Questão 5 Unifesp 2º dia
Os ácidos fumárico e maleico são ácidos carboxílicos isômeros entre si, cujas fórmulas estruturais são fornecidas a seguir.
A partir do ácido fumárico, é possível obter o ácido málico, e a partir do ácido maleico é possível obter o anidrido maleico, cujas fórmulas estruturais são apresentadas a seguir.
a) Escreva a fórmula molecular dos ácidos isoméricos fumárico e maleico. Identifique o tipo de isomeria apresentada por esses dois ácidos.
b) Escreva a equação balanceada da reação de obtenção do ácido málico a partir do ácido fumárico. Escreva a equação balanceada da reação de obtenção do anidrido maleico a partir do ácido maleico.
A) A representação a seguir ilustra a fórmula estrutural convencional do ácido fumárico:
Dessa forma, pode-se concluir que sua fórmula molecular é .
A isomeria que ocorre entre os dois compostos é do tipo geométrica (ou diastereoisomeria) já que, os compostos apresentam todos os átomos com mesma conectividade na estrutura mas não são uma molécula a imagem especular não-sobreponível da outra. Esse fenômeno ocorre em virtude da presença de uma ligação dupla entre carbonos (C=C) na qual os ligantes em cada um dos carbonos da insaturação são diferentes entre si e estão em configurações alternadas em relação ao eixo da ligação C=C, conforme indicado na representação abaixo:
Como essas interações não apresentam liberdade rotacional em virtude da simetria da interação orbitalar que forma a ligação (aproximação lateral entre orbitais "p" puros dos carbonos sp2 envolvidos) as duas formas (ácido maleico e fumárico) encontram uma barreira energética elevada para se converterem uma na outra de modo que sejam ambos isoláveis e com propriedades físico-químicas distintas caracterizando assim isômeros. Estes, por se diferenciarem apenas pela posição relativa dos ligantes em torno da ligação dupla, são denominados isômeros geométricos. Especificamente, o ácido fumárico é o isômero de configuração trans enquanto o ácido maleico é isômero de configuração cis.
B) Nota-se que, na transformação do ácido fumárico em ácido málico ocorreu a adição de dois grupos aos carbonos da insaturação: um hidrogênio e uma hidroxila, o que caracteriza uma adição Markovnikov de água ou hidratação.
Essa reação ocorre tipicamente em meio ácido (comumente já que sua base conjugada é estável e pouco nucleofílica não interferindo na natureza do produto, apenas acelerando-a) e é representada por:
A obtenção do anidrido málico ocorre pela desidração do ácido maleico, a qual ocorre por via intramolecular já que uma das hidroxilas de ácido carboxílico atua como nucleófilo frente à outra carboxila, que é atacada atuando como eletrófilo. Dessa forma, tem-se a eliminação de água como subproduto, com equação dada por:
