Isomeria: Compostos Isômeros

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Isomeria 
Compostos isômeros são aqueles compostos orgânicos que apresentam a mesma 
fórmula molecular, mas se diferenciam por suas fórmulas estruturais. 
Existe a isomeria plana e a espacial, sendo que enquanto a isomeria plana pode 
ser verificada analisando-se somente as fórmulas estruturais planas dos compostos, a 
isomeria espacial (estereoisomeria) leva em consideração a estrutura espacial da 
molécula, isto é, como seus átomos estão orientados no espaço. 
 
Isomeria Plana 
 
Também chamada de isomeria constitucional, a isomeria faz o estudo dos 
isômeros através de suas estruturas planas. Existem cinco: isomeria de cadeia, de função, 
de posição, de compensação (metameria) e tautomeria. 
 
1. Isomeria de cadeia: Nesse tipo de isomeria, a diferença entre os compostos está no 
tipo de cadeia, ou seja, eles pertencem ao mesmo grupo funcional, mas um pode ter a 
cadeia aberta, enquanto o outro tem a cadeia fechada, ou um tem a cadeia normal e o 
outro tem a cadeia ramificada, ou, ainda, um tem a cadeia homogênea e o outro tem a 
cadeia heterogênea. 
C5H10 – 
Cadeia aberta 
e fechada. 
 
C2H7N – 
Cadeia 
homogêneo e 
heterogenia 
 
H2C — NH — CH3 H3C — CH2 — NH2 
C4H8O2 – 
Cadeia normal 
ou ramificada 
 
H3C — CH2 — CH2 — COOH 
 
 
H3C — CH — COOH 
| 
CH3 
 
 
2. Isomeria de função: Os isômeros pertencem a diferentes grupos funcionais. 
C2H4O2 
 
 
 
3. Isomeria de posição: Os isômeros diferenciam-se pela posição em que aparecem os 
seguintes itens: insaturação, grupo funcional, substituinte ou heteroátomo. 
C4H8 – 
Insaturação 
(ligação) 
 
C3H8O – 
Função 
 
C4H6Cl2 – 
Substituinte ou 
ramificação 
 
 
4. Metameria (isomeria de compensação): É, na realidade, um caso particular de 
isomeria de posição porque a diferença entre os compostos isômeros está na posição 
do heteroátomo. 
C4H10O 
 
 
5. Tautomeria: Todos os quatro tipos de isomeria plana mencionados anteriormente 
são estáticos. Agora, a tautomeria é um caso particular de isomeria constitucional 
dinâmica, pois os seus isômeros coexistem em equilíbrio dinâmico em um sistema. 
 
Em uma solução de aldeído acético 
(etanal), uma pequena parte 
transforma-se em etenol (um enol), 
que, por sua vez, regenera-se 
novamente em aldeído. Assim, há um 
equilíbrio químico entre esses 
compostos que possuem a mesma 
fórmula molecular – C2H4O. Dizemos 
que esse é um equilíbrio aldoenólico 
entre um aldeído e um enol 
 
 
 
 
 
Isomeria Geométrica 
 
A isomeria espacial ou estereoisomeria ocorre quando temos dois compostos com 
mesma fórmula molecular, mas que se diferenciam pelo arranjo espacial de seus átomos. 
Não é possível ver a diferença entre esses isômeros somente analisando a fórmula 
estrutural plana, porque eles possuem o mesmo tipo de cadeia carbônica, o mesmo grupo 
funcional, a mesma insaturação e o mesmo substituinte ou heteroátomo. 
Esses isômeros, chamados de estereoisômeros, podem ser diastereoisômeros ou 
enantiômeros. A isomeria espacial do tipo geométrica, também chamada de cis-trans, 
ocorre com os diastereoisômeros, que são isômeros que não são a imagem especular um 
do outro. 
A isomeria geométrica ocorre especialmente em compostos de cadeia aberta que 
possuem ligação dupla entre pelo menos dois átomos de carbono, sendo que cada átomo 
de carbono da dupla possui os seus grupos ligados diferentes entre si. 
Considere os dois isômeros formados pelo but-2-eno: 
 
 
 
 
 
 
 
Temos que: 
Cis: Os grupos ligantes iguais ficam do mesmo lado do plano espacial; 
Trans: Os grupos ligantes iguais ficam de lados opostos do plano espacial. 
 
