Material de Estudo 05 - Isomeria Plana e Espacial

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NUTRIÇÃO - NU1M 
 
QUÍMICA ORGÂNICA 
PROF. FERNANDO BARCELOS 
 
ISOMERIA 
Isomeria Plana e Espacial 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
Na Química Orgânica, a capacidade única de um Carbono formar ligações com 
outros átomos de Carbono em cadeias faz com que apareçam, com frequência, 
compostos diferentes que apresentam a mesma fórmula molecular. 
Este fenômeno interessante é chamado de Isomeria, palavra criada por 
Berzelius, em 1830. Ela vem do grego e significa "mesma composição" (ISO = 
mesma(s), igual(is); MEROS = partes). 
Sempre que dois compostos químicos tiverem a mesma fórmula molecular, mas 
tiverem estruturas diferentes, esses dois compostos vão ser chamados de 
Isômeros. Ou seja, "parece, mas não é!". 
A Química Orgânica é prodigiosa em fornecer exemplos de isomeria, pois são 
fáceis de serem percebidos. Para ilustrar, como exemplo, podemos citar o “muito 
famoso” álcool etílico (etanol) e o “não tão famoso” éter dimetílico 
(metoximetano). Veja abaixo. 
 
 
OH
 
O
 
Álcool etílico 
(ou etanol) 
Fórmula molecular = C2H6O 
Líquido 
P.Eb. = 78 ºC 
Éter dimetílico 
(ou metoximetano) 
Fórmula molecular = C2H6O 
Gás 
P.Eb. = -24 ºC 
 
Álcool etílico e éter dimetílico, exemplo de compostos isômeros. Compostos diferentes, 
com propriedades diferentes, mas que apresentam a fórmula molecular. 
 
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Estas duas substâncias (álcool etílico e éter dimetílico) existem 
independentemente uma da outra. Não existe nenhuma relação de 
“transformação” de uma em outra. Trata-se apenas de uma coincidência, de uma 
fórmula molecular ter mais de uma possibilidade de estrutura, de arranjo entre 
os átomos envolvidos, ok? 
A Isomeria, por ser muito menos frequente nos compostos inorgânicos, é 
considerada uma qualidade própria das substâncias orgânicas. Ou seja, 
veremos casos que só acontecem na Química Orgânica. 
 
2 ISOMERIA 
A descoberta do fenômeno da isomeria, na primeira metade do século XIX, 
mostrou que as propriedades das substâncias químicas não dependem 
unicamente de sua composição, mas também do arranjo espacial dos átomos 
dentro da molécula. 
O grande número de combinações possíveis das longas cadeias de Carbono 
favorece seu aparecimento. O conceito de isomeria envolve, portanto, aspectos 
relacionados com a posição dos átomos na molécula e a natureza das ligações 
atômicas. 
Um bom exemplo de isomeria é o dado pela fórmula C2H4O2, que pode se referir 
a três compostos diferentes, que pertencem a funções orgânicas diferentes e 
apresentam propriedades químicas e físicas diferentes. Observe. 
H
O
 
Um aldeído 
H
OH
 
Um enol 
O
 
Um éter 
 
Daí a importância de, na Química Orgânica, usarmos as fórmulas estruturais, 
pois deste modo, evitamos dúvidas. Veja só mais um exemplo. 
 
Fórmula molecular = C4H10 (duas possibilidades) 
 
 
 
A isomeria é um fenômeno muito comum e seu estudo nos dá uma pequena 
ideia da imensa variedade e complexidade presentes na natureza. No caso de 
moléculas orgânicas, esta diversidade é possibilitada pela capacidade que o 
Carbono tem de formar longas cadeias estáveis e as múltiplas combinações que 
sua tetravalência proporciona. 
Conforme visto nos exemplos acima, podemos afirmar que a isomeria se 
caracteriza por duas ou mais substâncias possuírem a mesma fórmula molecular 
e diferentes propriedades físicas e químicas. 
Como existem várias situações de compostos isoméricos, buscou-se organizar 
estes casos, criando uma classificação, uma subdivisão, para os diferentes tipos 
de isomeria. 
 
3 TIPOS DE ISOMERIA 
Para facilitar o estudo, a isomeria é dividida em dois tipos: isomeria plana (ou 
constitucional) e isomeria espacial (ou estereoisomeria). Esta classificação foi 
feita de acordo com a diferença entre os compostos isômeros. 
A isomeria plana se subdivide em cinco tipos. Já a isomeria espacial se subdivide 
em dois outros tipos. 
 
3.1 ISOMERIA PLANA (OU CONSTITUCIONAL): 
Na isomeria plana verifica-se a diferença entre dois isômeros por meio do estudo 
de suas fórmulas estruturais planas. 
 
