ISOMERIA
Prof.: Rivaldo Sampaio
Isomeria é o fenômeno em que
compostos diferentes têm a
mesma fórmula molecular e
fórmulas estruturais diferentes.
( ISO: igual
e
MEROS: partes )
Os compostos
(modelos ao lado)
possuem fórmulas
estruturais
diferentes mas a
mesma fórmula
molecular,
portanto, são
isômeros.
ISOMERIA
(COMPOSTOS DIFERENTES, MAS COM MESMA FÓRMULA
MOLECULAR)
PLANA
DE CADEIA
DE POSIÇÃO
DE FUNÇÃO
ESPACIAL
METAMERIA
GEOMÉTRICA
ÓPTICA
ISOMERIA PLANA ou CONSTITUCIONAL
É aquela que ocorre quando a diferença entre os
isômeros pode ser explicada observando-se
apenas as fórmulas estruturais planas.
ISOMERIA PLANA
DE CADEIA
DE POSIÇÃO
DE FUNÇÃO
METAMERIA
DE CADEIA :
Também chamada isomeria de núcleo, é
aquela em que os isômeros pertencem à
mesma função mas têm cadeias com
classificação diferentes.
DE POSIÇÃO :
É aquela em que os isômeros pertencem à mesma
função, têm o mesmo tipo de cadeia carbônica,
mas diferem quanto à posição de ligantes
(grupos funcionais ou ramificações) ou de
insaturações.
DE FUNÇÃO :
Também chamada isomeria funcional, é
aquela que ocorre quando os isômeros
pertencem a funções químicas diferentes.
Outros exemplos...
Existe um caso particular de isomeria de
função em que os dois isômeros
coexistem em equilíbrio dinâmico.
É chamada particularmente de
TAUTOMERIA.
TAUTOMERIA :
Os casos mais comuns de tautomeria
ocorrem entre:
1.
Aldeído e Enol;
2.
Cetona e Enol;
3.
Amida e Iminoálcool.
Exemplo de tautomeria envolvendo aldeído e
enol.
Exemplo de tautomeria envolvendo cetona e
enol.
Obs.: Nos casos de tautomeria aldo-enólica e ceto-enólica é necessário
que haja pelo menos um átomo de hidrogênio ligado ao carbono
vizinho à carbonila.
Exemplo de tautomeria envolvendo amida e
iminoálcool.
Obs.: a solução contendo os tautômeros é denominada mistura
alelótropa.
METAMERIA ou COMPENSAÇÃO :
São isômeros de mesma função com cadeias
carbônicas diferentes mas com a mesma
classificação.
e
ISOMERIA ESPACIAL
(estereoisomeria)
É aquela que só pode ser explicada por meio de
estruturas (fórmulas) espaciais.
ISOMERIA ESPACIAL
GEOMÉTRICA
ÓPTICA
ISOMERIA GEOMÉTRICA :
Ocorre quando não existe livre rotação
entre dois átomos de carbono:
Condições necessárias:
Nomenclatura cis/trans:
somente para compostos dissubstituídos
Isômero cis : átomos de hidrogênio de um mesmo lado.
Isômero trans : átomos de hidrogênio em lados opostos.
Isômeros geométricos são estereoisômeros que não são imagens
especulares entre si e, portanto, podem ser denominados
diastereoisômeros ou diastereômeros.
Propriedades físicas e químicas
dos isômeros geométricos:
Isômero cis:
•
maior temperatura de ebulição (molécula polar);
•
menor ponto de fusão (menor empacotamento molecular).
Isômero trans:
•
menor temperatura de ebulição (molécula apolar);
•
maior ponto de fusão (maior empacotamento molecular).
Ácido maleico: (isômero cis)

Maior solubilidade em água (molécula polar);

Menor ponto de fusão (as ligações de hidrogênio intramoleculares
diminuem o número de ligações de hidrogênio intermoleculares).
Ácido fumárico: (isômero trans)

Menor solubilidade em água (molécula apolar);

Maior ponto de fusão (maior número de ligações de hidrogênio
intermoleculares).
Margarinas:



hidrogenação parcial de óleos poli-insaturados;
maior consistência sólida (cadeias mais lineares facilitam
o empacotamento);
formação da “gordura” trans (aterosclerose).
Nomenclatura E/Z:
(pode ser utilizada para quaisquer isômeros geométricos)
Atribui-se prioridade aos ligantes dos carbonos da dupla ou do
anel: a prioridade é dada ao ligante de maior número atômico.
Para átomos iguais o desempate de
prioridade é feito comparando-se as
prioridades dos elementos ligados a cada um
deles.
ISOMERIA ÓPTICA :
A Isomeria Óptica estuda as relações entre os compostos que
possuem configuração espacial assimétrica, ou seja, as
moléculas que não possuem um plano de simetria ou que
possam ser divididas em duas metades rigorosamente iguais
(moléculas quirais).
Do grego CHEIR, que significa mão.
CONDIÇÕES PARA A ATIVIDADE ÓPTICA:
Assimetria Cristalina – Quando os cristais do composto
estudado são assimétricos entre si.
Assimetria molecular – Quando a estrutura da
molécula estudada não possui plano de simetria, ou seja, a
molécula não pode ser dividida em duas metades iguais.
Carbono quiral na molécula – carbono sp3 que possui
os 4 ligantes diferentes entre si.
Uma molécula quiral não é idêntica
à sua imagem especular.
Perceba que a tentativa de
sobrepor as moléculas de
ácido lático, a fim de obter
compostos iguais é frustrada.
Aqui, como nas mãos, há
assimetria ou “quiralidade”.
CLASSES DE ISÔMEROS ÓPTICOS
Enantiômeros : estereoisômeros que são imagens
especulares um do outro e que não se superpõem;
Diastereômeros : estereoisômeros que não são imagens
especulares um do outro e que não se superpõem.
Isso que dizer que existem dois tipos de ácido
lático?
Sim. São os denominados enantiômeros. Eles
podem apresentar, além de proriedades
organolépticas, comportamentos químicos e
fisiológicos diferentes.
EXEMPLOS :
Existe um tipo de ácido lático que é produzido
no leite e outro, nos músculos, quando temos
câimbras.
Os enantiômeros do composto abaixo possuem
cheiros diferentes :
ISOMERIA ÓPTICA
No medicamento talidomida um dos isômeros foi bastante utilizado no combate
a enjôos na gravidez e o outro, possui efeito teratogênico (pode causar
deformações no feto – focomelia).

LSD
Um dos isômeros causa alucinações e o outro não
produz nenhum efeito.

ASPARTAME
Um dos isômeros tem sabor doce e o outro, amargo.
INTERAÇÃO DE ENANTIÔMEROS COM A LUZ
POLARIZADA
Esquema de um polarímetro.
A luz, ao passar pela amostra, é desviada para direita
ou para a esquerda.
INTERAÇÃO DE ENANTIÔMEROS COM A
LUZ POLARIZADA
ISÔMERO DEXTRÓGIRO (d ou +)
ISÔMERO LEVÓGIRO (l ou -)
A mistura equimolar de um par de enantiômeros (50%
dextrógiro + 50% levógiro) é denominada de mistura racêmica
ou racemato. Uma mistura racêmica é opticamente inativa
por compensação externa.
ISOMERIA ÓPTICA COM 2 CARBONOS QUIRAIS DIFERENTES:
Suponhamos que um seja responsável por um desvio α e o outro por um
desvio β e convencionemos, por exemplo:
A
B
C
D
CÁLCULO DO NÚMERO DE ISÔMEROS ÓPTICOS E
RACÊMICOS :



n = Número de carbonos assimétricos diferentes;
2n = Número de isômeros opticamente ativos(IOA);
n-1
2 = Número de racêmicos (IOI) e número de pares de
enantiômeros;
SUBSTÂNCIAS COM CARBONOS ASSIMÉTRICOS
COM LIGANTES IGUAIS :

O composto irá apresentar um estereoisômero inativo denominado de
meso (inativo por compensação interna);

O isômero meso é um caso particular no qual a molécula possui
carbonos assimétricos e plano de simetria (aquiral).
Como só temos um par de enantiômeros só é
possível a existência de uma mistura racêmica.
O isômero meso só existe em moléculas que
possuem números pares de carbonos quirais.
ASSIMETRIA MOLECULAR EM COMPOSTOS
CÍCLICOS :
* Levar em conta os ligantes fora do anel e considerar como
ligantes as sequências nos sentidos horários e anti-horário no
anel.
* Qual o número de carbonos quirais em cada composto
abaixo?
2
Isômeros opticamente ativos: 2n = 2 = 4
Isômeros opticamente inativos:

As fórmulas estruturais dos isômeros ficam:
QUANDO DOIS CARBONOS DO ANEL POSSUEM OS
LIGANTES IGUAIS ENTRE SI, POSSUI ASSIMETRIA
MOLECULAR SOMENTE A FORMA TRANS :
ISOMERIA ÓPTICA SEM CARBONO ASSIMÉTRICO
(ASSIMETRIA MOLECULAR)
O aleno (C3H4) é o mais simples dos alcadienos. Alguns derivados do aleno
apresentam isomeria óptica por não apresentarem plano de simetria
molecular. Isso ocorre quando a seguinte condição é obedecida:
Os planos das ligações pi
são perpendiculares entre si.