A dupla ligação entre os carbonos é rígida, ou seja, não é passível de sofrer rotação 
e de ser a mesma molécula, mas sim corresponde a compostos diferentes. É por isso que 
a isomeria geométrica não ocorre em compostos de cadeia aberta que sejam saturados, 
isto é, que possuam somente ligações simples entre os carbonos, tendo em vista que essas 
ligações podem sofrer rotação e serem, na verdade, somente um composto orgânico. 
Em compostos que possuem ligações triplas entre os carbonos, a isomeria 
geométrica também não ocorre, porque tais átomos só podem realizar mais uma ligação, 
visto que já possuem três. 
Além disso, os dois grupos ligantes de cada carbono da insaturação devem ser 
diferentes, pois, conforme os exemplos abaixo mostram, se houver só um grupo 
diferenciado, a isomeria geométrica não ocorre: 
 
 
 
 
 
 
Os isômeros geométricos possuem diferentes propriedades químicas e físicas. Por 
exemplo, o ácido butenodioico possui dois isômeros (cis e trans), mostrados abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Veja que o ácido maleico é o isômero cis porque os dois grupos hidroxila (OH) 
estão no mesmo plano. Em razão dessa conformação, esse ácido é capaz de sofrer 
desidratação intramolecular e é um composto tóxico. 
Já o ácido fumárico possui os dois grupos hidroxila (OH) em planos opostos, não 
sendo capaz de fazê-los interagir e, em razão do impedimento espacial, ele não sofre 
desidratação intramolecular. Além disso, o ácido fumárico não é tóxico, mas é natural ao 
corpo humano e é usado em tratamentos de pele, tais como tratamentos contra acne. Ele 
está presente na planta fumária (Fumaria officinalis) mostrada no início do texto. 
A isomeria geométrica (cis-trans) também ocorre em compostos de cadeia 
fechada, desde que existam no ciclo dois átomos de carbono com dois grupos diferentes, 
como mostrado a seguir: 
Veja que o ácido maleico é o isômero cis porque os dois grupos hidroxila (OH) 
estão no mesmo plano. Em razão dessa conformação, esse ácido é capaz de sofrer 
desidratação intramolecular e é um composto tóxico. 
Já o ácido fumárico possui os dois grupos hidroxila (OH) em planos opostos, não 
sendo capaz de fazê-los interagir e, em razão do impedimento espacial, ele não sofre 
desidratação intramolecular. Além disso, o ácido fumárico não é tóxico, mas é natural ao 
corpo humano e é usado em tratamentos de pele, tais como tratamentos contra acne. Ele 
está presente na planta fumária (Fumaria officinalis) mostrada no início do texto. 
A isomeria geométrica (cis-trans) também ocorre em compostos de cadeia 
fechada, desde que existam no ciclo dois átomos de carbono com dois grupos diferentes, 
como mostrado a seguir: 
 
 
 
 
 
 
 Na isomeria geométrica E-Z, que é um tipo específico de estereoisomeria, 
comparamos a organização espacial dos átomos de duas moléculas de uma mesma 
substância. Ela é utilizada sempre que os termos geométricos cis-trans tornam-se 
insuficientes para definir a isomeria geométrica das estruturas. 
 A cadeia deve apresentar dois carbonos com pelo menos três ligantes diferentes 
entre si (na dupla ligação ou em qualquer local da cadeia fechada). 
 
Observação: Quando os ligantes de um dos carbonos da dupla são iguais aos ligantes 
do outro carbono da dupla, a isomeria é cis-trans. 
 
 Como na isomeria E-Z todos os quatro ligantes avaliados são diferentes entre si, 
levamos em consideração a diferença do número atômico desses ligantes. Quando temos 
o ligante de cada um dos carbonos da dupla de maior número atômico no mesmo plano, 
trata-se de um isômero Z, já que Z (ZusammenEntgegen) significa “juntos” em alemão. 
Se os ligantes de maior número atômico de ambos os carbonos da dupla estiverem em 
planos diferentes, teremos um isômero E, já que E (Entgegen) significa opostos em 
alemão. 
Observe o exemplo: 
 
1-cloro-1flúor-propeno Na estrutura, temos um etil (considera-se 
o carbono ligado ao carbono da dupla, 
Z=6) e o hidrogênio (Z=1) em um dos 
carbonos da dupla, e o flúor (Z=9) e o 
cloro (Z=17) no outro carbono. Como o 
plano passa entre os carbonos da dupla, o 
etil, que é o ligante com maior número 
atômico do carbono, fica à esquerda no 
plano inferior, e o cloro, que é o ligante 
com maior número atômico do carbono, à 
direita no planoinferior. Como os ligantes 
de maior número atômico estão no mesmo 
plano, trata-se de um isômero geométrico 
Z. 
1-etil-3-flúor-1,3-dimetil-ciclopentano Na estrutura, temos um metil (considera-
se o carbono ligado ao carbono da dupla, 
Z=6) e um etil (Z=6) em um dos carbonos 
do ciclo, e um metil (Z=6) e um flúor 
(Z=9) no outro carbono. Todavia, o etil é 
considerado como prioridade por ter mais 
carbonos. Como o plano passa entre os 
carbonos que apresentam os ligantes, o 
etil, que é o ligante com maior número 
atômico do carbono, fica à direita no plano 
inferior, e o flúor, que é o ligante com 
maior número atômico do carbono, fica à 
esquerda no plano inferior. Como os 
ligantes de maior número atômico estão 
no mesmo plano, trata-se de um isômero 
geométrico Z.