Mapa de questões · 2º dia
Questão 123 — ENEM 2023
Entre os medicamentos mais comuns consumidos para o alívio da dor está o ibuprofeno, um composto quiral com ação anti-inflamatória e efeito analgésico, que é comercializado como fármaco opticamente puro, ou seja, sem a mistura com outro isômero óptico.
Além do ibuprofeno, destacam-se também os princípios ativos a seguir, presentes em outros medicamentos para o alívio da dor: fenacetina, paracetamol, dipirona sódica, diclofenaco sódico e butilbrometo de escopolamina.
O princípio ativo que apresenta o mesmo tipo de isomeria espacial que o ibuprofeno é o(a)
Alternativas
Resolução
Ficha da Questão
- Matérias necessárias: Química Orgânica (isomeria espacial, isomeria óptica, carbono quiral), identificação de centros assimétricos em moléculas de fármacos.
- Nível: Difícil — exige analisar cada estrutura molecular para identificar se existe carbono quiral (ligado a 4 grupos diferentes). A dificuldade está em reconhecer que fenacetina, paracetamol, dipirona e diclofenaco não têm C quiral, enquanto butilbrometo de escopolamina tem (esqueleto tropano com múltiplos centros estereogênicos).
- Tema/Habilidade BNCC: EM13CNT307 — analisar relações entre estrutura molecular e atividade biológica de compostos, incluindo quiralidade de fármacos.
- Gabarito oficial: E
Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando
- Comando reformulado: "Qual, entre 5 fármacos (fenacetina, paracetamol, dipirona, diclofenaco, escopolamina), apresenta isomeria óptica (carbono quiral) como o ibuprofeno?"
- Palavras-chave ancorais: "composto quiral", "ação anti-inflamatória", "comercializado opticamente puro", "mesmo tipo de isomeria espacial".
- Armadilha antecipada: (i) achar que todo fármaco tem C quiral (não — paracetamol, fenacetina são aquirais); (ii) confundir isomeria óptica com isomeria geométrica (cis-trans); (iii) não analisar atentamente os 4 substituintes de cada carbono suspeito.
- Critério de acerto: o fármaco com pelo menos um carbono ligado a 4 grupos diferentes (carbono quiral) é o que tem isomeria óptica, como o ibuprofeno.
Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais
a) Isomeria espacial (estereoisomeria):
Duas subcategorias principais:
- Geométrica (cis-trans): ocorre em ligações duplas ou anéis, com substituintes em posições relativas diferentes.
- Óptica: ocorre quando há carbono quiral (C sp³ ligado a 4 grupos diferentes) ou outro centro estereogênico — cria enantiômeros que desviam a luz polarizada em direções opostas.
b) Carbono quiral (ou assimétrico, ou estereogênico):
Carbono sp³ com quatro substituintes todos diferentes. Indicado por C.
c) Análise individual dos 5 fármacos:
| Fármaco | Estrutura resumida | Tem C quiral? | Isomeria óptica? |
|---|---|---|---|
| Fenacetina | Anel aromático + amida (CH₃CH₂O—C₆H₄—NH—CO—CH₃) | Não | Não (só aromáticos e grupos aquirais) |
| Paracetamol | Anel aromático + amida (HO—C₆H₄—NH—CO—CH₃) | Não | Não |
| Dipirona sódica | Pirazolona + grupo sulfonato | Não (os C dos anéis e substituintes são aquirais) | Não |
| Diclofenaco sódico | Dois anéis + CH₂COO⁻ Na⁺ | Não (CH₂ é aquiral — dois H iguais) | Não |
| Butilbrometo de escopolamina | Esqueleto tropano (biciclo), epóxido, éster de ácido trópico, amônio quaternário | Sim (múltiplos C estereogênicos no tropano + C do ácido trópico) | Sim — óptica |
d) Por que o ibuprofeno é quiral:
Estrutura: $\text{(CH}_3\text{)}_2\text{CH—CH}_2\text{—C}_6\text{H}_4\text{—CH(CH}_3\text{)—COOH}$.
O C central (α-carbono do ácido, ligado a C₆H₄, CH₃, COOH e H) tem 4 grupos diferentes → C quiral. Sua forma S-(+) tem atividade farmacológica; a R-(−) é inativa (o racêmico é frequentemente comercializado, mas a forma "pura" é a S).
e) Por que escopolamina (e seu derivado butilbrometo) é quiral:
- Esqueleto tropano (biciclo nitrogenado rígido) → diversos carbonos sp³ com substituintes diferentes.
