Questão 101 — ENEM 2020 Digital

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Isomeria orgânica (tautomeria ceto-enólica) e Funções Oxigenadas (aldeídos, cetonas, álcoois)
• ⚡ Nível: Difícil — exige reconhecer o mecanismo específico de deslocamento do hidrogênio do carbono alfa e da ligação π, e não confundir tautômero com qualquer isômero de mesma fórmula molecular.
• 🎯 Tema/Habilidade: Tautomeria ceto-enólica; capacidade de relacionar transformações estruturais que preservam a fórmula molecular a partir da representação de uma substância orgânica.
• 🏆 Gabarito: C — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Dado que o feromônio representado é uma substância X, identifique qual alternativa mostra o tautômero (forma enólica) dessa substância."
• Palavras-chave decisivas: tautômero, mesma atividade, isômeros
• Armadilha típica: escolher qualquer estrutura com a mesma fórmula molecular do composto original (isômero de função, como uma cetona) achando que "isômero" já basta, ou escolher uma estrutura com número diferente de carbonos.
• O que a resposta precisa demonstrar: que a estrutura correta mantém o mesmo esqueleto carbônico do feromônio, mesma fórmula molecular, e resulta exclusivamente do deslocamento de um hidrogênio e de uma ligação dupla (não de uma reorganização maior da cadeia).

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Tautomeria: caso particular de isomeria dinâmica em que dois isômeros coexistem em equilíbrio químico e se interconvertem espontaneamente pelo deslocamento de um átomo de hidrogênio, acompanhado da reorganização de uma ligação dupla — sem alterar o número de átomos nem o esqueleto carbônico principal.
• Tautomeria ceto-enólica: o par mais clássico de tautômeros. A forma "ceto" tem uma carbonila (C=O); a forma "enol" (ene + ol) tem uma hidroxila ligada diretamente a um carbono que participa de uma ligação dupla (C=C−OH).
• Carbono alfa: carbono imediatamente adjacente à carbonila. É dele que sai o hidrogênio que migra para o oxigênio durante a enolização — por isso só compostos carbonílicos com hidrogênio no carbono alfa apresentam tautomeria ceto-enólica.
• Isomeria de função (para contraste): compostos com mesma fórmula molecular, mas grupos funcionais diferentes (por exemplo, aldeído e cetona). Só são tautômeros entre si se a interconversão ocorrer por simples deslocamento de próton — o que não é o caso de aldeído e cetona regioisômeros na carbonila.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "seu tautômero seja um potencial substituto" → a resposta deve ser especificamente o tautômero do feromônio, não qualquer isômero de mesma fórmula molecular.
• Evidência 2: a estrutura fornecida na figura é CH₃−CH₂−CHO → revela que o feromônio em questão é o propanal (aldeído propiônico), um aldeído de cadeia aberta com 3 carbonos e fórmula molecular C₃H₆O.
• Síntese: conhecendo a identidade do feromônio (propanal), o caminho é aplicar o mecanismo de tautomeria ceto-enólica sobre essa molécula específica e comparar o resultado com as cinco estruturas oferecidas.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Identificar a estrutura do feromônio

A figura do enunciado mostra a cadeia CH₃−CH₂−CHO: dois carbonos em sequência seguidos de uma carbonila terminal ligada a hidrogênio. Trata-se do propanal, um aldeído de 3 carbonos, com fórmula molecular C₃H₆O. Numerando a cadeia a partir da carbonila: C1 = CHO (carbono carbonílico), C2 = CH₂ (carbono alfa), C3 = CH₃ (carbono terminal).

Subpasso 4.2 — Construir o tautômero por enolização

Na tautomeria ceto-enólica, um hidrogênio do carbono alfa (C2) se desloca para o oxigênio da carbonila, enquanto a ligação dupla C1=O se converte em ligação simples C1−OH, e uma nova ligação dupla surge entre C1 e C2:

CH₃−CH₂−CH=O (propanal, forma ceto) ⇌ CH₃−CH=CH−OH (prop-1-en-1-ol, forma enólica)

O produto obtido é um enol de 3 carbonos: a hidroxila está ligada diretamente ao carbono que agora integra a ligação dupla (C1), e a fórmula molecular C₃H₆O é rigorosamente preservada — nenhum átomo foi adicionado, removido ou trocado de posição além do H que migrou.