“Os isômeros constitucionais são compostos diferentes que têm a mesma fórmula 
molecular, mas diferem em suas conectividades, isto é, na sequência na qual 
seus átomos estão ligados entre si” (Solomons, Fryhle, 2011, p.4) 
 
 
Observe o caso abaixo, já citado anteriormente: 
OH
 
O
 
Álcool etílico Éter dimetílico 
Fórmula molecular = C2H6O 
 
Repare, como referência, que o átomo de Oxigênio está ligado a um Carbono e 
ao Hidrogênio no álcool etílico. Já no éter dimetílico, o Oxigênio está ligado a 
dois Carbonos. Isto é o que nós chamamos de “diferença na conectividade entre 
os átomos”, ou seja, quem está ligado em quem. Deu para enxergar? Isto é a 
isomeria plana. 
Esse tipo de isomeria se subdivide em cinco, conforme a diferença entre os 
compostos observados. Vamos ver: 
a) Isomeria de Função 
Caso de isomeria plana na qual os isômeros pertencem a funções orgânicas 
diferentes. É o principal caso de isomeria plana. 
Veja alguns exemplos: 
 
HO
 
O
 
Álcool Éter 
Fórmula molecular = C4H10O 
 
H
O
 
O
 
Aldeído Cetona 
Fórmula molecular = C3H6O 
 
OH
O
 
O
O
 
Ácido carboxílico Éster 
Fórmula molecular = C4H8O2 
 
OH
 
OH
 
Álcool Fenol 
Fórmula molecular = C7H8O 
 
Estes quatro pares de compostos são exemplos de isômeros funcionais. 
São os únicos casos de isomeria de função que existe? Não! Mas são os 
principais, ok? 
 
 
 
 
 
b) Isomeria de Cadeia 
Caso de isomeria plana na qual os compostos isômeros pertencem à mesma 
função orgânica, mas apresentam cadeias carbônicas diferentes 
(normal/ramificada ou aberta/fechada). 
Veja três exemplos abaixo: 
 
 
Cadeia normal (não ramificada) Cadeia ramificada 
(O Carbono marcado é uma ramificação) 
Fórmula molecular = C6H14 
 
 
Cadeia cíclica não ramificada Cadeia cíclica ramificada 
Fórmula molecular = C6H12 
 
OH
 
OH
 
Cadeia aberta (acíclica) Cadeia fechada (cíclica) 
Fórmula molecular = C3H6O 
 
Os casos de isomeria de cadeia sempre envolvem uma das três situações acima, 
sem exceção. E são de compostos que pertencem às mesmas funções 
orgânicas. 
 
c) Isomeria de Posição 
Caso de isomeria plana na qual os isômeros pertencem à mesma função 
química, apresentam o mesmo tipo de cadeia carbônica, mas diferem entre si 
pela posição de um grupo funcional ou de uma insaturação ou de uma 
ramificação na cadeia carbônica. 
Veja alguns exemplos: 
 
O
 
O
 
Carbonila no Carbono 2 
(Nome: pentan-2-ona) 
Carbonila no Carbono 3 
(Nome: pentan-3-ona) 
Variação na posição do grupo funcional 
Fórmula molecular = C5H10O 
OH
 
OH
 
Hidroxila no Carbono 1 
(Nome: butan-1-ol) 
Hidroxila no Carbono 2 
(Nome: butan-2-ol) 
Variação na posição do grupo funcional 
Fórmula molecular = C4H10O 
 
 
Dupla no Carbono 1 
(Nome: but-1-eno) 
Dupla no Carbono 2 
(Nome: but-2-eno) 
Variação na posição da insaturação 
Fórmula molecular = C4H8 
 
 
Ramificação no Carbono 2 
(Nome: 2-metilexano) 
Ramificação no Carbono 3 
(Nome: 3-metilexano) 
Variação na posição da ramificação 
Fórmula molecular = C7H16 
 
 
Ramificações nos Carbonos 1 e 2 
(Nome: 1,2-dimetilbenzeno) 
Ramificações nos Carbonos 1 e 3 
(Nome: 1,3-dimetilbenzeno) 
Variação na posição da ramificação 
Fórmula molecular = C8H10 
 
Você reparou, nos cinco exemplos acima, que a diferença no nome dos 
compostos está apenas em um número? Isto não é coincidência! A isomeria de 
posição tem esta característica. A variação da posição de um grupo funcional ou 
de uma insaturação ou de uma ramificação na cadeia carbônica gera apenas 
esta pequena alteração no nome dos compostos. 
 
d) Metameria (ou isomeria de compensação) 
Caso de isomeria plana na qual os isômeros apresentam cadeia carbônica 
heterogênea (presença de heteroátomo) e diferem entre si pela diferença nos 
grupos ligados ao heteroátomo (O, N ou S). 
Veja alguns exemplos: 
 
O
 
O
 
Grupo com dois Carbonos deum lado e 
outro grupo com dois Carbonos do outro 
(Nome: éter dietílico) 
Grupo com um Carbono de um lado e outro 
grupo com três Carbonos do outro 
(Nome: éter metil-propílico) 
Fórmula molecular = C4H10O 
 
O
O
 
O
O
 
Grupo com dois Carbonos de um lado e 
outro grupo com quatro Carbonos do outro 
(Nome: acetato de butila) 
Grupo com três Carbonos de um lado e 
outro grupo com três Carbonos do outro 
(Nome: propanoato de propila) 
Fórmula molecular = C6H12O2 
 
N
H
 
N
H
 
Grupo com um Carbono de um lado e outro 
grupo com quatro Carbonos do outro 
(Nome: butil-metil amina) 
Grupo com dois Carbonos de um lado e 
outro grupo com três Carbonos do outro 
(Nome: etil-propil amina) 
Fórmula molecular = C5H13N 
 
Repare que, nestes três exemplos, há uma maior diferença no nome dos 
compostos. Alguns estudantes confundem a metameria com a isomeria de 
posição, achando que apenas variou a posição do heteroátomo, o que não é 
verdade. São dois compostos independentes, que apresentam grupos diferentes 
ligados a heteroátomos. Isto resulta em nomes bem diferentes, não variando 
apenas um número no nome, como no caso da isomeria de posição (reveja). 
Não dá para confundir, não é? 
 
e) Tautomeria (ou isomeria dinâmica) 
Caso especial de isomeria de função, pois os compostos isômeros têm funções 
orgânicas diferentes, mas, neste caso, os compostos estabelecem um equilíbrio 
químico dinâmico entre eles. 
Este equilíbrio tautomérico ocorre em duas situações: aldeído-enol (“tautomeria 
aldo-enólica”) e cetona-enol (“tautomeria ceto-enólica”), pois as hidroxilas 
enólicas são menos estáveis e podem se converter em carbonilas (aldeído ou 
cetona) mais estáveis. Veja os exemplos: 
 
OH
 
O
H
 
Enol 
(Pouco estável) 
Aldeído 
(Estável) 
tautomeria aldo-enólica 
Fórmula molecular = C3H6O 
 
OH
 
O
 
Enol 
(Pouco estável) 
Cetona 
(Estável) 
tautomeria ceto-enólica 
Fórmula molecular = C4H8O 
 
Deste modo, este é o único caso de isomeria plana onde não há apenas uma 
coincidência na fórmula molecular, existe uma relação entre os isômeros, ok? 
 
VOCÊ SABIA? 
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A vitamina C e a tautomeria: 
Você sabia que a vitamina C é um exemplo de um enol estável? 
Pois é! O ácido ascórbico, que nós conhecemos como vitamina C, 
apresenta duas hidroxilas enólicas (circuladas em vermelho na estrutura 
abaixo): 
OO
OH
HO OH
OH
 
 
Estas hidroxilas enólicas são estáveis pela proximidade da dupla ligação do ciclo à dupla 
ligação da carbonila (marcadas em azul na estrutura). Desta forma, podemos considerar 
a vitamina C como um enol estável. Entendeu? 
Ora, mas se a vitamina C tem hidroxila enólica, ela deve apresentar o fenômeno da 
tautomeria, não é? Sim, apresenta! 
Uma das hidroxilas enólicas da vitamina C se converte em cetona (tautomeria ceto-
enólica!), gerando a forma tautomérica abaixo: 
OO
OH
HO O
OH
forma ceto
 
 
Para conhecer a história, bem legal, da vitamina C, leia o capítulo 2 (“ácido ascórbico”) 
do livro “Os botões de Napoleão” (Le Couteur, Burreson, 2009, p.38-53). Vale a pena! 
Recomendo! 
 
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3.2 ISOMERIA ESPACIAL (OU ESTEREOISOMERIA) 
Na isomeria espacial os isômeros possuem a mesma fórmula molecular 
estrutural plana, a diferença está nas fórmulas estruturais espaciais, ou seja, a 
diferença está na posição dos átomos no espaço (não nas ligações). 
Observe o caso abaixo: 
 
C C
H
F F
H
1 2
 
C C
H
F H
F
1 2
 
(cis)-1,2-difluoroeteno 
(a) 
(trans)-1,2-difluoroeteno 
(b) 
Fórmula molecular = C2H2F2 
 
Repare, como referência, os Carbonos 1 e 2 da ligação dupla: no composto (a), 
o Carbono 1 está ligado ao Carbono 2, ao Hidrogênio e ao Flúor. E o Carbono 2 
está ligado ao Carbono 1, ao Hidrogênio e ao Flúor. E no composto (b), há 
diferença de quem está ligado em quem? Observe bem... Não há! 
Olha de novo o composto (b) e veja: o Carbono 1 está ligado ao Carbono 2, ao 
Hidrogênio e ao Flúor. E o Carbono 2 está ligado ao Carbono 1, ao Hidrogênio e 
ao Flúor. Não é? Então, neste aspecto, é igual ao composto (a). 
Mas você viu uma diferença, não viu? Isto mesmo, no Carbono 2, os grupos 
Hidrogênio e Flúor “trocaram de posição”: o Flúor que estava “para cima” em (a), 
está “para baixo” em (b). E daí? Ora, e daí que (a) e (b) são compostos diferentes 
que apresentam a mesma fórmula molecular (isômeros!), mas cuja diferença não 
está na conectividade (“quem está ligando em quem”) e sim no arranjo espacial 
dos átomos (“para cima” x “para baixo”, neste caso). Por isto, os dois compostos 
têm o mesmo nome (1,2-difluoroeteno), mas se diferenciam por um prefixo 
utilizado, o composto (a) é cis (que significa “mesmo lado”) e o composto (b) é 
trans (que significa “lados opostos”). Reveja os átomos de Flúor e veja se não 
há sentido nestes prefixos. Deu para enxergar? A isomeria espacial é assim. 
Deste modo, os isômeros espaciais (estereoisômeros) apresentarão diferença 
no arranjo espacial dos átomos, ou seja, grupos para cima ou para baixo, para à 
direita ou para à esquerda, para frente ou para trás. 
Esse tipo de isomeria se subdivide em dois, conforme o referencial observado: 
isomeria geométrica e isomeria ótica. Vamos vê-las: 
 
