Isomeria

Isomeria
Profa. Kátia Aquino
O que são isomeros?

O termo Isomeria vem do grego (iso =
mesma(s); meros = partes). Partes iguais
para transmitir a idéia de “mesma
composição”.
A Isomeria é o fenômeno pelo qual duas substâncias
compartilham a mesma fórmula molecular, mas
apresentam estruturas diferentes, ou seja, o rearranjo
dos átomos se difere em cada caso.
etoxi-etano
metoxi-n-propano
Divisão da isomeria para estudo
Isomeria plana
Isomeria Espacial: geométrica e ótica
I Isomeria plana
1-Isômeros de posição
http://br.oocities.com/kfsn2000/isomeria.htm
1.1-Isômeros de posição: metameria
Acontece quando há mudança de posição de um
heteroátomo na cadeia principal.
2-Isômeros de função
http://br.oocities.com/kfsn2000/isomeria.htm
2.1-Isômeros de função: Tautomeria
Existe equilíbrio dinâmico entre as moléculas
http://www.infoescola.com/quimica/isomeria/
3-Isômeros de cadeia
normal
http://www.colegioweb.com.br/quimica/isomeria-de-cadeia-.html
ramificada
II Isomeria Espacial Geométrica
Os carbonos ligados em uma cadeia fechada ou ligados por
insaturações não possuem rotação livre.
http://br.oocities.com/kfsn2000/isomeria.htm
Origem dos nomes na isomeria
geométrica
Latim
cis=próximo a
trans=através de
Alemão
Z
E
(zusammem)=juntos
(entgegen)=opostos
A nomenclatura Z e E é utilizada principalmente para moléculas
cujos quatro ligantes dos carbonos que não sofrem rotação são
diferentes.
Isômeros cis e trans
Cadeia aberta
Cadeia fechada
Isômeros Z e E
Perceba que os quatro ligantes são diferentes. Em amarelo estão os ligantes
com átomos de maior número atômico ligados aos carbonos insaturados.
Propriedades físicas dos
isômeros geométricos
Quem tem maior ponto de ebulição:
cis-buteno ou trans buteno?
Cis-buteno : 4°C
Trans-buteno: 1°C
Outro exemplo:
Descrição geral
O isómero trans é, no geral, é termodinamicamente mais
estável que o isômero cis, apresenta menor polaridade e
menor ponto de ebulição.
No entanto, o isómero trans é, no geral, mais facilmente
“empacotável” quando está no estado sólido, apresentando
maior ponto de fusão.
Vejamos um exemplo das propriedades
de isômeros no estado sólido
http://quimica-dicas.blogspot.com/2009/11/isomeria-espacial-geometrica.html
Uma aplicação da isomeria geométrica
Olho humano
http://www.eyetumour.co.uk/ocular_tumour_treatment.php
http://www.quimica.seed.pr.gov.br/modules/conteudo/conteudo.php?conteudo=27
No olho humano, especificamente na retina, o cis-11- retinal
se transforma no trans-11- retinal
pela ação da luz e assim produz
Impulso elétrico para formar
a imagem. Por isso
você precisa de luz para
enxergar.
Feromônio sintético
Uma solução para o controle de moscas?
Z-9-TRICOSENE ou Cis-9-TRICOSENE
O Z-9 TRICOSENE, atua como atrativo sexual
das moscas domésticas, simulando o feromônio
sexual. Empregado junto com outras
substâncias, atua no controle deste inseto.
http://clarionbio.com.br/produto.php?id=321
III Isomeria Espacial Óptica
Luz
polarizada
ativa
inativa
http://www.ifi.unicamp.br/~accosta/roteiros/18/nota
%2018.html
Substância
química
Substância polarizadora: Lente polaróide ou prisma de Nicol
O que significa ser um isômero
óptico?
A diferença entre isômeros ópticos está no
sentido para o qual desviam o plano de
vibração da luz polarizada: para o sentido
horário (dextrogiro) e para o sentido antihorário (levogiro)
Compostos oticamente
ativos

