Colégio Dinâmico
Professor:
ARILSON
SÉRIE: 3º ANO
QUÍMICA
Isomeria espacial
Os isômeros que apresentam isomeria espacial são
denominados estereoisômeros. Os estereoisômeros são
isômeros que possuem as mesmas conectividades (ligações),
mas diferem pelo arranjo dos átomos no espaço.
Isomeria plana = conectividade diferente entre os átomos
(isômeros constitucionais).
Isomeria espacial = conectividade igual entre os átomos
(estereoisômeros).
C
R3
R1
C
R2
R4
R2
R4
R1 ≠ R2 e R3 ≠ R4
Para diferenciar os isômeros geométricos existem dois
sistemas de nomenclatura: cis/trans e E/Z.
A isomeria espacial se divide em dois casos:
geométrica e óptica.
Isomeria geométrica
R3
R1
Sistema cis/trans de nomenclatura
Esse é um sistema antigo de nomenclatura da IUPAC
que deve ser utilizado apenas em alcenos (alquenos)
dissubstituídos.
A isomeria geométrica é causada quando não existe
livre rotação entre dois átomos de carbono. O impedimento da
rotação pode ser causado por uma ligação dupla ou pelo fato
da cadeia ser fechada. Uma ligação π é formada pela
superposição(overlap) lateral de orbitais “p”, portanto, a
rotação da ligação acaba com essa superposição resultando na
quebra da ligação.
R1
R2
C
R1
C
H
H
C
H
C
H
R2
Isômero cis = átomos de hidrogênio de um mesmo
lado.
Isômero trans =átomos de hidrogênio em lados
opostos.
A energia necessária para efetuar a rotação em uma
ligação sigma C-C é de 10 a 20 KJ/mol, já em uma ligação
dupla C=C esse valor é de aproximadamente 260KJ/mol. Esse
alto valor de energia não está disponível para uma molécula à
temperatura ambiente permitindo assim a existência de
estereoisômeros.
H3C
CH3
C
C
H
H
cis-but-2-eno
H3C
H
C
C
H
CH3
trans-but-2-eno
“Estereoisômeros”
Cl
Nas cadeias fechadas a rotação é impedida pelo fato
dos carbonos formarem um anel o que impede a rotação total
em torno dos seus eixos sem que haja rompimento do anel. No
entanto isso não significa que toda cadeia com uma dupla ou
anel apresente isomeria geométrica. Essa particularidade só
pode ocorrer se as seguintes condições forem obedecidas:
H H Cl
cis-1,2-diclorociclopentano
1
F
I
C C
H Cl H Cl
H
trans-1,2-diclorociclopentano
Cl
(Z)-1-cloro-2-fluoro-1-iodoeteno
O isômero trans é mais estável que o cis. A maior
instabilidade do isômero cis é justificada pela aglomeração dos
dois grupos maiores do mesmo lado da molécula causando uma
tensão de repulsão entre eles.
H3C
Estereoisômeros que não são imagens especulares uns dos
outros são chamados diastereômeros ou diastereoisômeros.
Em alcenos trissubstituídos e tetrassubstituídos esse
sistema pode se tornar ambíguo, não sendo, portanto
recomendado.
Sistema E/Z de nomenclatura
Br H
Cl
(E)-1-bromo-2cloro-1-metilciclobutano
Quando os átomos ligados aos carbonos da ligação
dupla ou ao anel forem iguais, o desempate de prioridade e
feito comparando-se as prioridades dos elementos ligados a
cada um desses átomos.
As denominações E eZ podem ser utilizadas em
qualquer estereoisômero, por isso é o sistema recomendado
atualmente pela IUPAC pra diferenciar isômeros geométricos.
Nesse sistema os grupos ligados a cada carbono da dupla ou do
anel são colocados em ordem de prioridade.
CH3
H
C
C
H3CH2C
CH2CH2CH3
(Z)-4-metilept-3-eno
A prioridade é determinada pelo número atômico do átomo
que está ligado diretamente a dupla ou anel.
H3CH2C
CH3
C
Considere o exemplo apresentado abaixo:
H
C
CH2CH2CH3
(E)-4-metilept-3-eno
F
Cl
C
Cuidado !!!!
C
H
I
Todo isômero cis é Z , mas nem todo isômero Z é cis.
Todo isômero trans é E , mas nem todo isômero E é trans.
Por ser tratar de um alceno trissubstituído o sistema
cis/trans não pode ser utilizado. A ordem de prioridade dos
grupos ligados a dupla é a seguinte:
53I
> 17Cl > 9F> 1H
Se os grupos de maior prioridade de cada um dos
carbonos da dupla ou do anel estiverem em lados opostos o
isômero será designado pela letra E (do alemão Entgegen,
‘opostos’) e se estiverem do mesmo lado Z(do alemão
Zusammen, ‘juntos’).
F
Os isômeros geométricos possuem propriedades físicas
diferentes.Observe no quadro abaixo a comparação entre dois
estereoisômeros geométricos:
Propriedade
cis-1,2-dicloroeteno
trans-1,2-dicloroeteno
Ponto de fusão
Ponto de ebulição
Densidade
-80,5oC
60,3oC
1,28g/cm3
-50oC
47,5oC
1,26g/cm3
Cl
C
H
Propriedades físicas e químicas dos isômeros
geométricos
C
I
As temperaturas diferentes do ponto de ebulição é uma
consequência da diferença de polaridade dos isômeros. O
isômero cis é polar porque possui um vetor resultante de
momento de dipolo(µ) diferente de zero e o isômero trans é
apolar porque possui resultante é igual a zero.
(E)-1-cloro-2-fluoro-1-iodoeteno
2
desidratação.O ácido maléico sofre desidratação
intermolecular e o ácido fumárico intramolecular.
As temperaturas diferentes de fusão são explicadas
pelo melhor empacotamento das moléculas trans no estado
sólido. A maior proximidade das moléculas trans nesse estado
resulta em uma maior força de atração intermolecular entre
elas, aumentando o ponto de fusão.
Atualidade
As propriedades químicas dos isômeros geométricos
são diferentes principalmente em sistemas biológicos.
O que é gordura trans?
Ácido butenodióico
Trata-se de uma
definição química. São
gorduras formadas por
ácidos graxos insaturados
que
apresentam
pelo
menos uma dupla ligação
na posição trans.
Um exemplo muito abordado nos vetibulares é o do
ácido butenodióico.Esse composto possui dois isômeros
geométricoscom os seguintes nomes usuais(não sistemáticos):
Substância
Fumárico
Maléico
PF(oC)
287
130
Solubilidade(g/100 mLH2O)
0,7
79
A diferença de solubilidade é explicada pela
polaridade dos compostos, o ácido maléico por ser polar possui
uma maior solubilidade em água.A grande diferença no ponto
de fusão é devido a formação de uma ligação de hidrogênio
intramolecular(dentro da molécula)entre as carboxilas do ácido
maléico que se encontram próximas do mesmo lado da
molécula.
O
O
H
O
OH
Por isso o número de ligações de hidrogênio entre as
moléculas do ácido maleíco é menor em relação ao ácido
fumárico ,que não pode estabelecer esse tipo de interação
devido ao impedimento espacial que existe na sua molécula.
Esse impedimento também explica a diferença de
comportamneto desses dois ácidos em uma reação de
3