a) Isomeria Geométrica (ou cis/trans ou Z/E) 
Caso de isomeria espacial que ocorre, principalmente, em compostos que 
apresentam duplas ligações, mas também ocorre em compostos cíclicos 
saturados. 
Os isômeros geométricos apresentam fórmulas estruturais planas idênticas, mas 
diferentes propriedades físicas. 
Nem todo composto que tem dupla ligação ou cíclico apresentará isomeria 
geométrica. Para que ocorra a existência de isômeros geométricos, é necessário 
que, além da presença de uma ligação dupla (ou do ciclo saturado), cada um 
dos carbonos da dupla apresente dois ligantes diferentes entre si: 
 
C C
B
A D
E
 
n
E
D
B
A
("n" = 1C ou mais)
 
Desde que: A ≠ B e D ≠ E 
(Observe que não importa se “A” é igual ou diferente de “D” ou de “E”, etc.) 
 
Neste momento, nosso foco serão os compostos que contém ligação dupla, ok? 
Não abordaremos os ciclos, tá? 
Então, para definirmos o tipo de alqueno dissubstituído estereoisomérico 
(“traduzindo”: aquele alqueno que apresenta isomeria geométrica e tem apenas 
dois grupos diferentes), utilizamos os prefixos cis e trans. O prefixo cis é usado 
quando os grupos iguais ligados aos Carbonos da dupla encontram-se de um 
mesmo lado do plano que passa pelos Carbonos (o referencial será a ligação 
dupla). Já o prefixo trans é utilizado quando estes mesmos grupos se encontram 
em lados opostos em relação ao plano que passa pelos Carbonos da dupla. Veja 
os exemplos e quando usar cis e trans: 
 
 
C C
H
F F
H
 
C C
H
F H
F
 
(cis)-1,2-difluoroeteno (trans)-1,2-difluoroeteno 
(Observe as setas vermelhas. cis indica 
mesmo lado da linha imaginária que passa 
pela ligação dupla) 
(Observe as setas azuis. trans indica lados 
opostos em relação à linha imaginária que 
passa pela ligação dupla) 
 
C C
H
H3C CH3
H
 
C C
H
H3C H
CH3
 
(cis)-but-2-eno (trans)-but-2-eno 
(Grupos CH3 do mesmo lado em relação ao 
plano da ligação dupla) 
(Grupos CH3 em lados opostos em relação 
ao plano da ligação dupla) 
 
 
(cis)-3,4-dimetilex-3-eno 
 
(trans)-3,4-dimetilex-3-eno 
(Grupos CH3CH2 do mesmo lado em 
relação ao plano da ligação dupla) 
(Grupos CH3CH2 em lados opostos em 
relação ao plano da ligação dupla) 
 
E aí, enxergou estes exemplos? Já sabe usar os prefixos cis e trans? Reveja e 
faça exercícios, ok? 
O uso de cis/trans é considerado limitado, pois só se pode usar quando os 
grupos são iguais de um lado e outro (alquenos dissubstituídos). Para designar 
alquenos tri e tetrassubstituídos, utiliza-se outro sistema de nomenclatura,denominado E-Z, baseado nas regras de Cahn, Prelog e Ingold. Neste “sistema 
E-Z” são observados os grupo/átomos ligados a cada átomo de Carbono da 
dupla ligação e colocados em ordem de prioridade, em função do número 
atômico (maior número atômico = maior prioridade = “n° 1”). 
 
 
ORDEM DE PRIORIDADE DOS ÁTOMOS - NÚMERO ATÔMICO: 
Para relembrar, a ordem decrescente de número atômico para os principais ametais 
é a seguinte: 
I > Br > Cl > S > F > O > N > C > H 
(Z = 53 > 35 > 17 > 16 > 9 > 8 > 7 > 6 > 1) 
 
Vale salientar que a escolha do número atômico como referência não é por acaso, 
é para você ter em mente que NUNCA você deverá somar os números atômicos, 
pois números atômicos não se somam (quando você faz cálculos químicos, como 
em soluções, o que se somam são as massas atômicas, não os números atômicos), 
ok? 
 
Se os grupos de maior prioridade em cada Carbono da dupla estiverem do 
mesmo lado de um plano que passa por esses Carbonos, a geometria dessa 
dupla ligação será designada pela letra Z (do alemão Zusammen, “juntos”). 
Já se os grupos de maior prioridade em cada Carbono da dupla estiverem em 
lados opostos da dupla ligação, a geometria da ligação será designada pela letra 
E (do alemão Entgegen, “opostos”). Veja os exemplos de aplicação destas 
regras: 
 
C C
Cl
F Br
I1 1
 
Observe as comparações: 
No Carbono vermelho - Cl (17) > F (9). 
Logo, o Cloro é o “1”. 
No Carbono azul - I (53) > Br (35). 
Logo, o Iodo é o “1”. 
 
