PROBLEMA 5.17
Quais das seguintes substâncias apresentam a forma meso? (Lembre-se de que o sufixo -ol refere-se a um álcool, ROH ).
2,3-pentanodiol
Quais das seguintes substâncias apresentam a forma meso? (Lembre-se de que o sufixo -ol refere-se a um álcool, ROH ).
2,3-pentanodiol
Passo 1
O enunciado pergunta quais das substâncias listadas apresentam forma meso; a substância que vamos analisar é
. Informação dada: estrutura do composto, que é um diálcool vicinal com cinco carbonos. A estrutura que usarei é
Nada mais foi pedido além de identificar se existe ou não um isômero meso.
Passo 2
Primeiro passo prático: identificar possíveis centros estereogênicos (carbonos quirais). Um carbono é centro estereogênico se estiver ligado a quatro substituintes diferentes. Vamos olhar os carbonos relevantes da estrutura
.
- O carbono
(o primeiro ) está ligado a: , , (o grupo à esquerda) e ao grupo (à direita). São quatro substituintes distintos → é centro estereogênico. - O carbono
(o segundo ) está ligado a: , , (à direita) e ao grupo (à esquerda). Também são quatro substituintes distintos → é centro estereogênico.
Portanto há dois centros estereogênicos:
e
.
Passo 3
Com
centros estereogênicos, o número máximo de estereoisômeros é
. Esses se organizam normalmente em dois pares de enantiômeros: um par é
e
, o outro par é
e
. Um isômero meso pode ocorrer quando a configuração mista
(ou
) é idêntica à sua imagem especular por ter um plano interno de simetria — nesse caso a molécula é achiral apesar de ter centros estereogênicos.
Passo 4
Explicando com calma o que é “meso”: um composto meso
- tem centros estereogênicos (ainda que sejam dois, quatro, etc.);
- é achiral porque possui algum elemento de simetria (usualmente um plano de simetria) que torna a molécula superponível à sua imagem no espelho;
- tipicamente ocorre quando os centros estereogênicos têm configurações opostas e os substituintes em torno deles são dispostos de modo simétrico (ex.: 2,3-butanodiol é um caso clássico, porque os grupos nas extremidades são iguais:
de ambos os lados).
Então, para que
tivesse forma meso, a conformação com configurações opostas (
ou
) precisaria apresentar um plano de simetria que trocasse
com
e deixasse a molécula inalterada.
Passo 5
Agora testamos se existe esse plano de simetria. Para haver um plano de simetria vertical que passe entre
e
(o caso típico que dá meso em diálcoois vicinais), os grupos ligados a
e
em posições correspondentes devem ser equivalentes dois a dois. Compare os substituintes não idênticos nos dois centros:
- Em
: além de e , um substituinte é (o grupo à esquerda, o carbono 1). - Em
: além de e , o substituinte correspondente à direita é (o grupo formado pelos carbonos 4–5).
Ou seja, o substituinte “esquerdo” de
é
e o substituinte “direito” de
é
. Esses dois grupos não são idênticos (
). Portanto não existe um plano que troque
por
mantendo a molécula inalterada.
Passo 6
Como não há simetria que torne a configuração mista
igual à sua imagem especular, o isômero
não é meso — ele é quirais e terá um enantiômero
. Os outros dois isômeros
e
também são enantiômeros entre si. Conclusão: entre os quatro estereoisômeros de
não existe um isômero meso.