Questão 81 — ENEM 2016Caderno azul · 1º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Química Orgânica (grupos funcionais, polaridade e forças intermoleculares aplicadas à química medicinal)
• ⚡ Nível: Médio — exige ler uma fórmula estrutural substituída e relacionar o tipo de grupo funcional à polaridade e à lipofilia, sem exigir cálculo algum.
• 🎯 Tema/Habilidade: Relação estrutura–propriedade (polaridade × coeficiente de partição) no planejamento de fármacos; competência de interpretar representações estruturais de compostos orgânicos.
• 🏆 Gabarito: D — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Comparando as estruturas dos Compostos 1 e 2 com a da testosterona, diga se a lipofilia de cada um deles é maior, menor ou igual à da testosterona."
• Palavras-chave decisivas: lipofilia, coeficiente de partição, ambientes apolares
• Armadilha típica: achar que qualquer alteração na fórmula (trocar OH por H ou por CH₃) é "neutra" ou até que reduzir o tamanho do grupo (H no lugar de OH) tornaria a molécula mais polar — quando, na verdade, o que importa é qual tipo de interação intermolecular o grupo permite fazer com a água.
• O que a resposta precisa demonstrar: reconhecer que a hidroxila (–OH) é um grupo polar, capaz de ligação de hidrogênio com a água, e que sua substituição por –H ou –CH₃ (grupos apolares) elimina essa interação, aumentando a afinidade da molécula por ambientes apolares.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Lipofilia: tendência de uma substância se dissolver preferencialmente em solventes apolares (óleos, gorduras, membranas celulares) em vez de em água.
• Coeficiente de partição (P, ou log P): razão entre a concentração do soluto na fase apolar (tipicamente octanol) e na fase aquosa, em sistema bifásico no equilíbrio; quanto maior o log P, mais lipofílica é a substância.
• Polaridade de grupos funcionais: a hidroxila (–OH) é polar e forma ligações de hidrogênio com a água, favorecendo a solubilidade aquosa (hidrofilia); grupos hidrocarbônicos como –H (ausência de substituinte polar) e –CH₃ (metila) são apolares e não fazem ligação de hidrogênio, favorecendo a solubilidade em meio apolar.
• Esqueleto esteroide comum: testosterona, Composto 1 e Composto 2 compartilham exatamente o mesmo núcleo de anéis fundidos (esqueleto esteroide), diferindo apenas no substituinte X ligado ao carbono do anel de cinco membros. Isso isola o grupo X como a única variável responsável pela mudança de lipofilia.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "X = OH (Testosterona); X = H (Composto 1); X = CH₃ (Composto 2)" → mostra, pela figura, que as três moléculas têm estrutura idêntica exceto pelo substituinte X, transformando a questão em uma comparação direta entre os grupos –OH, –H e –CH₃.
• Evidência 2: "mede o grau de afinidade que a substância tem com ambientes apolares, podendo ser avaliada por seu coeficiente de partição" → define lipofilia de forma operacional: quanto mais apolar o grupo X, maior o coeficiente de partição e maior a lipofilia.
• Síntese: como o "corpo" esteroide é igual nas três estruturas, resolver a questão se resume a comparar a polaridade de –OH (referência, na testosterona) com a de –H e –CH₃ (nos compostos 1 e 2) e concluir, para cada um, se a lipofilia aumenta ou diminui.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Estabelecer a referência: testosterona (X = OH)

A hidroxila é um grupo capaz de atuar como doadora e aceitadora de ligação de hidrogênio com a água. Essa interação favorece a dissolução em meio aquoso (hidrofilia) e, consequentemente, reduz o coeficiente de partição octanol/água da molécula. A testosterona é, portanto, a referência de menor lipofilia entre as três estruturas — é o "piso" da comparação que as alternativas pedem.

Subpasso 4.2 — Composto 1 (X = H)

Ao trocar –OH por –H, retira-se do carbono a hidroxila e, junto com ela, a capacidade de ligação de hidrogênio naquele ponto da molécula — resta apenas um átomo de hidrogênio ligado diretamente ao anel. Sem grupo polar algum nesse ponto, a interação da molécula com a água diminui e a afinidade por ambientes apolares aumenta. Logo: lipofilia do Composto 1 maior que a lipofilia da testosterona.