Logo, este composto é um isômero geométrico do tipo Z. 
 
C C
Cl
F Br
CH3
1
1
 
Observe as comparações: 
No Carbono vermelho - Cl (17) > F (9). 
Logo, o Cloro é o “1”. 
No Carbono azul - Br (35) > C (6). 
Logo, o Bromo é o “1”. 
 
Logo, este composto é um isômero geométrico do tipo E. 
 
H
1 1
 
Observe as comparações: 
No Carbono da esquerda - 
C (6) > H (1). Logo, o Carbono é o “1”. 
No Carbono da direita - 
C-C-C (6-6-6) > C-C-H (6-6-1) (ou 
seja, o “desempate” é no 3º átomo - 
lembrando: NUNCA somar!). Logo, o 
grupo de cima é o “1”. 
 
Logo, este composto é um isômero geométrico do tipo Z. 
 
Conseguiu “enxergar” estes casos? Tem certeza? 
Então vamos ver mais dois exemplos: 
 
 
C C
Cl
Br Br
I
1
1
 
Observe as comparações: 
No Carbono vermelho - 
Br (35) > Cl (17). Logo, o Bromo é o 
“1”. 
No Carbono azul - I (53) > Br (35). 
Logo, o Iodo é o “1”. 
 
Logo, este composto é um isômero geométrico do tipo E. 
(Apesar de parecer ser do tipo cis (Z), pois os Bromos estão do mesmo lado. Mas 
as comparações Br/Cl e I/Br esclarecem a definição). Entendeu? 
 
OH1
1
 
Observe as comparações: 
No Carbono da esquerda - 
O (8) > C (6). Logo, o Oxigênio é o “1”. 
No Carbono da direita - 
C-C (6-6) > C-H (6-1) (ou seja, o 
“desempate” é no 2º átomo - 
lembrando: NUNCA somar!). Logo, o 
grupo de baixo é o “1”. 
 
Logo, este composto é um isômero geométrico do tipo Z. 
 
Percebeu? Tem certeza? 
Então vamos ver o segundo tipo de estereoisomeria. 
 
b) Isomeria Ótica (ou Estereoquímica) 
Este tipo de isomeria espacial ocorre em moléculas que não apresentam plano 
de simetria (moléculas assimétricas). Ou seja, quando a molécula tiver, pelo 
menos, um Carbono quiral (ou assimétrico). Mas você lembra quem é o 
Carbono quiral ou assimétrico? Nós o vimos no Tópico 06... 
Vamos relembrar: um Carbono é dito assimétrico (quiral) quando possui seus 
quatro ligantes (grupos) diferentes (observe bem: grupos, não átomos). 
 
Veja os exemplos de carbonos assimétricos (quirais): 
C FH
OH
Br
 
C FH
C
CH H
H
O OH 
C CH
H
H
C
F H
H
C
H
H
H
OH
 
Este Carbono é quiral, pois 
tem quatro grupos 
diferentes: 
H ≠ Br ≠ F ≠ OH 
O Carbono do meio (em 
vermelho) é quiral, pois 
tem quatro grupos 
diferentes: 
H ≠ CH3 ≠ F ≠ COOH 
(O Carbono em azul é 
simétrico). 
(O Carbono em verde não 
é classificável, pois é sp2). 
O Carbono do meio (em 
vermelho) é quiral, pois 
tem quatro grupos 
diferentes: 
CH3 ≠ F ≠ CH2CH3 ≠ OH 
(Os Carbonos em azul são 
simétricos). 
 
E aí, lembrou? Espero que sim, pois o Carbono quiral será o nosso referencial, 
ok? 
Bem, na isomeria ótica, os pares de isômeros têm relação “imagem/espelho”, 
pois aqui um isômero é a imagem no espelho do outro. Daí estes 
estereoisômeros serem chamados de Enantiômeros (enantio = oposto; meros 
= parte(s)), Enantiomorfos ou isômeros óticos (este tipo de composto desvia a 
luz polarizada, em um polarímetro, apresentando atividade ótica). 
 
Fique sabendo! 
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O polarímetro e a atividade ótica 
O polarímetro é um aparelho usado para determinar o ângulo de 
desvio de rotação de uma luz polarizada, ao passar por uma amostra 
de uma substância testada (composto com atividade ótica). 
Essencialmente, um polarímetro é constituído por uma fonte luminosa 
(normalmente luz monocromática de sódio), um polarizador (que torna a luz 
polarizada, ou seja, a luz passa a se propagar em um único plano), um tubo, 
onde a amostra contendo a substância é colocada, e o analisador (no qual se 
determina o ângulo () do desvio). 
O IDEAL SERIA UMA IMAGEM, MAS NÃO CONSEGUI... 
Um composto que desvia a luz polarizada é considerado oticamente ativo. Se o 
desvio analisado for para a direita, o enantiômero é definido como dextrógiro (do 
latim dexter, direito (+)). Se o composto desviar a luz polarizada para a esquerda, 
o enantiômero é definido como levógiro (do latim laevus, esquerdo (-)). 
Já um composto que não desvia a luz polarizada é considerado oticamente 
inativo. 
O polarímetro é importante na indústria alimentícia, farmacêutica e 
sucroalcooleira, além de se usar usado em exames médicos, para medir o teor 
de açúcar e de proteína na urina. 
 
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Este caso de isomeria foi observado ainda no século XIX, por Louis Pasteur 
(genial cientista francês - já ouviu falar, por exemplo, em pasteurização? 
Então...), e, em 1874, Le Bel e Van’t Hoff observaram que os compostos 
oticamente ativos tinham em comum a presença de pelo menos um Carbono 
quiral ou assimétrico. Por que isto acontece? 
Bem, quando o Carbono é tetraédrico (sp3, lembra? Quatro ligações simples) e 
assimétrico, os quatro grupos (diferentes) podem se organizar de duas formas 
distintas, e estas duas formas serão imagens especulares uma da outra, sendo 
substâncias diferentes. Veja o exemplo: 
 
C
F
Br I
Cl
 
(a) 
C
F
I Br
Cl
 
(b) 
Compostos com a mesma fórmula molecular, mas arranjos espaciais diferentes. 
Um é a imagem no espelho do outro - par de enantiômeros. E não são 
superponíveis. 
Esclarecendo: 
- Traço “normal” (−) indica o grupo que está no plano da tela ou do papel (mesmo 
plano do Carbono assimétrico). O Flúor está no plano do Carbono. 
- Linha tracejada (“tracejado”) indica que o grupo está para trás em relação ao plano 
do Carbono. O Cloro está para trás. 
- Linha grossa (“cunha fechada”) indica que o grupo está para frente em relação ao 
plano do Carbono. O Bromo e o Iodo estão para frente. 
 
Se você observar rapidamente os dois compostos acima, vai dizer que são 
iguaizinhos, não é? Mas olha com calma... 
No composto (a), o Bromo está para frente, à esquerda e o Iodo está também 
para frente, mas à direita. Já no composto (b), há uma inversão. Observou? O 
Bromo está para frente à direita e o Iodo continua também para frente, mas à 
esquerda (como uma imagem no espelho). Estas imagens não se sobrepõem 
(tente fazer o exercício de “arrastar” o composto (b) para cima do composto (a). 
Conseguiu? Ficou igual? Não, não é?). Isto acontece com as nossas mãos. Uma 
é a imagem no espelho da outra, mas elas não são superponíveis, não é? 
Inclusive, a palavra “quiral” foi escolhida porque vem do grego khéir, que significa 
mão, poisnossas mãos são assimétricas! E a mão direita é a imagem no espelho 
da mão esquerda. Legal, não é? (Por isto que se chama de “quiromante” a 
pessoa que tem a habilidade de “ler” a mão). 
Veja os modelos “pau e bola” abaixo para visualizar este raciocínio: 
 
C
F
Br I
Cl
 
C
F
I Br
Cl
 
(a) 
 
 
(b) 
 
 
(c) 
 
e 
s 
p 
e 
l 
h 
o 
 
(d) 
 
Legenda: par de enantiômeros e comparações. (a) Enantiômeros usados como referências. 
(b) Os mesmos enantiômeros no modelo “pau e bola”. (c) Relação imagem/espelho dos 
enantiômeros (um é a imagem no espelho do outro). (d) Os enantiômeros não são se 
sobrepõem (não são superponíveis). 
 
Esta “pequena” diferença faz com que para cada Carbono quiral presente em 
uma molécula, exista a possibilidade de um par de enantiômeros. Estes 
compostos apresentam propriedades físicas (ponto de fusão e ebulição, 
densidade...) semelhantes, mas diferem na capacidade de desviar a luz 
polarizada em um polarímetro (um é dextrógiro e o outro será levógiro). Observe 
o exemplo: 
 
OH
 
(+) 2-METILBUTANOL 
Fórmula molecular: C5H12O 
Massa molar: 88,148 g/mol 
Densidade: 0,8152 g/cm³ 
Ponto de fusão: -117,2 °C 
Ponto de ebulição: 127,5 °C 
Solubilidade em água: 31g/L 
DEXTRÓGIRO 
HO
 
(-) 2-METILBUTANOL 
Fórmula molecular: C5H12O 
Massa molar: 88,148 g/mol 
Densidade: 0,8152 g/cm³ 
Ponto de fusão: -117,2 °C 
Ponto de ebulição: 127,5 °C 
Solubilidade em água: 31g/L 
LEVÓGIRO 
 
Legenda: par de enantiômeros do 2-metilbutanol. Estes compostos apresentam 
propriedades físicas semelhantes, mas diferem na capacidade de desviar a luz polarizada 
em um polarímetro (dextrógiro/levógiro). 
 
Apesar desta grande semelhança, os compostos quirais podem apresentar 
propriedades completamente diferentes, daí a importância de seu conhecimento. 
Observe os exemplos. 
 
N
O
OHO
NH2
O
HO
 
(R,R)-Aspartame 
Sabor amargo 
N
O
HO O
NH2
O
H O
 
(S,S)-Aspartame 
Sabor doce 
OH
HO
OH
N
H
 
(R)-Adrenalina 
Hormônio e neurotransmissor 
OH
OH
OH
N
H
 
(S)-Adrenalina 
Nenhum efeito 
 
N
N
O
O O H
O
 
(R)-Talidomida 
Sedativa 
N
N
O
OOH
O
 
(S)-Talidomida 
Teratogênica 
Exemplos de pares de substâncias quirais e a variação de suas propriedades. 
 
Por que ocorrem estas diferenças nas propriedades dos compostos quirais, se 
eles são tão parecidos? 
A resposta mais simples é baseada em um modelo de “encaixe” entre moléculas 
(modelo “chave-fechadura”), criado em 1894, por Emil Fischer. Para que as 
substâncias tenham suas propriedades biológicas, deve ocorrer interação entre 
a substância (“princípio ativo”) e a estrutura chamada receptora (“sítio ativo”). 
Este encaixe perfeito geraria a resposta biológica ideal. Esses receptores 
agiriam como pequenos interruptores de grande seletividade. Uma vez ligados 
(“encaixados”), eles podem desencadear uma série de reações intracelulares 
que originam o efeito biológico. Este modelo valeria para a interação 
fármaco/sítio ativo e para a interação enzima/substrato. Se essas estruturas 
(sítio ativo e/ou enzima) têm quiralidade, podemos sugerir que, para ocorrer 
interação, o fármaco e/ou o substrato deve(m) ter um arranjo estrutural espacial 
muito bem definido. Esse arranjo deve coincidir com aquele da estrutura com a 
qual ele irá interagir. Como podem existir dois enantiômeros para cada Carbono 
quiral, existirão duas possibilidades de arranjo espacial. Em um arranjo, a 
interação do fármaco ou substrato ocorrerá, no outro arranjo possível, a 
interação ocorrerá parcialmente ou não ocorrerá. Deu para entender? 
Dá para perceber, então, que a modificação da orientação espacial dos 
substituintes ao redor do centro quiral pode mudar completamente o efeito 
biológico no nosso corpo, não é? 
Um triste evento no final da década de 50 do século passado despertou a 
atenção da comunidade científica e das autoridades farmacêuticas sobre a 
importância dos centros quirais na atividade farmacológica. Foi o caso da 
talidomida. 
 
N
N
O
O O H
O
 
(R)-Talidomida 
Sedativa 
N
N
O
OOH
O
 
(S)-Talidomida 
Teratogênica 
A molécula da talidomida e seus efeitos completamente diferentes. 
 
A talidomida é um sedativo leve e podia ser utilizada no tratamento de náuseas, 
muito comum no período inicial da gravidez. Quando foi lançada era considerada 
segura para grávidas. Entretanto, uma coisa que não se sabia na época é que 
um dos enantiômeros da talidomida, o enantiômero “S”, apresentava uma 
atividade teratogênica (do grego teras = monstro; gene = origem), ou seja, levava 
à má formação congênita, afetando, principalmente, o desenvolvimento normal 
dos membros dos bebês. O uso em larga escala dessa substância levou ao 
nascimento de milhares de crianças deformadas. 
 
PARA SABER MAIS! 
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Saiba um pouco mais sobre a história da molécula da Talidomida, uma 
substância que por causa de um “simples” Carbono quiral gerou um triste 
e lamentável incidente, com mais de 10.000 vítimas. 
Acesse o site: https://alunosonline.uol.com.br/quimica/a-quiralidade-industria-
farmaceutica.html 
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https://alunosonline.uol.com.br/quimica/a-quiralidade-industria-farmaceutica.html
https://alunosonline.uol.com.br/quimica/a-quiralidade-industria-farmaceutica.html
Esse é o exemplo mais marcante de um efeito nocivo grave causado pelo 
enantiômero de um fármaco comercial. 
Vale esclarecer que estes casos severos não acontecem para todo Carbono 
quiral. E, graças ao caso da talidomida, todas as substâncias que apresentam 
Carbono quiral e podem virar fármacos, passam por inúmeros testes extras, para 
evitar que ocorra uma “nova talidomida”. 
 
CONFIGURAÇÃO ABSOLUTA (R/S): DENOMINAÇÃO DE ENANTIÔMEROS 
Para que saibamos exatamente sobre qual enantiômero estamos nos referindo, 
evitando equívocos (e tragédias!), e para que possamos desenhar corretamente 
a forma como os substituintes de um Carbono assimétrico (“centro quiral”) se 
orientam no espaço, foi criada uma notação fácil, que pudesse ser reconhecida 
em qualquer lugar do mundo. Essa notação foi proposta por Cahn, Ingold e 
Prelog e é conhecida como “configuração absoluta” ou “sistema R e S” (volte nos 
exemplos anteriores e veja que usei várias vezes estas letras nos nomes das 
moléculas). Deste modo, um enantiômero é “R” ou “S”. Mas como saber qual é? 
Foi estabelecida uma regra, na qual numeramos de 1 a 4 os grupos ligados ao 
Carbono assimétrico, conforme a “prioridade”. Esta prioridade se baseia no 
número atômico dos átomos ligados ao Carbono quiral (maior número atômico = 
maior prioridade = “n° 1”; menor número atômico = menor prioridade = “n° 4”). 
 
