Aula5Isomeria_20150503214051 (1)

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Isomeria
Prof.: Msc. Carlos A. Parizotto
Isômeros – São diferentes compostos que tem a mesma fórmula molecular, e podem ser constitucionais ou estereoisômeros.
Isômeros constitucionais tem a mesma fórmula molecular mas diferentes conectividades, significa que seus átomos estão conectados em uma ordem diferente.
Estereoisômeros – tem seus átomos ligados na mesma sequência (a mesma constituição), mas eles diferem no arranjo de seus átomos no espaço.
Isomeria de Função – Isômeros que pertencem a funções diferentes .
Ex.:
C3H8O
C3H6O
Isomeria de Cadeia – Isômeros que apresentam a mesma função com cadeias diferentes .
Ex.:
C4H10
C6H12
Isomeria de Posição – Apresentam a mesma função orgânica, mesma cadeia principal, diferentes posições dos grupos funcionais (ou insaturações).
Ex.:
Isomeria de Compensação (ou metameria) – Isômeros que apresentam um heteroátomo, variando sua posição na estrutura.
Ex.:
C3H8O
C5H10
C4H10O
C4H11N
Tautomeria – São isômeros que estão em equilíbrio dinâmico, ocorre entre um aldeído (ou cetona) e o seu enol correspondente.
Ex.:
C3H6O
C3H6O
01) Um isômero do éter CH3OCH3 é o:
a) ácido acético.
b) éter dietílico.
c) propanol.
d) etanol.
e) etano.
Fórmula molecular do éter
C2H6O
ácido acético
H3C – C
O
OH
Fórmula molecular
C2H4O2
éter dietílico
H3C – CH2 – O – CH2 – CH3
Fórmula molecular
C4H10O
propanol
H3C – CH2 – CH2 – OH
Fórmula molecular
C3H8O
etanol
H3C – CH2 – OH
Fórmula molecular
C2H6O
02) Indique, dentre as alternativas a seguir, a que apresenta um hidrocarboneto isômero do 2, 2, 4 – trimetilpentano.
a) octano.
b) pentano.
c) propano.
d) butano.
e) nonano.
2, 2, 4 – trimetilpentano 
H3C – C – CH2 – CH – CH3
CH3
Fórmula molecular – C8H18
CH3
CH3
H3C – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 
Octano 
Fórmula molecular – C8H18
03) Os compostos etanol e éter dimetílico demonstram que caso de isomeria?
a) Cadeia.
b) Posição.
c) Compensação.
d) Função.
e) Tautomeria.
Por pertencerem à funções químicas diferentes, são
ISÔMEROS DE FUNÇÃO
04) Os compostos etóxi-propano e metóxi-butano apresentam:
a) isomeria de cadeia.
b) isomeria de posição.
c) isomeria de compensação.
d) isomeria funcional.
e) tautomeria.
H3C – CH2 – O – CH2 – CH2 – CH3 
Etóxi – propano
Diferem na posição do
HETEROÁTOMO
Metóxi – butano
H3C – O – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 
05) A, B e C têm a mesma fórmula molecular: C3H8O. “A” tem um hidrogênio em carbono secundário e é isômero de posição de “B”. Tanto “A” como “B” são isômeros de função de “C”. Escreva as fórmulas estruturais e os nomes de A, B e C.
Os compostos “A” e “B” são alcoóis
O isômero de função do álcool é um ÉTER
Propan-1-ol
Propan-2-ol
Metóxi – etano
H3C – CH – CH3
OH
H3C – CH2 – CH2
OH
H3C – O – CH2 – CH3
06) O propeno e o ciclopropano são representados, respectivamente, pelas fórmulas:
Pela análise dessas substâncias, pode-se afirmar que:
a) são polares.
b) são isômeros de cadeia.
c) apresentam diferentes massas moleculares.
d) apresentam mesma classificação de átomos de carbono.
e) apresentam diferentes tipos de ligação entre os átomos. 
CH2 = CH – CH3
CH2
CH2
H2C
Estereoquímica
Carbono Quiral – é aquele que faz quatro ligações diferentes, e é representado por (*).
Molécula Quiral – é aquela que não apresentam um plano de simetria, ou seja, sua imagem original e especular não são superponíveis.
É necessário recordar a simbologia das ligações do ponto de vista espacial:
Isomeria Geométrica
Esse tipo de isomeria é mais sutil e mais difícil de ser vista que a isomeria plana, nesse caso é necessário conhecimento das estruturas espaciais, por exemplo, o etileno (eteno) de F.M. C2H4, todos os átomos estão em um mesmo plano formando ângulos de 120o.