São aqueles que possuem pelo menos um
carbono assimétrico, fornecendo assim um
isômero que é a sua imagem especular. Na
química:
http://www.mundoeducacao.com.br/quimica/isomeria-optica.htm
Composto
inativo
Composto
ativo
Moléculas assimétricas
1-Carbono quiral (mão
em grego)
Carbono que possui quatro
ligantes diferentes
*
*
Quando uma molécula possui
apenas um carbono quiral
Par de enantiomorfos
dextrogiro e levogiro
http://quimica-dicas.blogspot.com/2009/11/isomeria-optica.html
Mistura racêmica:
Quando Partes iguais
de enantiomorfos
são misturadas. A
Mistura racêmica é
oticamente inativa.
Àcido láctico: O ácido do leite
Os dois antípodas (enantiomorfos) acima desviam a luz
polarizada no mesmo ângulo
Moléculas com mais de um
carbono quiral
1-Carbonos quirais diferentes
3-metilpentan-2-ol
Carbono 2= gira a luz polarizada com ângulo de 30°
Carbono 3= gira a luz polarizada com ângulo de 10°
Quantos isômeros oticamente ativos e misturas racêmicas
Temos para este composto?
Regra de van't Hoff
O números de isômeros óticos ativos é igual a
2c*, onde c* é o número de átomos de carbono
assimétrico diferentes existentes na molécula.
Logo o número de misturas racêmicas é
sempre a metade do número de isômeros
ópticos ativos.
Enantiomorfos ou diastereoisomeros?
A diferença entre os quatro compostos é indicada pelas posições dos grupos OH e CH3, que
as vezes estão na esquerda e outra vez à direita da fórmula.
Observe que A e B; C e D são imagens especulares uma da outra. É como se houvesse um
espelho na frente de cada uma destas moléculas.
Os isômeros ópticos que não são enantiomorfos entre si são chamados de diastereoisômeros.
Neste caso são A e C; A e D; B e C; B e D.
http://www.soq.com.br/conteudos/em/isomeria/p5.php
2-Carbonos quirais iguais
curiosidade:
Ácido tartárico: o ácido do vinho
http://www.scielo.br/scielo.php?
script=sci_arttext&pid=S010384782001000500027&lng=en&nrm=iso&tlng=pt
pt
2-Compostos alênicos
Exemplo:
http://www.colegioweb.com.br/quimica/isomeria-optica-em-composto-sem-carbonoassimetrico
3-Compostos trans de cadeia
fechada
F
Cis
Oticamente
inativo
Trans
Oticamente
ativo
Como separar os enantiomorfos?
1- A similaridade de propriedades físicas e químicas entre pares de
enantiómeros em meios aquirais torna a sua diferenciação e
separação muito laboriosas. Dada a sua alta eficiência, os
processos cromatográficos de alta resolução são o método de
escolha. O processo mais simples e mais antigo para levar a cabo a
separação de dois enantiómeros consiste em transformá-los em
diasterómeros, ou seja, isómeros configuracionais que não são a
imagem especular um do outro:
http://www.dq.fct.unl.pt/qof/stereo5.html
R (rectus = direita)
S (sinester = esquerda)
2-Recristalização
Os cristais de enantiomorfos
são diferentes entre si
http://www.coladaweb.com/quimica/quimica-organica/recristalizacao
A isomeria para os seres vivos
A glicose, que é uma aldose, possui
vários isômeros oticamente ativos.
A isomeria para os seres vivos
α=cis
β=trans
α-glicopiranose
β -glicopiranose
α-glicofuranose
β -glicofuranose
Mutarrotação
+113°
+52°
+19°
[α]d20°C = rotação específica
Toda solução de glicose contem as três estruturas coexistindo simultaneamente
Açúcar invertido: O açúcar que
muda de “ótica”
d-sacarose + água
dextrogiro (+66°)
d-glicose + l-frutose
levogiro (-39,7°)
Objetivo: evitar que o açúcar cristalize nos alimentos
Bons estudos!!