ORDEM DE PRIORIDADE DOS ÁTOMOS - NÚMERO ATÔMICO: 
Para relembrar, a ordem decrescente de número atômico para os principais ametais 
é a seguinte: 
I > Br > Cl > S > F > O > N > C > H 
(Z = 53 > 35 > 17 > 16 > 9 > 8 > 7 > 6 > 1) 
 
Vale salientar que a escolha do número atômico como referência não é por acaso. 
é para você ter em mente que NUNCA você deverá somar os números atômicos, 
pois números atômicos não se somam (quando você faz cálculos químicos, como 
em soluções, o que se somam são as massas atômicas, não os números atômicos), 
ok? 
 
 
As regras então são as seguintes: 
1) Observe os substituintes ao redor do Carbono quiral. 
2) Numere os grupos de 1 a 4 (maior número atômico = maior prioridade = “n° 
1”; menor número atômico = menor prioridade = “n° 4”). 
3) Após numerar os grupos, você deve observar o grupo “4”. Ele é o referencial 
e deve estar para trás em relação ao plano do Carbono quiral (simbologia 
“tracejado”, lembra?). Falamos que o grupo 4 deve estar “afastado do 
observador” (você!). 
4) Após observado o grupo 4, traçamos umaseta imaginária do grupo 1 ao grupo 
3, passando pelo grupo 2, e analisamos o resultado: 
- Se a seta for no sentido horário, o enantiômero é R (do latim, rectus = direita). 
- Se a seta for no sentido anti-horário, o enantiômero é S (do latim sinistrum = 
esquerda). 
Veja os exemplos: 
 
Legenda: exemplos de uso das regras de Cahn, Prelog e Ingold para a 
determinação da configuração absoluta (R/S) de enantiômeros. Nos quatro 
exemplos o grupo “4” está correto, para trás (tracejado), afastado do observador. 
 
Conseguiu enxergar e entender as comparações para a definição das 
prioridades (1 a 4)? Repare nos exemplos que a comparação é feita sempre 
considerando o átomo diretamente ligado ao centro quiral. 
Caso seja o mesmo átomo ligado ao centro quiral (mesmo nº atômico = mesma 
prioridade), você deve comparar os átomos ligados a cada um destes átomos, 
como nos exemplos (c) e (d) acima. No exemplo (c), temos três Carbonos ligados 
diretamente ao centro quiral. Para “desempatar”, olhamos o próximo átomo 
ligado a cada um deles (C-O > C-C > C-H). O Hidrogênio sozinho nós já 
sabíamos que seria o grupo “4”, não é? 
Já no exemplo (d), de cara já sabemos quem são os grupos “1” e “4”, pois a 
comparação dos átomos ligados diretamente ao centro quiral fica: O (8), C (6), 
C (6) e H (1). Logo, o Oxigênio é o grupo “1” e o Hidrogênio é o grupo “4”. Para 
“desempatar” os dois carbonos, mais uma vez olhamos o próximo átomo ligado 
a cada um deles (C-N > C-C) e pronto. Ok? 
Para finalizar, caso o grupo “4” (Z, o de menor prioridade), que é o nosso 
referencial, esteja para frente, ou seja, posicionado errado, pois não segue a 
regra definida, basta você seguir a regra normalmente (numerar os grupos de 1 
a 4 e traçar uma seta imaginária “1→2→3”) e observar o resultado. Como você 
sabe que o grupo “4” está errado (deveria estar para trás), basta inverter o 
resultado obtido. Resumindo: 
Grupo “4” errado (para frente): Se der R, na verdade, o enantiômero é S. E se 
der S, na verdade, o enantiômero é R. Percebeu o raciocínio? Veja os exemplos: 
 
Legenda: exemplos de determinação da configuração absoluta (R/S) de 
enantiômeros quando o grupo “4” está errado (para frente - cunha fechada). 
 
Enxergou os exemplos? Entendeu? Tem certeza? 
Então, exercite bastante. 
PARA SABER MAIS! 
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Designação D-L para carboidratos e aminoácidos 
O conceito de quiralidade e o tipo de enantiômero são muito 
importantes na Bioquímica, disciplina básica para um nutricionista. 
Para se descrever carboidratos e aminoácidos, moléculas 
fundamentais na Bioquímica, além da configuração absoluta “R/S”, usa-se a 
“designação D-L”, conhecida como convenção de Fischer- Rosanoff: 
- Carboidratos: quando a hidroxila, ligada ao carbono quiral mais afastado da 
carbonila, estiver para a direita, o isômero será D. Se estiver para a esquerda 
será L. Veja o exemplo para o carboidrato glicose: 
 
CHO
CH2OH
OHH
HHO
OHH
OHH
 
D-glicose 
CHO
CH2OH
HO H
H OH
HO H
HO H
 
L-glicose 
 
- Aminoácidos: representa-se o grupo carboxila (COOH ou CO2H) na posição 
superior. Se o grupo NH2 estiver para a direita, o isômero será denominado D. 
Se estiver para a esquerda será denominado L. Veja o exemplo para o 
aminoácido alanina: 
 
COOH
CH3
HH2N
 
L-alanina 
COOH
CH3
H NH2
 
D-alanina 
 
Vale destacar que para nós, seres humanos, a grande maioria dos carboidratos 
é do tipo D. E a grande maioria dos nossos aminoácidos é do tipo L. 
 
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