		
Quando dois hidrogênios do etileno são substituídos por dois átomos de cloro, formam-se duas estruturas diferentes com a mesma F.M. C2H4Cl2 (1,2-dicloro-etileno).
	
			
	
Em função da presença da ligação π, as duas estruturas não são interconversíveis espontaneamente. Para diferenciá-los pela nomenclatura é necessário usar a nomenclatura cis-trans ou Z-E.
Do latim: 
cis (próximo a); 
trans (através de).
Do alemão: 
Z (zuzammen = juntos); 
E (entgegen = opostos).
Cis-1,2-dicloro-etileno ou Z-1,2-dicloro-etileno – apresenta os dois átomos de cloro do mesmo lado do plano, a densidade eletrônica dos cloros é maior que a dos hidrogênios, logo, há o aparecimento de pólos (molécula polar). 
Trans-1,2-dicloro-etileno ou E-1,2-dicloro-etileno – os cloros estão em lados opostos do plano imaginário, consequentemente a densidade eletrônica também, então a força dos vetores se anulam, ou seja, não há formação de pólos (molécula apolar).
A isomeria geométrica pode ocorrer em compostos alifáticos ou cíclicos:
Compostos alifáticos – devem apresentar pelo menos uma dupla ligação entre carbonos, e cada um dos carbonos da dupla deve apresentar grupos ligantes diferentes.
Compostos cíclicos – devem apresentar grupos ligantes diferentes em pelo menos dois carbonos do ciclo.
A obrigatoriamente diferente de B
e
X obrigatoriamente diferente de Y
onde
A obrigatoriamente diferente de B
e
X obrigatoriamente diferente de Y
onde
No caso dos substituintes serem diferentes utiliza-se a regra de Cahn-Ingold-Prelog, que estabelece ordem de prioridades entre os substituintes. Estabelecer o plano imaginário (normalmente perpendicular à dupla) e seguir as regras:
Considere separadamente cada um dos carbonos da dupla (ou para cada carbono do ciclo), olhe para cada um deles e atribua prioridades de acordo com o número atômico (Z), ou seja um átomo com maior número atômico recebe maior prioridade (35Br > 17Cl > 8O > 7N > 6C > 1H).
Se não for possível resolver a geometria usando o átomo imediatamente ligado aos carbonos da dupla (ou para o carbono do ciclo), use sucessivamente os grupos de átomos subsequentes até encontrar a primeira diferença (-CH2CH3 e -CH3 seriam equivalentes pela regra 1, mas o grupo etila tem maior prioridade, pois na sequência aparece outro carbono e na metila H).
Os átomos com ligações múltiplas são equivalentes ao mesmo número de átomos com ligações simples (-CH=O, a dupla com oxigênio contará como se houvessem dois átomos de oxigênio).
Nos compostos com duplas ligações deveremos ter a seguinte estrutura:
C = C
R2
R1
R4
R3
R1
R2
R3
R4
e
H
H3C
H
CH3
A estrutura que apresentar os átomos de hidrogênio no mesmo lado do plano é a forma CIS 
A estrutura que apresentar os átomos de hidrogênio em lados opostos do plano é a forma TRANS 
CIS
TRANS
 C = C
H
H3C
H
CH3
 C = C
Nos compostos cíclicos a isomeria cis – trans é 
observada quando aparecerem 
grupos ligantes diferentes em dois carbonos do ciclo 
H
CH3
H
H3C
TRANS
H
CH3
H
H3C
CIS
C
O composto que apresentar, do mesmo lado
do plano imaginário, os ligantes do carbono 
com os maiores números atômicos (Z),
será denominado “Z” 
o outro será o “E”
Cl
CH3
C
H3C
H
Z = 6
Z = 6
Z = 17
Z = 1
C
Cl
CH3
C
H3C
H
C
Cl
CH3
C
H3C
H
Z-2-clorobut-2-eno
E-2-clorobut-2-eno
07) Dados os seguintes compostos orgânicos:
I. (CH3)2C = CCl2
II. (CH3)2C = CClCH3
III. CH3ClC = CClCH3
IV. CH3FC = CClCH3
Assinale a opção correta:
 Os compostos I e III são isômeros geométricos.
b) Os compostos II e III são isômeros geométricos.
O composto II é o único que apresenta isomeria geométrica.
