dois átomos
idênticos e a dois átomos
idênticos. Em termos do critério, os substituintes do carbono são
— claramente não são quatro grupos diferentes, logo o carbono não é um centro estereogênico simples. Portanto, à primeira vista, a molécula não tem um centro tetraédrico com quatro ligantes distintos.
Explicação geométrica adicional para (a), para você poder justificar numa prova: com dois pares idênticos ( e
), sempre existe uma operação de simetria que transforma a molécula em sua imagem especular (por exemplo, uma rotação de
em torno de um eixo apropriado ou um plano de simetria que troca os membros de cada par). Um exemplo análogo mais simples é
(diclorometano), que não é ópticamente ativo. Assim,
é achiral e não exibirá isomeria óptica.
Explicação geométrica adicional para (a), para você poder justificar numa prova: com dois pares idênticos (
Passo 5
Aplicando o critério à molécula (b)
: o átomo central indicado é
, e os quatro grupos ligados a ele são
— todos diferentes entre si. Isso satisfaz diretamente o critério de um centro estereogênico tetraédrico:
é ligado a quatro substituintes distintos, logo é um centro que gera quiralidade.
Sobre estabilidade prática (uma dúvida frequente): um centro tetraédrico em não sofre a rápida inversão espacial que algumas aminas (átomos de
) apresentam; portanto, os enantiômeros de uma silila tetraédrica como
podem, em princípio, ser isolados e mostrar atividade óptica, salvo que ocorram reações químicas que racemizem a amostra. Para a prova, basta dizer que
tetraédrico com quatro substituintes diferentes é um centro estereogênico válido.
Sobre estabilidade prática (uma dúvida frequente): um centro tetraédrico em
Passo 6
Dica prática para provas: passo a passo rápido no enunciado — (1) identifique o átomo central, (2) liste os quatro substituintes, (3) se os quatro forem distintos, responda “sim” (chirality provável), se houver pares idênticos, procure plano de simetria e responda “não” se achar um. Sempre justifique com “quatro grupos diferentes” ou “existem substituintes idênticos / plano de simetria”.
Resposta
(a) Não —
é achiral (dois pares de substituintes idênticos).
(b) Sim — pode exibir isomeria óptica (o
é tetraédrico com quatro substituintes diferentes).
(b) Sim —