Subpasso 4.3 — Verificação contra as alternativas

Comparando o resultado com as estruturas oferecidas, a alternativa que mostra CH₃−CH=CH−OH (configuração cis) é a C. Ela satisfaz simultaneamente os três critérios de um tautômero verdadeiro: (i) mesmo número de carbonos do composto original (3); (ii) mesma fórmula molecular (C₃H₆O); (iii) hidroxila sobre carbono de dupla ligação (enol genuíno, não um álcool comum). Nenhuma outra alternativa cumpre os três critérios ao mesmo tempo.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) Estrutura cíclica (ciclopropanona com metileno exocíclico)

❌ Incorreta: apresenta um anel de três carbonos fundido a uma carbonila, com uma dupla ligação exocíclica adicional — ou seja, 4 carbonos organizados em um esqueleto cíclico, com fórmula molecular diferente da do propanal (C₃H₆O). Tautomeria jamais transforma uma cadeia aberta em anel nem altera o número de carbonos; ela apenas reposiciona um H e uma ligação π dentro do mesmo esqueleto.

B) Acetona (propan-2-ona, CH₃−CO−CH₃)

❌ Incorreta: tem, de fato, a mesma fórmula molecular do propanal (C₃H₆O) e é um isômero dele — mas um isômero de função (aldeído → cetona), não um tautômero. Para "mover" a carbonila do C1 para o C2 seria necessário reorganizar mais de uma ligação simultaneamente (não apenas deslocar um único hidrogênio entre átomos adjacentes), o que foge do mecanismo de prototropismo que define a tautomeria.

C) Prop-1-en-1-ol (CH₃−CH=CH−OH, configuração cis)

✅ Correta: é exatamente a forma enólica do propanal, obtida pelo deslocamento do hidrogênio do carbono alfa (C2) para o oxigênio, com formação simultânea da dupla ligação C1=C2 e da hidroxila em C1. Mantém os 3 carbonos e a fórmula molecular C₃H₆O — os únicos requisitos de um tautômero verdadeiro.

D) But-2-en-1-ol (CH₃−CH=CH−CH₂−OH, configuração trans)

❌ Incorreta: possui 4 carbonos, um a mais que o propanal, o que já invalida a estrutura como tautômero. Além disso, a hidroxila está ligada a um carbono saturado (CH₂, sp³) e não ao carbono da dupla ligação — trata-se de um álcool alílico, não de um enol.

E) Butanal (CH₃−CH₂−CH₂−CHO)

❌ Incorreta: possui 4 carbonos e fórmula molecular C₄H₈O, diferente da do propanal (C₃H₆O). É apenas o homólogo seguinte na série dos aldeídos (um CH₂ a mais), e não um isômero — muito menos um tautômero — do composto original.

🏆 Gabarito: C — Prop-1-en-1-ol (CH₃−CH=CH−OH) é a única estrutura que preserva o esqueleto de 3 carbonos e a fórmula molecular do propanal, apresentando a hidroxila exatamente sobre o carbono de dupla ligação, como exige a definição de tautômero enólico.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: C é a única alternativa que resulta do deslocamento de um único hidrogênio do carbono alfa do propanal para o oxigênio da carbonila, mantendo os 3 carbonos e a fórmula molecular C₃H₆O — a definição exata de tautômero ceto-enólico.
• Padrão de cobrança: o ENEM costuma explorar tautomeria pedindo o reconhecimento do par ceto-enol a partir de uma estrutura dada, geralmente em contexto aplicado (feromônios, fármacos, biomoléculas), testando se o aluno confunde tautômero com isômeros de cadeia, posição ou função.
• Generalização: para resolver qualquer questão de tautomeria ceto-enólica: (1) localize a carbonila e identifique o carbono alfa; (2) desloque mentalmente um H do carbono alfa para o oxigênio; (3) transforme a dupla C=O em C−OH e crie uma nova dupla C=C entre o antigo carbono carbonílico e o antigo carbono alfa; o número de carbonos e a fórmula molecular nunca mudam nesse processo.
• Dica de eliminação rápida: descarte de imediato qualquer alternativa com número de carbonos diferente do composto original (aqui elimina D e E) e qualquer estrutura cíclica quando o composto de partida é de cadeia aberta (elimina A); entre o que sobra, confirme se a hidroxila está sobre um carbono de dupla ligação (enol) e não apenas próxima a ela (álcool alílico) nem ausente de dupla (isômero de função, como a cetona da alternativa B).
• Conexões: isomeria de função (aldeídos × cetonas) e nomenclatura de álcoois insaturados; o mesmo raciocínio de deslocamento do carbono alfa aparece em reações de condensação aldólica e na explicação da estabilidade relativa de compostos carbonílicos biológicos.