Os compostos III e IV são os únicos que apresentam isomeria geométrica.
e) Todos os compostos apresentam isomeria geométrica. 
08) Apresenta isomeria cis - trans:
a) but-1-eno. 
b) 2-metil but-2-eno.
c) 2, 3-dimetil but-2-eno.
d) 1, 1-dimetil ciclobutano.
e) 1, 2-dimetil ciclobutano.
But-1-eno
H
C
H
CH3
CH2
H
C
2 – metil but-2-eno
C
CH3
CH3
H
C
H3C
2, 3 – dimetil but-2-eno
C
CH3
CH3
CH3
C
H3C
1, 1 – dimetil – ciclobutano
C
C
CH3
C
H2
H3C
C
H2
H2
1, 2 – dimetil – ciclobutano
C
C
CH3
C
H2
H
C
H2
CH3
H
09) Admite isomeria geométrica, o alceno:
a) 2,3-dimetil pent-2-eno.
b) pent-1-eno.
c) 3-metil hex-3-eno.
d) eteno.
e) 4-etil 3-metil hex-3-eno.
CH3
2, 3 – dimetil pent-2-eno
H3C
CH2
C
C
CH3
CH3
H
Pent-1-eno
H
CH2
C
C
H
CH2
CH3
CH3
3 – metil – hex-3-eno
H3C
C
CH2
C
H
CH2
CH3
05) As balas e as gomas de mascar com sabor de canela contêm o composto cinamaldeído (ou aldeído cinâmico) que apresenta a fórmula estrutural abaixo.
H
H
H
O
O nome oficial deste composto orgânico é:
a) (2E) -3-fenil prop-2-enal.
b) (2E) -1-fenil propenal.
c) (2E) -3-fenil propanal.
d) (2E) -3-benzil prop-2-enal.
e) (2Z) -3-fenil prop-2-enal. 
(2E)
- 3 - fenil
prop-2-enal
1
2
3
Os estereoisômeros apresentam a mesma fórmula estrutural mas podem diferir na forma com que os átomos estão orientados no espaço, e estão subdivididos em duas grandes categorias gerais:
Diasteroisômeros.
Enantiômeros.
Estereoquímica ou Estereoisomeria
Fonte: http://wwwisomeros.blogspot.com.br/2011/06/isomeria-optica.html
Diasteroisômeros são estereoisômeros cujas moléculas não são imagens especulares uma da outra.
Enatiômeros (do grego enantio – “oposto”) – moléculas que são imagens especulares umas das outras, mas não se sobrepõem; os enantiômeros são resultado da presença de um carbono tetraédrico ligado a quatro ligantes diferentes.
Fonte: http://wwwisomeros.blogspot.com.br/2011/06/isomeria-optica.html
Por exemplo o ácido láctico (ácido 2-hidróxi-propanóico). Os enantiômeros são chamados de (+)-ácido lático e (-)-ácido lático. 
Como prever se uma molécula é ou não quiral? 
Uma molécula não é quiral se apresentar um plano de simetria.
Plano de Simetria - é aquele que passa pelo meio do objeto (ou molécula) de forma que a metade do objeto seja a imagem especular da outra. 
Uma molécula que apresenta plano de simetria é considerada aquiral. Assim o ácido propanóico possui plano de simetria quando disposto linearmente. Exs.:
 		
Composto Aquiral
Composto Quiral
Em moléculas que apresentam mais de um carbono quiral é possível determinar o número de esteroisômeros através do cálculo: 2n, onde n é igual ao número de carbonos quirais da molécula. 
Por Ex.: C4H10O2.
Das moléculas acima, I e II são enantiômeros, pois, não são sobreponíveis, já III e IV são a mesma estrutura, pois se consegue sobrepô-las, girando uma delas em 180o.
Comparando I e II, a estrutura III (estamos desconsiderando arbitrariamente a estrutura IV) não tem relação objeto-imagem, pode-se dizer então que I e III (ou II e III) são diasteroisômeros (estereoisômeros que não são idênticos, nem são imagem especular um do outro).
Obs.: Nesta representação, considera-se as ligações verticais como se estivessem "saindo" do plano e as horizontais como se estivessem "entrando" no plano.
moléculas que são imagens especulares umas das outras, mas não se sobrepõem; os enantiômeros são resultado da presença de um carbono tetraédrico ligado a quatro ligantes diferentes.