Subpasso 4.3 — Composto 2 (X = CH₃) e verificação final

Ao trocar –OH por –CH₃, além de eliminar a hidroxila, introduz-se um grupo metila — um substituinte hidrocarbônico tipicamente apolar, que soma superfície hidrofóbica à molécula. Assim como o hidrogênio, o grupo metila não faz ligação de hidrogênio com a água, de modo que o Composto 2 também é mais lipofílico que a testosterona (e, entre si, o Composto 2 tende a ser ainda mais apolar que o Composto 1, embora isso não seja o que a alternativa pergunta). Ordenando as três lipofilias: Testosterona (X = OH) < Composto 1 (X = H) < Composto 2 (X = CH₃). Confrontando com as alternativas, a única que descreve "maior e maior" para os Compostos 1 e 2, respectivamente, é a alternativa D — batendo exatamente com o raciocínio estrutural desenvolvido.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) menor e menor que a lipofilia da testosterona.

❌ Incorreta: inverte a lógica da polaridade — trata a remoção da hidroxila (grupo polar) como se tornasse a molécula mais afim da água, quando na realidade elimina a ligação de hidrogênio e aumenta a lipofilia dos dois compostos.

B) menor e maior que a lipofilia da testosterona.

❌ Incorreta: atribui ao Composto 1 (X = H) uma lipofilia menor que a da testosterona. Como o hidrogênio não faz ligação de hidrogênio como o –OH faz, ele não pode deixar a molécula mais hidrofílica; a lipofilia do Composto 1 deve ser maior, não menor.

C) maior e menor que a lipofilia da testosterona.

❌ Incorreta: inverte o comportamento do Composto 2, tratando o grupo metila (–CH₃), essencialmente apolar, como se fosse mais polar do que a hidroxila — contraria a própria natureza dos hidrocarbonetos, que são a base da lipofilia.

D) maior e maior que a lipofilia da testosterona.

✅ Correta: tanto a remoção da hidroxila (Composto 1) quanto sua substituição por um grupo metila apolar (Composto 2) eliminam a capacidade de ligação de hidrogênio com a água presente na testosterona, aumentando a afinidade dos dois compostos por ambientes apolares — ou seja, aumentando a lipofilia de ambos em relação à testosterona.

E) menor e igual à lipofilia da testosterona.

❌ Incorreta: além de errar o sentido da comparação para o Composto 1, afirma que o Composto 2 teria lipofilia igual à da testosterona, ignorando que –CH₃ (apolar) e –OH (polar, com ligação de hidrogênio) têm comportamentos físico-químicos completamente distintos frente à água.

🏆 Gabarito: D — a substituição da hidroxila por hidrogênio ou por metila retira da molécula a capacidade de ligação de hidrogênio com a água, tornando os Compostos 1 e 2 mais lipofílicos que a testosterona.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: D é a única alternativa coerente com a química dos grupos envolvidos, pois reconhece que ambos os substituintes (H e CH₃) tornam a molécula menos polar — e, portanto, mais lipofílica — que a hidroxila da testosterona.
• Padrão de cobrança: o ENEM recorrentemente explora a relação entre grupo funcional, polaridade e solubilidade/afinidade por meios polares ou apolares, seja em contextos de sabões e detergentes, poluentes ambientais ou, como aqui, química medicinal e planejamento de fármacos.
• Generalização: substituintes capazes de ligação de hidrogênio (–OH, –NH₂, –COOH) aumentam a hidrofilia de uma molécula; substituintes hidrocarbônicos (–H, –CH₃, cadeias carbônicas maiores) aumentam sua lipofilia.
• Dica de eliminação rápida: identifique primeiro o grupo funcional da referência — aqui, a hidroxila é polar. Qualquer alternativa que diga que trocar –OH por –H ou –CH₃ diminui a lipofilia já pode ser descartada de cara, pois grupos apolares jamais aumentam a afinidade por água.
• Conexões: o mesmo raciocínio explica a ação de sabões e detergentes (cabeça polar/cauda apolar) e é a base da regra dos cinco de Lipinski, usada para prever a absorção e a biodisponibilidade oral de fármacos.