- Grupo éster de ácido trópico (Ph—CH(CH₂OH)—COO—) → o C α do éster (ligado a Ph, CH₂OH, H, COO—) é quiral.
- Grupo epóxido no tropano adiciona mais centros.
- A escopolamina natural é um estereoisômero específico (levógiro) — tem atividade farmacológica.
Passo 3 — Decodificação do Enunciado
- "ibuprofeno, composto quiral" → referência tem isomeria óptica por C quiral.
- "mesmo tipo de isomeria espacial" → buscar outro composto com isomeria óptica (não geométrica).
- Cinco candidatos; só um deles tem C quiral.
Das estruturas, apenas butilbrometo de escopolamina contém carbonos quirais no esqueleto tropano e/ou no éster de ácido trópico.
Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)
Subpasso 4.1 — Identificar o tipo de isomeria do ibuprofeno.
Ibuprofeno é quiral → isomeria óptica (estereoisomeria por C assimétrico).
Subpasso 4.2 — Testar carbono quiral em cada candidato.
Fenacetina (4-etoxi-acetanilida): estrutura plana com anel aromático e grupos simétricos CH₃, CH₂, NH, O. Nenhum C sp³ com 4 substituintes diferentes. Aquiral.
Paracetamol (N-acetil-p-aminofenol): estrutura semelhante, com —OH, —NH—CO—CH₃, anel aromático. Aquiral.
Dipirona sódica: estrutura com anel pirazolona, CH₃ e grupo sulfonato. Nenhum C sp³ diferente dos vizinhos com 4 grupos distintos. Aquiral.
Diclofenaco sódico: estrutura com —C₆H₃Cl₂—NH—C₆H₄—CH₂—COO⁻. O CH₂ tem 2 H (iguais), não é quiral. Nenhum outro C sp³ relevante. Aquiral.
Butilbrometo de escopolamina: esqueleto tropano rígido com dois C sp³ assimétricos, mais o C do éster ácido trópico (α-COO, com Ph, H, CH₂OH, COO—). Quiral — múltiplos centros estereogênicos.
Subpasso 4.3 — Conclusão.
Somente butilbrometo de escopolamina tem isomeria óptica, como o ibuprofeno. Alternativa E.
Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas
A) fenacetina. ❌ Incorreta. Molécula plana, anel aromático e substituintes simétricos. Sem C quiral. Não apresenta isomeria óptica.
B) paracetamol. ❌ Incorreta. Estrutura análoga à fenacetina (só troca —OH por —OCH₂CH₃). Sem C quiral. Aquiral.
C) dipirona sódica. ❌ Incorreta. Esqueleto pirazolona com grupos metílicos e sulfonato. Os carbonos sp³ não têm 4 substituintes diferentes; sem quiralidade.
D) diclofenaco sódico. ❌ Incorreta. Molécula com dois anéis aromáticos e um —CH₂—COO⁻. O CH₂ tem dois H iguais, sem quiralidade. Aquiral.
E) butilbrometo de escopolamina. ✅ Correta. Esqueleto tropano bicíclico + éster de ácido trópico + epóxido + grupo amônio quaternário → múltiplos carbonos quirais. Tem isomeria óptica, como o ibuprofeno. Comercialmente usado em sua forma estereoisomérica natural (l-escopolamina), que é biologicamente ativa.
Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova
- Reafirmação: Alternativa E — butilbrometo de escopolamina é o único da lista que apresenta carbonos quirais no esqueleto tropano e no éster de ácido trópico, rendendo a mesma isomeria óptica do ibuprofeno.
- Padrão de cobrança ENEM: quiralidade em fármacos é tema frequente porque muitos princípios ativos são enantiômeros específicos (talidomida é o exemplo icônico — enantiômero R sedativo, S teratogênico). Sempre pede para identificar C sp³ com 4 substituintes diferentes.
- Generalização: algoritmo rápido para identificar C quiral:
(1) Localizar cada C sp³.
(2) Verificar se seus 4 substituintes são todos diferentes.
(3) Em estruturas grandes, focar em carbonos α a grupos funcionais (α ao COOH, α ao OH) — são candidatos frequentes.
- Dica de eliminação: compostos com só anéis aromáticos + grupos funcionais simples (fenóis, amidas planas) raramente são quirais. Esqueletos bicíclicos com N (tropano, morfina, quinina) quase sempre são.
- Conexões: tema se conecta a talidomida (teratogenicidade por enantiomeria), L-dopa (Parkinson — só L é ativo), quiralidade da vida (D-açúcares, L-aminoácidos), síntese assimétrica (Prêmio Nobel 2001) e farmacologia enantiosseletiva.