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Conceitos Básicos
LUZ NATURAL
É um conjunto de ondas eletromagnéticas que vibram em vários planos, perpendiculares à direção de propagação do feixe luminoso.
Representação
de Fresnell
É um conjunto de ondas eletromagnéticas que vibram ao longo de um único plano.
LUZ POLARIZADA
Representação
de Fresnell
A POLARIZAÇÃO DA LUZ NATURAL
lâmpada
luz natural
prisma de Nicol
bálsamo – do – canadá
raio
extraordinário
raio
ordinário
LUZ 
POLARIZADA
A atividade óptica
Algumas substâncias possuem a capacidade de produzir um desvio no plano da luz polarizada. São chamadas substâncias opticamente ativas. 
Quando esse desvio é para a direita (no sentido horário) a substância é dextrógira (representada pela letra d ou pelo sinal +). 
Quando o desvio é para a esquerda (no sentido anti-horário) a substância é levógira (representada pela letra l ou pelo sinal -).
luz polarizada
luz natural
substância
Algumas substâncias são capazes de provocar um 
desvio no plano da luz polarizada 
Estas substâncias possuem atividade óptica (opticamente ativas)
dextrógira
levógira
Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=ClLlvpJ2Q24
Atividade Óptica 
As formas dextrógira e levógira, que correspondem uma a imagem da outra, foram chamadas
ANTÍPODAS ÓPTICOS ou ENANTIOMORFOS
ácido lático (ácido 2 – hidróxipropanóico)
espelho
COOH
C
CH3
H
OH
C
COOH
CH3
H
OH
A mistura em partes iguais 
dos antípodas ópticos fornece
por compensação dos efeitos contrários um conjunto OPTICAMENTE INATIVO,
que foi chamado 
MISTURA RACÊMICA 
As substâncias assimétricas 
possuem atividade óptica 
A estrutura orgânica que tem CARBONO ASSIMÉTRICO 
possuirá atividade óptica (opticamente ativa) 
Configuração Específica
Os desenhos fornecem uma representação específica visual da estereoquímica, porém se faz necessário um método verbal que indique o arranjo tridimensional dos átomos no centro de quiralidade, ou configuração. Utilizam-se as regras:
1) Observe os quatro átomos ligados diretamente ao centro de quiralidade e atribua prioridades em ordem decrescente de numero atômico (Z). O átomo com “Z” mais alto é o primeiro da série; o átomo com menor número atômico (geralmente o hidrogênio) é o quarto da série.
2) Se não for possível determinar a prioridade pela aplicação da Regra 1, compare os números atômicos dos átomos seguintes em cada substituinte, se necessário continue a comparação do terceiro ou quarto seguinte até que o ponto de diferença seja atingido (como na regra de Cahn-Ingold-Prelog).
3) Os átomos com ligações múltiplas são equivalentes ao mesmo número de átomos com ligações simples. 
Por exemplo: 
 –CH=O é equivalente a –CHOOC
Trace uma seta curva partindo do substituinte de maior para o de menor prioridade (123), se a seta estiver no sentido horário, então o centro de quiralidade apresenta configuração R (do latim rectus - “direito”).
Se a seta curva da ordem de prioridade (123) estiver no sentido anti-horário, então o centro de quiralidade apresenta configuração S (do latim sinister - “esquerdo”).
Ex.:
S
R
R
R
Exs.:
Cuidado: as moléculas C e D dever ser observadas do lado oposto ao grupo vermelho
A
B
C
D
Isômeros espaciais com configurações específicas diferentes apresentam propriedades diferentes. Ex.:
No final da década de 50 e início da década de 60, a Talidomida foi prescrita como sedativo leve e para eliminar as náuseas em mulheres grávidas em muitos países, principalmente na Europa. No entanto, as gestantes que utilizaram esse medicamento tiveram filhos sem determinados membros ou com membros deformados, como mãos, braços e pernas atrofiadas.
(S,S) Aspartame (Sabor Doce)
(R,R) Aspartame (Sabor Amargo)
(R) Cetamina (Alucinógeno)
(S) Cetamina (Anestésico)
(4S)-(+)-Carvona
(Aroma de Cominho)
(4R)-(+)-Carvona
(Aroma de Menta)
(4R)-Limoneno
(Aroma de Laranja)
(4S)-Limoneno
(Aroma de Limão)
Isomeria
Esteroisômeros
(Espacial)
Constitucional
(Planar)
Função
Cadeia
Posição
Compensação
Tautomeria
Enantiomeros 
Diasteroisômeros